Иштөөчү Гейгер Counter W/ Минималдуу Тетиктер: 4 Кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Мына, менин билишимче, сиз кура турган эң жөнөкөй иштеген Гейгер эсептегич. Бул электрондук чымын учкучтан уурдалган жогорку вольттогу күчөткүч схемасы менен башкарылган Россияда жасалган SMB-20 Geiger түтүгүн колдонот. Бул бета бөлүкчөлөрүн жана гамма нурларын аныктайт, ал тапкан ар бир радиоактивдүү бөлүкчөнүн же гамма -нурдун чыкылдатуусун чыгарат. Жогорудагы видеодон көрүнүп тургандай, ал фондук радиациядан бир нече секундда бир чыкылдатууда, бирок чынында уран айнеги, торий чырагынын мантиясы же түтүн детекторлорунун америкалык баскычтары сыяктуу нурлануу булактары жакындаганда жанданат. Мен бул эсептегичти элементтердин коллекциясын толтуруу үчүн керек болгон радиоактивдүү элементтерди аныктоого жардам берүү үчүн кургам жана ал абдан жакшы иштейт! Бул эсептегичтин бирден -бир реалдуу кемчилиги - бул анча катуу эмес, ал радиациянын өлчөмүн мүнөтүнө эсептебейт жана көрсөтпөйт. Бул сиз эч кандай маалымат чекитине ээ эмес экениңизди билдирет, сиз уккан чыкылдатуунун санына негизделген радиоактивдүүлүк жөнүндө жалпы түшүнүк.

Тордо Geigerдин ар кандай комплекттери бар болсо да, эгерде сизде туура компоненттер болсо, анда өзүңүздү нөлдөн баштап кура аласыз. Кел, баштайлы!

1 -кадам: Гейгердин эсептегичтери жана нурлануусу: Мунун баары кантип иштейт

Гейгердин эсептегичи (же Гейгер-Мюллердин эсептегичи)-1928-жылы Ханс Гейгер менен Уолтер Мюллер тарабынан иштелип чыккан нурлануу детектору. Бүгүнкү күндө дээрлик бардыгы "үн" деп эсептелген нерсени тапканда анын чыкылдатуу үндөрү менен дээрлик баардыгы тааныш. нурлануу. Түзмөктүн жүрөгү-Geiger-Müller түтүкчөсү, төмөн басым астында кармалып турган инерттүү газдар менен толтурулган металл же айнек цилиндр. Түтүктүн ичинде эки электрод бар, алардын бири жогорку чыңалуу потенциалында (көбүнчө 400-600 вольтто), экинчиси электрдик жерге туташтырылган. Түтүк эс алган абалда болгондо, эч кандай ток түтүктүн ичиндеги эки электродтун ортосунан секире албайт, андыктан эч кандай ток өтпөйт. Бирок, бета бөлүкчө сыяктуу радиоактивдүү бөлүкчө түтүккө киргенде, бөлүкчө түтүктүн ичиндеги газды иондоштуруп, аны өткөргүч кылып, токтун электроддордун арасына кыска убакыттын ичинде секирүүсүнө шарт түзөт. Бул кыска агым агымдын "чыкылдатуусун" чыгарган схеманын детектор бөлүгүн иштетет. Көбүрөөк чыкылдатуу көбүрөөк нурланууну билдирет. Көптөгөн Гейгердин эсептегичтеринде чыкылдатуунун санын эсептөө жана мүнөтүнө эсептөөлөрдү эсептөө же CPM жана терүү же окуу дисплейинде көрсөтүү мүмкүнчүлүгү бар.

Келгиле, Гейгер эсептегичтин ишин башка жактан карап көрөлү. Гейгер эсептегичтин негизги принциби Гейгер түтүгү жана ал бир электроддо жогорку чыңалууну кантип орнотот. Бул жогорку чыңалуу терең кар каптаган тоонун эңкейишине окшош жана кар көчкүнү орнотуу үчүн кичине гана радиациялык энергия (эңкейишке түшүп бара жаткан лыжачыга окшош) жетиштүү. Кийинки кар көчкү бөлүкчөнүн өзүнө караганда алда канча көп энергияны алып жүрөт жана Гейгердин эсептегич схемасынын калган бөлүгүндө аныкталууга жетиштүү энергия.

