Určite ste už veľakrát videli, najmä vo filmoch, seriáloch či dokumentoch, tých slávnych Gigerov počítač na meranie ionizujúceho žiarenia. Mali by ste vedieť, že si ho môžete vytvoriť sami pomocou Arduina. Veľmi zaujímavý vedecký projekt, s ktorým sa dozviete o týchto zariadeniach a budete môcť robiť merania vo svojom okolí.
Tak poďme tam...
Čo je to Geigerov počítač?
Pre tých, ktorí ešte nevedia, a Geigerov počítač, tiež známy ako Geiger-Müllerova trubica, je prístroj určený na detekciu a meranie ionizujúcej rádioaktivity.. Ide o základný nástroj v oblastiach ako jadrová fyzika, nukleárna medicína a radiačná ochrana. Jeho hlavnou funkciou je počítanie ionizujúcich častíc, ako sú častice alfa, beta a gama žiarenie, ktoré sú emitované rádioaktívnymi materiálmi, odtiaľ pochádza aj jeho názov: "počítadlo".
operácie
Prevádzka Geigerovho počítača je založená na jednoduchom, ale účinnom princípe: ionizácia plynu. Na tento účel sa skladá z nasledujúcich základných častí:
- Geiger-Müllerova trubica: Srdcom počítadla je valcová kovová trubica s centrálnou elektródou z jemného drôtu. Priestor medzi valcom a drôtom je pri nízkom tlaku vyplnený vzácnym plynom, ako je argón.
- Vysokonapäťový generátor: Medzi valcom a drôtom je aplikované vysoké napätie, ktoré vytvára silné elektrické pole. Keď ionizujúca častica vstúpi do trubice, zrazí sa s molekulami plynu, zrazí elektróny a vytvorí kladné ióny. Uvoľnené elektróny sú urýchľované elektrickým poľom a zrážajú sa s inými molekulami plynu, čím vznikajú ďalšie ióny v procese nazývanom lavína. Tento prúd elektrónov vytvára krátky impulz elektrického prúdu, ktorý môže byť detekovaný a zosilnený elektronickým obvodom.
- Počítadlo: Elektronický obvod počíta tieto impulzy a zobrazuje výsledok na displeji s uvedením počtu častíc detekovaných v danom časovom intervale. To znamená, že každý elektrický impulz generovaný lavínou predstavuje detekciu ionizujúcej častice. Elektronický obvod počíta tieto impulzy a zobrazuje ich na displeji, čím poskytuje mieru rádioaktívnej aktivity.
Je dôležité zdôrazniť niektoré ďalšie detaily, majte na pamäti, že rádioaktívne častice majú dostatočnú energiu na to, aby odtrhli elektróny z atómov plynu, teda generovali kladné ióny a na druhej strane voľné elektróny. Keď sú uvoľnené elektróny urýchľované elektrickým poľom smerom k anóde (centrálny drôt), počas lavíny sa generuje reakcia, ktorá pokračuje, čo by ukázalo trvalé meranie. Aby sa tomu zabránilo a aby sa v každom okamihu vykonávali presné merania, vykonáva sa proces zhášania, ktorý bráni tomu, aby sa elektrický náboj stal súvislým. Jednou z najbežnejších praktík tohto zhášania je pridanie malého množstva halogénového plynu na absorbovanie elektrónov a iónov, čím sa obnoví stav trubice pre ďalšie meranie.
Dostupné možnosti na vytvorenie Geigerovho počítadla pomocou Arduina
Keď už viete, čo je Geigerov počítač a pochopíte, ako funguje, ďalšia vec je vedieť, ako môžete postaviť si vlastné zariadenie na meranie ionizujúceho žiarenia vášho prostredia jednoducho, lacno a presne.
En Amazon máte jednu z týchto trubíc už vytvorenú v module kompatibilnom s Arduino, čo značne uľahčuje veci. Navyše, kúpiť tieto senzory alebo trubice samostatne nie je jednoduché a sú drahé. Niektoré zo sovietskej éry nájdete z druhej ruky, ale najlepšie je kúpiť tento:
También existuje zaujímavé zostavy na zostavenie, so všetkým potrebným, čo môže byť veľkou pomocou a na čo si pomocou 3D tlače vytvoríte vlastný obal a máte tak kompaktnejší formát a podobný tým komerčným:
A ak ste kutil a chcete spájkujte komponenty od začiatku, môžete získať tento ďalší:
Neskôr si tiež rozoberieme, ako ho nastaviť a naprogramovať...