OpenGammaKit — это открытый спектрометр гамма-излучения на базе Raspberry Pi Pico 2 с визуализацией и анализом на Android. Проект воплощает принципы open hardware и open source: в свободном доступе — схема, исходники, прошивка, документация, файлы плат и Android-приложение.
Основные особенности
Аппаратная основа: RP2350 (Raspberry Pi Pico 2);
Обработка импульсов от детектора: аналоговая цепь с компаратором, оцифровка сигнала через DMA;
Готовые двухсторонние печатные платы;
Подключение к Android-устройству через USB (в том числе через USB-хаб);
Отображение и анализ спектров в реальном времени;
Поддержка режима счётчика (CPS) с изменяемым порогом срабатывания;
Совместимость с корпусом БДГ4-01 от приборов СРП-68 и СРП-88.
Корпус БДГ4-01 — переиспользование промышленной классики
Проект специально спроектирован для размещения в корпусе БДГ4-01, ранее использовавшемся в советских радиометрах СРП-68 и СРП-88. Это позволило:
Точно совместить геометрию плат с монтажным местом ФЭУ-35;
Разместить SiPM-детектор и вычислительный блок в штатном отсеке;
Использовать готовый алюминиевый кожух и экранирование;
Снизить стоимость сборки, минимизировать пайку и механообработку.
Это один из немногих проектов, который не требует 3D-печати или разработки кастомного корпуса — достаточно найти старый прибор и вдохнуть в него вторую жизнь.
Качество плат от PCBWay
Печатные платы были изготовлены на PCBWay. В проекте используются двухсторонние платы с минимальным числом переходных отверстий, но с плотной компоновкой. Качество изготовления:
хорошее соответствие размеров;
чёткая маркировка;
стабильное лужение и контакт маски;
при заказе сборки — пайка удовлетворительная, обнаружены остатки флюса
отличная коммуникация с инженерами
Хотелось бы отметить работу инженеров во время уточнения деталей проекта. Внимательность к деталям, также, их предложения по замене компонентов – оставили приятное впечатление. Это позволяет уверенно заказывать как и печатные платы, так и полностью собранные модули. Вся информация доступна по ссылке на PCBWay-проект (см. в конце статьи).
Недостатки:
cтоимость доставки
Android-приложение OGK-Inspector
OpenGammaKit сопровождается Android-приложением, которое выполняет:
захват и отображение спектра в реальном времени;
калибровка по известным пикам;
сохранение/загрузку спектров;
отображение энергии по осям и подписание пиков;
режим счётчика с цветовой и звуковой индикацией.
OGK-Inspector — это приложение, предназначенное для визуального и числового анализа спектров:
отображает список детектированных пиков с их энергией и интенсивностью;
позволяет выбрать и сравнить несколько спектров;
делает пометки, экспортирует спектры;
анализирует ширину пиков (FWHM);
переключение между разными отображениями спектров: гистограмма или интеполированный график;
сглаживание спектра (фильтр Савицкого — Голея);
Этот функционал делает устройство не просто индикатором, а полноценным инструментом анализа.
Примеры спектров
Ниже приведен спектр, полученный с использованием SiPM-детектора и сцинтиллятора NaI(Tl):
Источник ²⁴¹Am — отчётливый пик на 59.5 кэВ
На графике удобно отмечать пиковые зоны и проводить калибровку
Совместимость и подключение
Минимальная версия Android: 7.0+;
Поддерживается OTG-подключение по USB;
При отсутствии OTG можно использовать USB-хаб с внешним питанием;
Приложение устанавливается из APK-файла, доступного в GitHub Releases.
Как собрать?
В минимальной конфигурации понадобятся:
RP Pico 2;
SiPM, другие электронные компоненты;
Кристалл NaI(Tl), размер 30х25мм;
Двухсторонние печатные платы: основная плата и плата для SiPM с термокомпенсацией;
Корпус БДГ4-01 от СРП-68-01 или СРП-88;
Кабель USB Type-A или Type-C;
Термоусадка;
Силиконовая смазка, вязкость >600 000 сантистоксов;
Android-смартфон с поддержкой OTG (или USB-хаб);
Прошивка через Arduino IDE;
APK-файл приложения из релизов на GitHub.
Все схемы и инструкции доступны в репозитории проекта.
Заключение
OpenGammaKit — это способ вдохнуть жизнь в списанные радиометры, превратив их в современные цифровые спектрометры. Проект подходит как для хобби, так и для образования, позволяет проводить реальные измерения и анализ гамма-излучения.
Следующая версия прибора уже в разработке — она будет иметь улучшенные характеристики, расширенные функции и поддержку дополнительных детекторов.
Продолжение следует.