Көпчүлүгүбүз класста отуруп, радиацияны үйрөнгөнүбүзгө бир топ убакыт болгондугуна байланыштуу, бул жерде тез сергитүү болуп саналат.

Зат жана атомдун түзүлүшү

Бардык зат атом деп аталган кичинекей бөлүкчөлөрдөн турат. Атомдордун өзү дагы майда бөлүкчөлөрдөн, тактап айтканда протондордон, нейтрондордон жана электрондордон турат. Протондор менен нейтрондор атомдун борборунда топтолушат - бул бөлүк ядро деп аталат. Электрондор ядронун айланасында айланышат.

Протондор оң заряддуу бөлүкчөлөр, электрондор терс заряддалган жана нейтрондор эч кандай зарядга ээ эмес, ошондуктан нейтралдуу, ошондуктан алардын аты. Нейтралдуу абалда ар бир атомдо бирдей сандагы протон менен электрон бар. Протондор менен электрондор бирдей, бирок карама -каршы заряддарга ээ болгондуктан, бул атомго нейтралдуу таза зарядды берет. Бирок, атомдогу протондор менен электрондордун саны бирдей болбогондо, атом ион деп аталган заряддалган бөлүкчөгө айланат. Гейгер эсептегичтери нейтралдуу атомдорду иондорго айландыруу жөндөмүнө ээ болгон нурлануунун бир түрү болгон иондоштуруучу нурланууну аныктай алат. Иондоштуруучу нурлануунун үч түрү - Альфа бөлүкчөлөрү, Бета бөлүкчөлөрү жана Гамма нурлары.

Alpha Particles

Альфа бөлүкчөсү эки нейтрондон жана эки протондон турат жана гелий атомунун ядросуна барабар. Бөлүкчө атом ядросунан бөлүнүп, учуп баратканда пайда болот. Эки протондун оң зарядын жокко чыгаруу үчүн терс заряддалган электрону жок болгондуктан, альфа бөлүкчөсү оң заряддуу бөлүкчө, ион деп аталат. Альфа бөлүкчөлөрү иондоштуруучу нурлануунун бир түрү болуп саналат, анткени алар айлана -чөйрөсүнөн электрон уурдоо жөндөмүнө ээ жана муну менен алар уурдаган атомдорду иондорго айлантышат. Жогорку дозада бул клеткалардын бузулушуна алып келиши мүмкүн. Радиоактивдүү ажыроодон пайда болгон альфа бөлүкчөлөрү жай кыймылда, салыштырмалуу чоң жана зарядынын айынан башка нерселерден оңой өтө албайт. Акыр -аягы, бөлүкчө айлана -чөйрөдөн бир нече электрон алып, мында мыйзамдуу гелий атомуна айланат. Жер гелийинин дээрлик бардыгы ушундайча өндүрүлөт.

Бета бөлүкчөлөрү

Бета бөлүкчө - бул электрон же позитрон. Позитрон электронго окшош, бирок оң зарядга ээ. Бета-минус бөлүкчөлөрү (электрондор) нейтрон протонго ажыраганда, протон нейтронго ажыраганда бета-плюс бөлүкчөлөрү (позитрондор) бөлүнүп чыгат.

Гамма нурлары

Гамма нурлары жогорку энергиялуу фотондор. Гамма нурлары электромагниттик спектрде, көзгө көрүнгөн жарыктан жана ультракызгылт көккө чейин жайгашкан. Алар жогорку кирүүчү күчкө ээ жана иондошуу жөндөмү алар атомдордон электрондорду жулуп алышы менен шартталган.

