Как собрать счетчик гейгера своими руками

Как сделать счетчик Гейгера, как работает датчик, схема сборки трубки своими руками

Это простая схема счетчика Гейгера. Он требует нескольких специализированных компонентов, в частности трубки Гейгера и нескольких высоковольтных стабилитронов, но все остальные компоненты для сборки счетчика Гейгера своими руками легкодоступны.

Шаг 1: Цепь

Я предполагаю, что у вас есть опыт работы с электроникой, и вы знаете, как припаять и каким образом подключать диод и т.д.

У меня не было компонентов для источника питания высокого напряжения, поэтому я импровизировал, используя трансформатор от адаптера переменного тока 10 В (маленький черный ящик, который вы монтируете в стену, чтобы преобразовать 120 В переменного тока в 10 В постоянного тока).

Не обязательно использовать трансформатор 10 В, я уверен, что любой трансформатор в диапазоне от 3 до 12 В будет работать. Просто откройте пластиковый ящик и выньте трансформатор. Я использовал батарею 1,5 В (ячейка С) и кнопочный выключатель на стороне трансформатора 10 В, и высокое напряжение генерируется на стороне 120 В.

Вам придется поэкспериментировать с полярностью подключения 120-вольтных проводов трансформатора, чтобы сгенерировать правильную полярность, с неправильной полярностью генерируемое напряжение будет намного меньше.

Выходное напряжение трансформатора пропорционально скорости изменения входного тока. Когда вы нажимаете кнопочный переключатель, на стороне низкого напряжения трансформатора возникает довольно большой ток. Когда вы отпускаете переключатель, этот ток мгновенно падает до нуля, а так как скорость изменения тока очень высока (падение с большой величины до нуля за очень короткое время), высоковольтный импульс генерируется на стороне высокого напряжения трансформатора. Высоковольтные генераторные системы работают одинаково, но они используют транзисторы для включения и выключения тока на стороне низкого напряжения трансформатора. Сила генерируется только при отпускании кнопки, вам нужно нажимать кнопку на короткое время, чтобы не терять ток батареи.

Генерируемое высокое напряжение сохраняется на конденсаторах и регулируется до 500 В с использованием серии трех высоковольтных стабилитронов (200 В, 200 В и 100 В). Такие высоковольтные стабилитроны не распространены широко, вам придется поискать их. Конечно, любые стабилитроны разумно высокого напряжения которые вы сможете найти подойдут (например, от 1N5271 до 1N5279 рассчитаны от 100 В до 180 В), просто добавьте достаточно элементов последовательно, чтобы обеспечить нужный вольтаж для трубки Гейгера.

Не забудьте использовать конденсаторы с номинальным напряжением не менее 1000 В, и установите достаточное количество параллельно, чтобы получить около 0,02 микрофарад. Обратите внимание, что нельзя последовательно установить конденсаторы низкого тока, чтобы получить более высокое напряжение, это не работает. Моя трубка Гейгера требовала 450-500 В, у других трубок может быть по другому, 900 В — это обычное явление. В таком случае используйте больше стабилитронов.

Диод с маркировкой «1000 В PIV» представляет собой выпрямительный диод с инверсным напряжением 1000 В (или обратным напряжением), чтобы обратить высокое напряжение (например, 1N4007). Я использовал два из них последовательно, потому что с одним утечка тока была слишком большой, и высокое напряжение слишком быстро спадало. Если у вас есть диоды меньшего напряжения, такие как 1N4004, вы можете установить их несколько из них последовательно. Я однажды вскрыл компактную люминесцентную лампочку, и в ней было несколько диодов PIV 400 В, от 3 до 5 сработают здесь. Два немаркированных диода имеют тип 1N914.

Сигнал от трубки Гейгера достаточно силен, чтобы включить таймер 555. Тогда таймер 555 управляет маленьким динамиком напрямую, создавая шум «щелчка» каждый раз, когда трубка Гейгера обнаруживает излучение. Используйте гнездо IC чипа 555, так вы не сожжете его при попытке припаять цепи, а также это упростит замену, если вы ошибетесь и чип сгорит.

Шаг 2: Конструирование

На снимках изображена внутренняя часть счетчика Гейгера. Трубка Гейгера просто приклеена к корпусу с помощью силиконового клея. Три отверстия были просверлены в корпусе, чтобы радиация достигла трубки. Если есть вероятность заражения датчика Гейгера (например, при радиационных осадках), я бы предложил не делать отверстий в корпусе, так как радиация в любом случае будет проникать внутрь пластикового или легкого алюминиевого корпуса, но внешняя часть может быть очищена, если была заражена.

