Σίγουρα έχετε δει πολλές φορές, ειδικά σε ταινίες, σειρές ή ντοκιμαντέρ, τα περίφημα Μετρητής Giger, για τη μέτρηση της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Λοιπόν, θα πρέπει να ξέρετε ότι μπορείτε να δημιουργήσετε ένα μόνοι σας χρησιμοποιώντας το Arduino. Ένα πολύ ενδιαφέρον επιστημονικό έργο με το οποίο θα μάθετε για αυτές τις συσκευές και θα μπορείτε επίσης να κάνετε μετρήσεις στην περιοχή σας.
Λοιπόν, πάμε εκεί...
Τι είναι ο μετρητής Geiger;
Για όσους δεν γνωρίζουν ακόμα, α Ο μετρητής Geiger, γνωστός και ως σωλήνας Geiger-Müller, είναι ένα όργανο που έχει σχεδιαστεί για την ανίχνευση και τη μέτρηση της ιονίζουσας ραδιενέργειας. Είναι ένα θεμελιώδες εργαλείο σε τομείς όπως η πυρηνική φυσική, η πυρηνική ιατρική και η ακτινοπροστασία. Η κύρια λειτουργία του είναι να μετράει ιονίζοντα σωματίδια, όπως σωματίδια άλφα, βήτα και ακτίνες γάμμα, που εκπέμπονται από ραδιενεργά υλικά, εξ ου και το όνομά του: «μετρητής».
λειτουργία
Η λειτουργία του μετρητή Geiger βασίζεται σε μια απλή αλλά αποτελεσματική αρχή: ο ιονισμός ενός αερίου. Για να γίνει αυτό, αποτελείται από τα ακόλουθα θεμελιώδη μέρη:
- Σωλήνας Geiger-Müller: Η καρδιά του πάγκου είναι ένας κυλινδρικός μεταλλικός σωλήνας με κεντρικό ηλεκτρόδιο από λεπτό σύρμα. Ο χώρος μεταξύ του κυλίνδρου και του σύρματος γεμίζεται με ένα ευγενές αέριο, όπως το αργό, σε χαμηλή πίεση.
- Γεννήτρια υψηλής τάσης: Εφαρμόζεται υψηλή τάση μεταξύ του κυλίνδρου και του σύρματος, δημιουργώντας ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο. Όταν ένα ιοντίζον σωματίδιο εισέρχεται στον σωλήνα, συγκρούεται με μόρια αερίου, χτυπώντας τα ηλεκτρόνια και δημιουργώντας θετικά ιόντα. Τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια επιταχύνονται από το ηλεκτρικό πεδίο και συγκρούονται με άλλα μόρια αερίου, δημιουργώντας περισσότερα ιόντα σε μια διαδικασία που ονομάζεται χιονοστιβάδα. Αυτή η ορμή ηλεκτρονίων παράγει έναν σύντομο παλμό ηλεκτρικού ρεύματος που μπορεί να ανιχνευθεί και να ενισχυθεί από ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα.
- Counter: Το ηλεκτρονικό κύκλωμα μετράει αυτούς τους παλμούς και εμφανίζει το αποτέλεσμα σε μια οθόνη, υποδεικνύοντας τον αριθμό των σωματιδίων που ανιχνεύονται σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα. Δηλαδή, κάθε ηλεκτρικός παλμός που δημιουργείται από μια χιονοστιβάδα αντιπροσωπεύει την ανίχνευση ενός ιονίζοντος σωματιδίου. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα μετράει αυτούς τους παλμούς και τους εμφανίζει σε μια οθόνη, παρέχοντας ένα μέτρο της ραδιενεργής δραστηριότητας.
Είναι σημαντικό να επισημάνουμε ορισμένες πρόσθετες λεπτομέρειες, λάβετε υπόψη ότι τα ραδιενεργά σωματίδια έχουν αρκετή ενέργεια για να σχίσουν ηλεκτρόνια από άτομα αερίου, δηλαδή να δημιουργήσουν θετικά ιόντα και, από την άλλη, ελεύθερα ηλεκτρόνια. Όταν τα απελευθερωμένα ηλεκτρόνια επιταχύνονται από το ηλεκτρικό πεδίο προς την άνοδο (κεντρικό καλώδιο), κατά τη διάρκεια της χιονοστιβάδας, δημιουργείται μια αντίδραση που συνεχίζεται, η οποία θα έδειχνε μια παρατεταμένη μέτρηση. Για να αποφευχθεί αυτό και να γίνονται ακριβείς μετρήσεις κάθε στιγμή, πραγματοποιείται μια διαδικασία κατάσβεσης, αποτρέποντας το ηλεκτρικό φορτίο να γίνει συνεχές. Μία από τις πιο κοινές πρακτικές για αυτό το σβήσιμο είναι η προσθήκη μικρής ποσότητας αερίου αλογόνου για να απορροφήσει τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα, ανακτώντας έτσι την κατάσταση του σωλήνα για την επόμενη μέτρηση.
Διαθέσιμες επιλογές για τη δημιουργία του μετρητή Geiger με το Arduino
Μόλις μάθετε τι είναι ένας μετρητής Geiger και καταλάβετε πώς λειτουργεί, το επόμενο πράγμα είναι να μάθετε πώς μπορείτε κατασκευάστε τη δική σας συσκευή για τη μέτρηση της ιονίζουσας ακτινοβολίας του περιβάλλοντός σας εύκολα, φθηνά και με ακρίβεια.
En Amazon έχετε ήδη δημιουργήσει έναν από αυτούς τους σωλήνες, σε μια ενότητα συμβατή με το Arduino, που κάνει τα πράγματα πολύ πιο εύκολα. Επιπλέον, η αγορά αυτών των αισθητήρων ή σωλήνων ξεχωριστά δεν είναι εύκολη και είναι ακριβή. Μπορείτε να βρείτε μερικούς από τη σοβιετική εποχή μεταχειρισμένα στο διαδίκτυο, αλλά είναι καλύτερο να αγοράσετε αυτό:
επίσης, υπάρχει ενδιαφέροντα κιτ για συναρμολόγηση, με όλα όσα χρειάζεστε, τα οποία μπορούν να σας βοηθήσουν πολύ και για τα οποία μπορείτε να δημιουργήσετε τη δική σας θήκη χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση και έτσι να έχετε μια πιο συμπαγή μορφή και παρόμοια με τις εμπορικές:
Και, αν είστε τεχνίτης DIY και θέλετε συγκολλήστε τα εξαρτήματα από την αρχή, μπορείτε να πάρετε αυτό το άλλο:
Αργότερα θα αναλύσουμε επίσης τον τρόπο ρύθμισης και προγραμματισμού του…