SMB-20 түтүкчөсү, биз бул курулушта колдонобуз, Россияда жасалган жалпы түтүк. Бул терс электроддун милдетин аткаруучу жука металл териге ээ, ал эми түтүктүн ортосунан узунунан өткөн металл зым оң электрод катары кызмат кылат. Түтүк радиоактивдүү бөлүкчөнү же гамма -нурду аныктай алышы үчүн, ал бөлүкчө же нур алгач түтүктүн жука металл терисине кирип кетиши керек. Альфа бөлүкчөлөрү көбүнчө муну кыла алышпайт, анткени алар адатта түтүктүн дубалдары тарабынан токтотулат. Бул бөлүкчөлөрдү аныктоо үчүн иштелип чыккан башка Гейгер түтүктөрү көбүнчө бул бөлүкчөлөрдүн түтүккө кирүүсүнө мүмкүндүк берген Alpha терезеси деп аталган атайын терезеге ээ. Терезе көбүнчө слюданын өтө жука катмарынан жасалат жана Geiger түтүгү бөлүкчөлөрдү курчап турган абага сиңириле электе алуу үчүн Alpha булагына абдан жакын болушу керек. * Уялуу* Ошентип, радиация жөнүндө жетиштүү, бул нерсени курууга киришели.

2 -кадам: Инструменттериңизди жана материалдарыңызды чогултуп алыңыз

Керектүү жабдыктар:

• SMB-20 Geiger Tube (eBayде 20 АКШ долларынын тегерегинде жеткиликтүү)
• Жогорку чыңалуудагы DC Step-up микросхемасы, арзан электрондук чымындын учкунунан уурдалган. Бул мен колдонгон өзгөчө модель:
• Зенердик диоддордун жалпы наркы болжол менен 400В (100В төртөө идеалдуу болмок)
• Жалпы резервдери 5 Мегом (мен 5 1 Мегом колдондум)
• Транзистор - NPN түрү, мен 2SC975 колдондум
• Piezo Speaker Element (микротолкундуу же ызы -чуу болгон электрондук оюнчуктан уурдалган)
• 1 x AA батареясы
• AA батарея кармагыч
• Күйгүзүү/өчүрүү которгучу (мен электрондук чымындын SPST убактылуу которгучун колдондум)
• Электр зымынын сыныктары
• Жыгачтын, пластиктин же башка өткөргүч эмес материалдын сыныгы схеманы куруу үчүн субстрат катары колдонулат

Мен колдонгон куралдар:

• "Карандаш" ширетүүчү темир
• Кичи диаметри розин-өзөктүү электрдик максаттар үчүн
• Тиешелүү клей таякчалары бар ысык желим пистолети
• Сым кескичтер
• Сым тазалагычтар
• Бурагыч (электрондук чымындын бузулушу үчүн)

Бул схема бета бөлүкчөлөрүн жана гамма нурларын аныктоого жөндөмдүү SMB-20 түтүгүнүн тегерегинде курулган болсо да, аны ар кандай түтүктөрдү колдонууга оңой эле ыңгайлаштырууга болот. Жөн гана конкреттүү түтүктүн иштөө чыңалуусунун диапазонун жана башка өзгөчөлүктөрүн текшериңиз жана ошого жараша компоненттердин маанилерин тууралаңыз. Чоңураак түтүктөр кичинекейлерге караганда сезгич, анткени алар бөлүкчөлөрдүн тийген чоң максаттары.

Гейгер түтүктөрү иштөө үчүн жогорку чыңалууну талап кылат, ошондуктан биз батарейкадан 1,5 вольтту болжол менен 600 вольтко чейин көтөрүү үчүн, электрондук чымын чайпалгычынын DC кадам схемасын колдонобуз (башында чымын чайкоочу 3 вольтко чуркап, болжол менен 1200в өчүргөн) чымындарды zapping үчүн. Аны жогорку чыңалууда иштетип көрүңүз, эгерде сизде тасер болот). SMB-20 400В менен айдаганды жакшы көрөт, андыктан биз чыңалууну ошол мааниге чейин жөнгө салуу үчүн зенер диоддорду колдонобуз. Мен он үч 33В зенерлерди колдонуп жатам, бирок башка комбинациялар, мисалы, 4х100В зенерлер сыяктуу эле иштейт, эгерде зенерлердин жалпы мааниси максаттуу чыңалууга барабар болсо, бул учурда 400.