Динамик был приклеен к верхней части корпуса, я также сделал в корпусе 3 отверстия для выхода звука. Ручка была приклеена к корпусу для удобства переноски.

Для работы счетчика Гейгера включите переключатель (питается от аккумулятора 9 В) и быстро нажмите кнопку около 10 раз, чтобы создать высокое напряжение. Вольтаж сохранится несколько минут, после чего вам придется опять нажать кнопку несколько раз. С помощью маленького метронома я обнаружил около 5 щелчков за минуту при нормальном фоновом излучении. Если вы будете использовать более точный метроном, у вас будет больше щелчков.

Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

:: СЧЁТЧИК ГЕЙГЕРА ::

Изобретенный Гансом Гейгером прибор, способный определить ионизирующее излучение, представляет собой герметизированный баллон с двумя электродами, куда закачивается газовая смесь, состоящая из неона и аргона, которая ионизируется. На электроды подается высокое напряжение, которое само по себе никаких разрядных явлений не вызывает до того самого момента, пока в газовой среде прибора не начнется процесс ионизации. Появление пришедших извне частиц приводит к тому, что первичные электроны, ускоренные в соответствующем поле, начинают ионизировать иные молекулы газовой среды. В результате под воздействием электрического поля происходит лавинообразное создание новых электронов и ионов, которые резко увеличивают проводимость электронно-ионного облака. В газовой среде счетчика Гейгера происходит разряд. Количество импульсов, возникающих в течение определенного промежутка времени, прямо пропорционально количеству фиксируемых частиц.

Он способен реагировать на ионизирующие излучения самых различных видов. Это альфа-, бета-, гамма-, а также рентгеновское, нейтронное и ультрафиолетовое излучения. Так, входное окно счетчика Гейгера, способного регистрировать альфа- и мягкое бета-излучения, выполняется из слюды толщиной от 3 до 10 микрон. Для обнаружения рентгеновского излучения его изготавливают из бериллия, а ультрафиолетового – из кварца. Построить самому простой счетчик Гейгера, который использует вместо дорогой и дефицитной трубки Гейгера-Мюллера, можно задействуя фотодиод в качестве детектора излучения. Он обнаруживает альфа- и бета частицы. К сожалению гамма-диапазон радиации он засечь не сможет, но для начала хватит и такого. Схема паяется на небольшую печатную плату, и все это помещено в алюминиевый корпус. Медные трубки и кусок алюминиевой фольги используются для фильтрации радиочастотных помех.

Схема счётчика Гейгера на фотодиоде

Список деталей нужных для радиосхемы

• 1 BPW34 фотодиода
• 1 LM358 ОУ
• 1 транзистор 2N3904
• 1 транзистор 2N7000
• 2 конденсатора 100 НФ
• 1 конденсатор 100 мкФ
• 1 конденсатор 10 нФ
• 1 конденсатор 20 нФ
• 1 10 Мом резистор
• 2 1.5 Мом резистора
• 1 56 ком резистор
• 1 150 ком резистор
• 2 1 ком резистора
• 1 250 ком потенциометр
• 1 Пьезодинамик
• 1 Тумблер включения питания

Как вы можете видеть из схемы, она настолько проста, что собирается за пару часов. После сборки убедитесь, что полярность динамика и светодиода, являются правильными.

Наденьте на фотодиод медные трубки и изоленту. Она должна плотно прилегать.

Просверлите отверстие в боковой стене алюминиевого корпуса для тумблера, а сверху для фотодатчика, светодиода и регулятора чувствительности. Больше никаких дырок в корпусе быть не должно, так как схема очень чувствительна к электромагнитным наводкам.

После того, как все электрические компоненты будут соединены, вставьте батарейки. Мы использовали три сложеные вместе CR1620 батареи. Изоленту обмотайте вокруг трубок, чтобы они не смещались. Это также поможет закрыть свет от воздействия на фотодиод. Вот теперь всё готово для начала обнаружения радиоактивных частиц.

Проверить его в действии можно на любом тестовом источнике радиации, который вы можете найти в специальных лабораториях или в школьных кабинетах, по проведению практических работ по этой теме.

Поделитесь полезными схемами

Схема устройства показана на рисунке. В его состав входит сетевой блок питания, собранный на трансформаторе Т1, мостовом выпрямителе, сглаживающем конденсаторе С4 и стабилизаторе напряжения DA1. Индикатором наличия выходного напряжения стабилизатора служит светодиод HL2. Это напряжение поступает на сотовый телефон и обеспечивает постоянную подзарядку его аккумулятора.

