Sigurno ste mnogo puta, posebno u filmovima, serijama ili dokumentarcima, gledali poznate Gigerov brojač, za mjerenje jonizujućeg zračenja. Pa, trebali biste znati da ga možete sami kreirati koristeći Arduino. Veoma zanimljiv naučni projekat uz koji ćete naučiti o ovim uređajima, a moći ćete i da vršite merenja u vašem kraju.
Dakle, idemo tamo...
Šta je Geigerov brojač?
Za one koji još ne znaju, a Geigerov brojač, poznat i kao Geiger-Müllerova cijev, je instrument dizajniran za detekciju i mjerenje jonizujuće radioaktivnosti. To je osnovno sredstvo u oblastima kao što su nuklearna fizika, nuklearna medicina i zaštita od zračenja. Njegova glavna funkcija je brojanje jonizujućih čestica, kao što su alfa, beta čestice i gama zraci, koje emituju radioaktivni materijali, pa otuda i naziv: "brojač".
Operacija
Rad Geigerovog brojača zasniva se na jednostavnom, ali efikasnom principu: jonizacija gasa. Da biste to učinili, sastoji se od sljedećih osnovnih dijelova:
- Geiger-Müller cijev: Srce brojača je cilindrična metalna cijev sa centralnom finom žičanom elektrodom. Prostor između cilindra i žice ispunjen je plemenitim gasom, kao što je argon, pod niskim pritiskom.
- Generator visokog napona: Visok napon se primjenjuje između cilindra i žice, stvarajući jako električno polje. Kada ionizirajuća čestica uđe u cijev, sudara se s molekulima plina, odbacujući elektrone i stvarajući pozitivne ione. Oslobođeni elektroni se ubrzavaju električnim poljem i sudaraju s drugim molekulama plina, stvarajući više iona u procesu koji se naziva lavina. Ova navala elektrona proizvodi kratak impuls električne struje koji se može detektovati i pojačati elektronskim kolom.
- Računovođa: Elektronsko kolo broji ove impulse i prikazuje rezultat na displeju, pokazujući broj čestica otkrivenih u datom vremenskom intervalu. To jest, svaki električni impuls koji generira lavina predstavlja detekciju jonizujuće čestice. Elektronsko kolo broji ove impulse i prikazuje ih na displeju, obezbeđujući meru radioaktivne aktivnosti.
Važno je istaknuti neke dodatne detalje, imajte na umu da radioaktivne čestice imaju dovoljno energije da otkinu elektrone od atoma plina, odnosno generiraju pozitivne ione i, s druge strane, slobodne elektrone. Kada se oslobođeni elektroni ubrzaju električnim poljem prema anodi (centralnoj žici), tokom lavine, nastaje reakcija koja se nastavlja, što bi pokazalo kontinuirano mjerenje. Da bi se to izbeglo i da bi se u svakom trenutku izvršila precizna merenja, sprovodi se proces gašenja, sprečavajući da električni naboj postane kontinuiran. Jedna od najčešćih praksi za ovo gašenje je dodavanje male količine gasa halogena da apsorbuje elektrone i ione, čime se vraća stanje cevi za sledeće merenje.
Dostupne opcije za kreiranje Geigerovog brojača sa Arduinom
Kada saznate šta je Geigerov brojač i shvatite kako funkcioniše, sledeća stvar je da znate kako možete napravite vlastiti uređaj za mjerenje jonizujućeg zračenja Vašeg okruženja jednostavno, jeftino i precizno.
En Amazon imate već kreiranu jednu od ovih cijevi, u modulu kompatibilnom s Arduinom, što čini stvari mnogo lakšim. Osim toga, kupovina ovih senzora ili cijevi odvojeno nije laka i skupi su, neke iz sovjetske ere možete pronaći rabljene na internetu, ali najbolje je kupiti ovaj:
También existen zanimljivi setovi za sklapanje, sa svime što vam je potrebno, što može biti od velike pomoći, a za koje pomoću 3D printanja možete izraditi vlastitu futrolu i tako imati kompaktniji format i sličan komercijalnim:
I, ako ste DIY majstor i želite lemite komponente od nule, možete nabaviti ovaj drugi:
Kasnije ćemo takođe analizirati kako ga postaviti i programirati…