Резисторлор трубага токту чектөө үчүн колдонулат. SMB-20 аноддун (оң жагы) болжол менен 5М ом каршылыгын жакшы көрөт, ошондуктан мен беш 1М Ом резисторун колдонуп жатам. Резисторлордун ар кандай айкалышын, алардын баалуулуктары болжол менен 5М омго чейин кошсо болот.

Piezo спикери жана транзистор схеманын детектор бөлүгүн түзөт. Piezo спикери элемент чыкылдаган үндөрдү чыгарат жана андагы узун зымдар аны кулагыңызга жакыныраак кармап турууга мүмкүндүк берет. Мен аларды микротолкундар, ойготкучтар жана кыжырды келтирүүчү бип үндөрдү чыгаруучу нерселерден куткаруу үчүн ийгиликке жеттим. Мен тапкан нерсенин айланасында пластиктен жасалган жакшы корпус бар, ал андан чыккан үндү күчөтүүгө жардам берет.

Транзистор чыкылдатуунун көлөмүн жогорулатат. Сиз схеманы транзисторсуз кура аласыз, бирок схеманын чыкылдатуусу анчалык катуу болбойт (муну менен мен дээрлик угулбай жатам). Мен 2SC975 транзисторун (NPN түрү) колдондум, бирок башка көптөгөн транзисторлор иштеши мүмкүн. 2SC975 түзмө -түз менин куткарылган компоненттеримдин ичинен суурулган биринчи транзистор болчу.

Кийинки кадамда биз электрдик учуучу аппаратты бузабыз. Кабатыр болбоңуз, бул оңой.

3 -кадам: Fly Swatterди ажыратыңыз

Электрондук чымындардын курулушу бир аз айырмаланышы мүмкүн, бирок биз ичиндеги электроникадан кийин гана болгондуктан, аны айрып, ичегини сууруп алыңыз. Жогорудагы сүрөттөрдөгү свалтер чындыгында мен эсептегичке салгандан бир аз айырмаланат, анткени өндүрүүчү дизайнын өзгөрткөн окшойт.

Көзгө көрүнгөн бурамаларды же башка бириктиргичтерди чечип алуу менен баштаңыз, кошумча жабыштыргычтарды жашыруучу батарея жапкычына окшош нерселерди байкабаңыз. Эгерде нерсе дагы эле ачылбаса, анда пластик корпустун тигиштери боюнча отвертка менен бир аз кызыктыруу мүмкүн.

Аны ачкандан кийин, зым чымындын торчосундагы зымдарды кесүү үчүн зым кескичтерди колдонууга туура келет. Тактадагы бир жерден эки кара зым (кээде башка түстөр) келип чыгат, алардын ар бири сырткы торчолордун бирине алып барат. Бул жогорку вольттогу чыгаруу үчүн терс же "жер" зымдары. Бул зымдар райондук платанын бир жеринен келгендиктен жана бизге бирөө гана керек болгондуктан, алдыга жылып, электр тактасындагы бирөөнү үзүп алып, сынык зымды кийинчерээк колдонуу үчүн бөлүп коюңуз.

Ички сеткага алып баруучу бир кызыл зым болушу керек, бул оң вольттун оң чыгышы.

Электр схемасынан келген башка зымдар батарейканын кутусуна кетет, ал эми учунда жазы бар терс байланыш. Аябай жөнөкөй.

Эгерде сиз бөлүктүн башын бөлүп алсаңыз, балким, кайра иштетүү үчүн компоненттерди бөлүп алуу үчүн, металл тордо мүмкүн болгон курч четтерге көңүл буруңуз.