Вся правда о ЖК-матрицах. Основные типы ЖК-дисплеев. Жидкие кристаллы (ЖК) – вещество желейного вида из молекул вытянутой формы со свойствами и жидкости и кристаллов. Главное свойство ЖК – изменение ориентации молекул под действием электрического тока.

Пальчиковая батарейка, круглый магнит и проволока — вот и всё, что нужно для электромоторчика.

Очень простой но дальнобойный ФМ радиопередатчик для начинающих радиолюбителей — никаких дорогих и редких деталей.

Преобразователь цифрового сигнала компьютера, снимаемого с USB, обычный аналоговый НЧ.

Как собрать счетчик гейгера своими руками

В интернете и на нашем сайте есть множество схем самодельных дозиметров на счётчиках Гейгера. Трубка такого счётчика похожа трубку газоразрядной лампы с приложенным высоким напряжением 400 вольт. Гамма-лучи, альфа- или бета-частицы ионизируют газ внутри, инициируя тлеющий разряд, который сразу гаснет. Можно ли сделать такой счётчик Гейгера самостоятельно в домашних условиях?

Счётчик Гейгера был сделан автором из. электромагнитного реле с металлическим корпусом. В его дне уже были выводы со стеклянными изоляторами. На один из них с внутренней стороны была припаяна серебряная проволока толщиной 0,8 мм с небольшим шариком припоя на конце. В верхней части корпуса была припаяна небольшая металлическая трубка.

Самое важное в самодельном счётчике Гейгера — правильное наполнение. Обычно используется смесь гелия и неона с добавлением спирта для гашения разряда. Но можно использовать и разряжённый воздух. Разряжение делалось так: через маленькую трубку внутрь помещали несколько капель летучей жидкости (бензин для зажигалок?), а затем нагревали трубку. Когда пары на её конце перестали гореть, отверстие запаяли. После остывания оставшаяся жидкость конденсировалась, и давление становилось отрицательным. Такой счётчик работает более 10 лет.

По причине наполнения воздухом самодельный счётчик Гейгера требует большее напряжение, нежели при использовании смеси гелия и неона. Конкретное значение напряжения подбирается индивидуально. Кроме того, самогашение работает недостаточно надёжно, поэтому была использована активная система гашения разряда. Тиристор в ней одновременно является усилителем для пьезодинамика и светодиода.

Фоновое количество импульсов получившегося счётчика — около 3 в минуту. При приближении источника радиации количество импульсов соответственно возрастает. Старые часы с СПД (радий) дают около 60 импульсов в минуту. Чувствительность самодельного счётчика оказалась сравнима с заводским, с учётом разницы в размерах.

В качестве самодельного счётчика можно использовать горелку от металлогалогеновой лампы, подавая на неё напряжение 350-400 вольт, увеличивая его до тех пор, пока она не начнёт зажигаться. Последовательно следует подключить резистор сопротивлением 10 МОм, а последовательно с пьезоизлучателем — конденсатор на 3 — 100 нФ. В качестве лампы была опробована OSRAM HQI-TS 250W, дающая около 260 импульсов в минуту. В качестве источника радиации для проверки самодельного счётчика применялась торированная сетка для керосиновой лампы.

Источник (на немецком):

Самодельный счётчик Гейгера на ESP8266 с сенсорным экраном

Я разработал и собрал счётчик Гейгера – устройство, способное обнаруживать ионизирующее излучение и предупреждать об опасных уровнях радиации в окружающей среде знакомыми щелчками. Его также можно использовать для поиска минералов, и определять, есть ли в найденном вами камне урановая руда!

В интернете можно найти много готовых наборов и инструкций по сборке счётчика Гейгера, но я хотел сделать нечто уникальное – и я разработал GUI-дисплей с сенсорным управлением и красивым выводом информации на экран.

Шаг 1: базовая теория

Принцип работы счётчика Гейгера прост. Тонкостенная трубка с газом при низком давлении внутри (трубка Гейгера-Мюллера) подвергается действию тока высокого напряжения. Создаваемого электрического поля недостаточно для диэлектрического пробоя, поэтому ток через трубку не течёт – до тех пор, пока фотон ионизирующего излучения не пройдёт через неё.

