Je hebt de beroemde zeker al vaak gezien, vooral in films, series of documentaires Gigerteller, om ioniserende straling te meten. Nou, je moet weten dat je er zelf een kunt maken met Arduino. Een zeer interessant wetenschappelijk project waarmee je deze apparaten leert kennen en ook metingen bij jou in de buurt kunt doen.
Dus, laten we daarheen gaan...
Wat is een Geigerteller?
Voor wie het nog niet weet: A Geigerteller, ook bekend als Geiger-Müller-buis, is een instrument dat is ontworpen om ioniserende radioactiviteit te detecteren en te meten. Het is een fundamenteel instrument op gebieden als kernfysica, nucleaire geneeskunde en stralingsbescherming. De belangrijkste functie ervan is het tellen van ioniserende deeltjes, zoals alfa-, bètadeeltjes en gammastraling, die worden uitgezonden door radioactieve materialen, vandaar de naam: "teller".
operatie
De werking van de Geigerteller is gebaseerd op een eenvoudig maar effectief principe: de ionisatie van een gas. Om dit te doen, bestaat het uit de volgende fundamentele onderdelen:
- Geiger-Müller buis: Het hart van de toonbank is een cilindrische metalen buis met een centrale fijne draadelektrode. De ruimte tussen de cilinder en de draad is gevuld met een edelgas, zoals argon, onder lage druk.
- Hoogspanningsgenerator: Er wordt een hoge spanning aangelegd tussen de cilinder en de draad, waardoor een sterk elektrisch veld ontstaat. Wanneer een ioniserend deeltje de buis binnendringt, botst het met gasmoleculen, waardoor elektronen worden uitgeschakeld en positieve ionen ontstaan. De vrijgekomen elektronen worden versneld door het elektrische veld en botsen met andere gasmoleculen, waardoor meer ionen ontstaan ​​in een proces dat lawine wordt genoemd. Deze stroom elektronen produceert een korte elektrische stroompuls die kan worden gedetecteerd en versterkt door een elektronisch circuit.
- Teller: Het elektronische circuit telt deze pulsen en toont het resultaat op een display, dat het aantal gedetecteerde deeltjes in een bepaald tijdsinterval aangeeft. Dat wil zeggen dat elke elektrische puls die door een lawine wordt gegenereerd, de detectie van een ioniserend deeltje vertegenwoordigt. Het elektronische circuit telt deze pulsen en geeft ze weer op een display, dat een maatstaf is voor de radioactieve activiteit.
Het is belangrijk om enkele aanvullende details te benadrukken, houd er rekening mee dat radioactieve deeltjes voldoende energie hebben om elektronen uit gasatomen te scheuren, dat wil zeggen om positieve ionen te genereren en, aan de andere kant, vrije elektronen. Wanneer de vrijgekomen elektronen tijdens de lawine door het elektrische veld naar de anode (centrale draad) worden versneld, wordt een reactie gegenereerd die doorgaat, wat op een aanhoudende meting zou duiden. Om dit te voorkomen en op elk moment nauwkeurige metingen te kunnen uitvoeren, wordt een uitdovingsproces uitgevoerd, waardoor wordt voorkomen dat de elektrische lading continu wordt. Een van de meest gebruikelijke praktijken voor dit blussen is het toevoegen van een kleine hoeveelheid halogeengas om de elektronen en ionen te absorberen, waardoor de toestand van de buis wordt hersteld voor de volgende meting.
Beschikbare opties om de Geigerteller met Arduino te maken
Als je eenmaal weet wat een geigerteller is en begrijpt hoe deze werkt, is het volgende dat je moet weten hoe je dat kunt doen bouw je eigen apparaat om ioniserende straling te meten van uw omgeving eenvoudig, goedkoop en nauwkeurig.
En Amazon heb je al een van deze buizen gemaakt, in een module die compatibel is met Arduino, wat de zaken een stuk eenvoudiger maakt. Bovendien is het los kopen van deze sensoren of buizen niet eenvoudig en zijn ze duur. Sommige uit het Sovjettijdperk kun je tweedehands online vinden, maar het beste kun je deze kopen:
ook daar interessante kits om in elkaar te zetten, met alles wat je nodig hebt, wat een grote hulp kan zijn, en waarvoor je je eigen hoesje kunt maken met behulp van 3D-printen en zo een compacter formaat hebt en vergelijkbaar met de commerciële:
En als je een doe-het-zelf-klusser bent en dat wilt soldeer de componenten helemaal opnieuw, kun je deze andere krijgen:
Later zullen we ook analyseren hoe we het moeten instellen en programmeren…