4 -кадам: Районду куруңуз жана колдонуңуз

Сизде тетиктериңиз болгондон кийин, аларды схемада көрсөтүлгөн схеманы түзүү үчүн бирге ширетүүңүз керек болот. Мен баарын ысык желим менен чаптап койгом. Бул бышык жана ишенимдүү схеманы түзөт, ошондой эле абдан жакшы көрүнөт. Пьезо спикериндеги туташуу сыяктуу, бул схеманын бөлүктөрүнө тийип, өзүңүзгө кичине мүмкүнчүлүк берсеңиз болот, бирок көйгөй болсо, байланыштарды ысык желим менен жабсаңыз болот.

Мен акыры схеманы курууга керектүү бардык компоненттерге ээ болгондон кийин, аны түштөн кийин чогуу ыргыттым. Сизде кандай компоненттер бар экендигине жараша, менден азыраак компоненттерди колдонушуңуз мүмкүн. Сиз дагы кичирээк Geiger түтүкчөсүн колдонуп, эсептегичти абдан тыкан кыла аласыз. Geiger кол сааты, кимдир бирөө?

Эми сиз ойлонушуңуз мүмкүн, эгерде менде радиоактивдүү эч нерсе жок болсо, мага Гейгердин эсептегичинин эмне кереги бар? Эсептегич космостук нурлардан жана башка ушуга окшогон фондук радиациядан бир нече секунд сайын басат. Бирок, эсептегичти колдонуу үчүн бир нече радиация булактары бар:

Түтүн детекторлорунан америций

Америций-техногендик (табигый эмес) элемент жана иондошуу түрүндөгү түтүн детекторлорунда колдонулат. Бул түтүн детекторлору абдан кеңири таралган жана сиздин үйүңүздө бир нече болсо керек. Чындыгында, муну айтуу оңой, анткени алардын баарында пластмассадан куюлган Am 241 радиоактивдүү зат бар. Америка америций диоксиди түрүндө иондошуу камерасы деп аталган кичинекей корпуста орнотулган ичиндеги кичинекей металл баскычка капталган. Америка көбүнчө жука алтын же башка коррозияга туруктуу металл менен капталган. Сиз түтүн детекторун ачып, кичинекей баскычты алып салсаңыз болот - бул адатта анча деле кыйын эмес.

Эмне үчүн түтүн детекторундагы радиация?

Детектордун иондошуу камерасынын ичинде бири -бирине карама -каршы отурган эки металл плитасы бар. Алардын бирине тиркелген америкалык баскыч, ал кичинекей аба боштугунан өтүп, андан кийин башка пластина аркылуу сиңирилип турган альфа бөлүкчөлөрүнүн туруктуу агымын чыгарат. Эки плитанын ортосундагы аба иондошот, ошондуктан бир аз өткөргүч болот. Бул кичинекей токтун плиталардын ортосунда агып өтүшүнө мүмкүндүк берет жана бул агымды түтүн детекторунун схемасы аркылуу сезсе болот. Түтүн бөлүкчөлөрү камерага киргенде, алар альфа -бөлүкчөлөрдү сиңирип, схеманы бузуп, сигналды иштетет.

Ооба, бирок бул коркунучтуубу?

Чыгарылган радиация салыштырмалуу жакшы, бирок коопсуз болуу үчүн мен төмөнкүлөрдү сунуштайм:

• Америкалык баскычты балдардан алыс коопсуз жерде, балким, кандайдыр бир балдар өткөрбөгөн контейнерде сактаңыз
• Америка жабылган баскычтын бетине эч качан тийбеңиз. Кокусунан баскычтын бетине тийип калсаңыз, колуңузду жууңуз

Уран айнеги

Уран оксид түрүндө айнекке кошумча катары колдонулган. Уран айнегинин эң мүнөздүү түсү 1920-жылдары "вазелин айнеги" деген лакапка алып келген, ачык сары-жашыл түстө болот (ошол кезде формулировкаланган жана коммерциялык түрдө сатылган мунай желеинин окшоштугуна негизделген). Сиз аны "вазелин айнеги" деп белгиленген жайма базарларда жана антиквариат дүкөндөрүндө көрөсүз жана адатта ошол ат менен сурасаңыз болот. 20-кылымдын кээ бир бөлүктөрү 25% уранга чейин жасалганына карабай, айнектин ичиндеги урандын өлчөмү салмагынын 2% га жакынын түзөт. Көпчүлүк уран айнектери бир аз гана радиоактивдүү, жана аны иштетүү такыр коркунучтуу деп ойлобойм.