Когда сквозь трубку проходит бета- или гамма-излучение, оно может ионизировать часть молекул газа внутри, что приводит к появлению свободных электронов и положительных ионов. Частицы начинают двигаться под воздействием электрического поля, и электроны набирают достаточно скорости, чтобы начать ионизировать другие молекулы, что приводит к каскаду заряженных частиц, которые на короткое время начинают проводить ток. Этот краткий импульс тока можно зарегистрировать при помощи приведённой схемы, которая создаёт щёлкающий звук, или, как в данном случае, передаёт информацию в микроконтроллер, который может проводить вычисления с этими данными.

Я использую трубку Гейгера-Мюллера SBM-20, поскольку её легко найти на eBay, и она достаточно чувствительна к бета- и гамма-излучению.

Шаг 2: запчасти и сборка

В качестве мозга проекта я использовал плату NodeMCU с микроконтроллером ESP8266. Мне хотелось взять то, что можно программировать как Arduino, и что будет достаточно быстрым, чтобы отрисовывать изображение на экране без задержек.

Для подачи высокого напряжения я использовал трансформатор с Aliexpress – он подаёт 400 В на трубку Гейгера-Мюллера. Учитывайте, что при проверке выходного напряжения его не получится измерять мультиметром напрямую – при слишком малом импедансе напряжение будет падать, и показания будут неточными. Сделайте делитель напряжения с сопротивлением не менее 100 МОм последовательно с мультиметром.

Питается устройство от аккумулятора формата 18650, через ещё один трансформатор, подающий стабильные 4,2 В на оставшуюся схему.

Вот список всех необходимых компонентов:

• SBM-20 GM трубка (ищите на eBay).
• Высоковольтный трансформатор (AliExpress).
• Трансформатор для 4,2В (AliExpress).
• Плата NodeMCU esp8266 (Amazon).
• 2.8″ SPI сенсорный экран (Amazon).
• 18650 батарейка (Amazon) или любая LiPo батарейка на 3,7 В (500+ mAh).
• 18650 держатель для батарейки (Amazon). Этот держатель оказался великоват для платы, и мне пришлось загнуть контакты внутрь. Рекомендую взять батарейку LiPo поменьше, и припаять провода от разъёма JST к контактам для питания на плате.

• Резисторы на 330, 1K, 10K, 22K, 100K, 1,8M, 3M Ом. Для создания делителя напряжения также потребуются резисторы на 10 МОм.
• Конденсаторы: 220 пФ.
• Транзисторы: 2N3904.
• Светодиод 3 мм.
• Пищалка: любой пьезоэлемент на 12-17 мм.
• Держатель для предохранителя 6,5 х 32 (для надёжного крепления трубки).
• Выключатель 12 мм.

Плату делать необязательно, но с ней сборка схемы становится проще и аккуратнее. Файлы Gerber для производства платы я также выложил на GitHub. После того, как я получил готовую плату, я сделал несколько исправлений в схеме, поэтому дополнительные джамперы в новой схеме не нужны – хотя я её не проверял.

Корпус распечатан на 3D-принтере из пластика PLA, их можно скачать здесь. Я подправил CAD-файлы, добавив отверстия для крепления новой платы. Всё должно работать, хотя я это не проверял.

Шаг 3: код и интерфейс пользователя

Для создания интерфейса дисплея я использовал библиотеку Adafruit GFX. Код выложен на GitHub.

Главная страница интерфейса показывает текущую дозу, количество срабатываний в минуту и общую накопленную дозу с момента включения устройства. Пользователь может переключаться между быстрым и медленным суммированием, меняя интервал подсчёта промежуточных сумм с 3 до 60 секунд. Пищалку и светодиод можно включать и выключать отдельно.

Есть меню базовых настроек, позволяющее пользователю менять единицы измерения дозы, порог предупреждения и фактор калибровки, соотносящий количество срабатываний в минуту и мощность дозы излучения. Все настройки сохраняются в EEPROM, и восстанавливаются после перезапуска.

Шаг 4: проверка и заключение

Счётчик Гейгера срабатывает 15-30 раз в минуту от естественного фонового излучения, чего и следует ожидать от трубки SBM-20. Небольшой образец урановой руды регистрируется как средне радиоактивный, в районе 400 щелчков в минуту, а ториевая лампа может заставить счётчик регистрировать по 5000 щелчков в минуту, если держать его вплотную к ней!

Счётчик потребляет 180 мА при 3,7 В, поэтому батарейки на 2000 мАч должно хватить примерно на 11 часов.

Я планирую точно откалибровать трубку на стандартном источнике из цезия-137, что сделает показания более точными. В качестве будущих улучшений можно добавить поддержку WiFi и запись данных, поскольку у ESP8266 есть встроенный WiFi.

Надеюсь, мой проект показался вам интересным!