Сиз айнектин уран мазмунун кара жарык менен ырастай аласыз (ультрафиолет нуру), анткени бардык уран айнектери ачык жашыл флуоресцийлейт, айнек кадимки жарыктын астында көрүнөт (ал ар кандай болушу мүмкүн). Ультрафиолет нурунун астында канчалык жаркыраган бир бөлүк болсо, ошончолук уран бар. Уран айнектин бөлүктөрү ультрафиолет нурунун астында жаркырап турганда, ультрафиолетти (күндүн нуру сыяктуу) камтыган кандайдыр бир жарык булагынын астында өздөрүнүн жарыгын беришет. Ультрафиолет нурунун жогорку энергия толкундары уран атомдоруна урунуп, электрондорун энергиянын жогорку деңгээлине түртөт. Уран атомдору кадимки энергетикалык деңгээлине кайтып келгенде, көрүнгөн спектрде жарык чыгарышат.

Эмне үчүн уран?

Уран кениндеги радийдин табылышы жана изоляциясы Мари Кюри уран казып алуунун өнүгүшүнө түрткү болгон, ал радиумду алуу үчүн, караңгыда караңгыда боекторду жана учакты терүү үчүн колдонулган. Бул уран калдыктары катары укмуштуудай көлөмдө калды, анткени бир грамм радийди алуу үчүн үч тонна уран керектелет.

Ториум кемпинг чырак мантиялары

Торий лагерь чырактарынын мантиясында, торийдин диоксиди түрүндө колдонулат. Биринчи жолу ысытканда мантиянын полиэстер бөлүгү күйүп кетет, ал эми торийдин диоксиди (башка ингредиенттер менен бирге) мантиянын формасын сактап калат, бирок ысытылганда жаркырап турган керамикага айланат. Ториум бул колдонмо үчүн колдонулбай калды, 90-жылдардын орто ченинде көпчүлүк компаниялар тарабынан токтотулган жана радиоактивдүү эмес башка элементтер менен алмаштырылган. Ториум колдонулган, анткени ал мантияны абдан жаркыратат жана бул жарыктык жаңы радиоактивдүү эмес мантиялар менен дал келбейт. Сиздеги мантия чындап радиоактивдүү экенин кантип билсе болот? Мына ошол жерде Гейгердин эсептегичтери кирет. Мен туш келген мантиялар уран айнегинен же америкалык баскычтарга караганда Гейгердин эсептегичин жинди кылат. Ториум уран же америкага караганда радиоактивдүү эмес, бирок башка булактарга караганда чырак мантиясында радиоактивдүү материал көп. Мына ошондуктан керектөө продуктусунда ушунчалык көп радиацияга туш болуу кызыктай. Америкалык баскычтарга тиешелүү коопсуздук чаралары фонардык мантияга да тиешелүү.

Окуганыңыз үчүн рахмат, баардыгы! Эгер сиз бул көрсөтмөнү жактырсаңыз, мен аны "инструмент куруу" сынагына кошуп жатам жана сиздин добушуңузга абдан ыраазы болом! Эгерде сизде комментарийлер же суроолор болсо (же кеңештер/сунуштар/конструктивдүү сындар) болсо, сизден уккум келет, андыктан төмөндө калтыруудан коркпоңуз.

Өзгөчө рахмат, менин досум Лукка Родригес бул көрсөтмө үчүн кооз схеманы түзгөнү үчүн.