Из счетчика Гейгера, спичек и ардуины. Часть первая — теория

[@clawham]

Моё личное мнение — все эти сбм20 полный калл и треш. с современными ценами на пластиковые сцинтиляторы и pin фотодиоды — сделать сцинтиляционный счетчик размеров с коробок — вообще не проблема — и работать на батарейке он будет целый день зато там время затухания в наносекундах, там намек на спектрографию(если сцинтилятор найтийевый йодид) и сумашедшие 200-400 имп в СЕКУНДУ на естественном фоне. ну и линейная отзывчивость по энергиям. Да только Гамма но бета в гамму превращается листом фольги алюминевой а альфа и даром никому не нужна. На сцинтиляторе легко обнаружить на барахолке цасики с cgl с растояния 2 метра при условии зарытия этих часиков в груде другого металолома. и время реакции не минута с 2-3 секунды. Я уж молчу про стационарную установку с ФЭУ и большими кристалами Йодида Натрия — там и скорость и чувствительность и спекрография. Очень увлекательно. Например в моей местности оказывается активно торгуют черникой из чернобыльских лесов а я между прочим от чернобыля по прямой 800 км и у нас тут и своих лесов хватает с черникой.

[@jar_ohty]

200-400 имп/с — это вы хватили, столько на природном фоне и NaI 80x80 мм не даст. Не говоря уж о пластике в спичечный коробок. И ничего у вас не выйдет хорошего с PIN-диодом и пластиком, я вас уверяю. Для него нужен хороший ФЭУ, в крайнем случае SiPM. Даже с цезий-йодом пин-диоды самые лучшие (и отнюдь не дешевые) не позволяют спустить порог детектирования ниже 100 кэВ, а это очень плохо. А с пластиком они начинают работать где-то от цезия… Это первое.
Второе — сделать на сцинтилляторе не показометр-индикатор, а прибор, измеряющий мощность дозы — очень и очень непросто. Я сейчас над вопросом энергокомпенсации детектора на CsI работаю и насколько я знаю, нет ни одной любительской конструкции, в которой была бы рабочая энергокомпенсация. Да и в серийных приборах она под большим вопросом.
Про спектрометрию сейчас вообще я речи не веду, надо бы сделать пост и на эту тему.

[@honor8]

Сомневаюсь, что простому человеку необходимо рассчитывать компенсационные фильтры (материал композита, толщину, степень перфорации) исходя из диапазонов энергии, которые предполагается измерять. Понятия не имею, что под ногами лежит. Моя задача покинуть небезопасное место, и для нет ничего лучше сцинтилляционного счетчика. Мне без разницы, что на низких энергиях показания будут завышаться в десятки раз, и главное не нужно тянуть свои руки в высоковольтную схему.

[@I-denis]

vrtp.ru/index.php?act=categories&CODE=article&article=3422
Несколько лет назад повторил данную конструкцию для отпрыска. Подкупила безтрансформаторная реализация по высокому. Так вот, терминалы высокого можно замыкать одним пальцем — пальцы целы, все живы. методика проверки по замыканию предложена автором конструкции. конструкция совершенно спокойно повторяется за 1-2 дня из широкораспространенных компонентов, ну собственно только трубку возможно придется искать, заказывать. так что Ваши опасения по поводу руки и высоковольтных схем, мне, как минимум не понятны.

[@jar_ohty]

А то, что показания будут занижаться в десятки раз при высоких энергиях — не волнует? А при свежем заражении продуктами деления там как раз их будет предостаточно…

[@honor8]

Если мы говорим о быстрых нейтронах, думаю, мне уже будет всё равно.

[@Neuromantix]

Для начала сделайте сцинтиллятор с пластиком на ширпотребном пин-диоде, потом поговорим. Очень много мечтают это сделать, но не сделал никто.
Работа на батарейке целый день — это курам на смех, у меня самопальный на гейгере работает на одной кроне несколько лет (эпизодически — уже больше 10 лет не менял батарейку).
И я не понимаю, зачем нужна спектрометрия, энергокомпенсация и вообще любые цифры. Технорецептор рулит — реагирует мгновенно, работает в фоне, на экран смотреть не надо, дельта фона засекается автоматом.

[@clawham]

в той спичечной коробочке ещё и блютуз есть для связи со смартфоном ;)

Да спектр на диоде или пластике не получить само собой как и эквивалентное поглощение — только примерные цыфры полученных доз. Но вот в плане чувствительности к низким энергиям и скорости счета — оно вне конкуренции + размеры. на такой же CPM сцинтилятор будет намного мЕньшего размера т.к. обьем реагирующего на частицы материала несоизмеримо выше.
другое дело что чтоб видеть от 100 кэв надо конечно же лампы и напругу за 1200 вольт но тем не менее это не нерешаемая задача — www.youtube.com/watch?v=fXIMaDdV2hw для примера сравнения.
Повторяюсь — мы ведем речь об поисковиках — там не важна точность — там важна дельта и скорость реакции на эту дельту.

[@Mogwaika]

А киньте пару ссылок на схемы и ebay где всё это купить…

[@clawham]

нужно чтоб она когда в припяти проходиш мимо ковша пищать начала не через пол часа а желательно в течение 5 секунд и не в непосредственной близости а хотябы с метров 5-ти ;)

[@dlinyj]

А можете привести конкретные схемы этих

сцинтиляционных счетчиков размеров с коробок

?

Я не праздно интересуюсь, а в действительности хочу повторить. С ФЭУ проблема их питания. Там достаточно мудрёная схема выходит

[@jar_ohty]

Да схема-то в общем-то нехитрая. Первый каскад — это зарядочувствительный усилитель. Тут все просто, но ширпотребный ОУ не подойдет: нужны предельно малые входные токи и токовые шумы, плюс конструктивно надо сделать, чтобы эти характеристики не испортить. Дальше дифференцирующая цепь с полюс-нулем или без него, и основное усиление примерно раз в сто с ФНЧ. Примерно как в этой статье: www.terraelectronica.ru/news/4681. Делал, работает. Но не на пластике, это уж точно, лучше всего на Ce:GAGG, хуже на цезий-йоде. И с BPW34S работает паршиво, шума очень много — темновой ток с его крохотных трех миллиметров уже несколько наноампер. С Hamamatsu S1223-1 намного лучше, но они и стоят уже почти как SiPM, которому не нужно малошумящего усилителя и который работает на порядок лучше. И таких проблем с питанием, как с ФЭУ, тоже нет: источник высокого можно сделать практически на любой подходящей DC-DC микросхеме, вытягивающей 28-30 В.

[@clawham]

у меня есть схема своей разработки. из сложного — трансформатор от принтера(питание каротронов) и операционник opa254 но можно впринципе любой rail-to-rail с однополярным питанием. Мотать ничего не нужно.

[@vchs]

Очень интересно будет почитать про конструирование. Кстати на eBay советских регистрирующих трубок полно в продаже и один из западных open source проектов сделан на основе этих трубок. Минимальная стоимость прибора из этого проекта в районе 30 USD. rhelectronics.net/store/mygeiger-3-pro-diy-dosimeter-ratemeter-radiometer-kit-with-lcd-usb.html

[@RinonNinqueon]

Спасибо за довольно развёрнутый текст. Интересно посмотреть реализацию.
Раньше всё хотел сделать себе на 20-ке, но руки так и не дошли.

[@MedicusAmicus]

Конечно, ДП-5х с модифицированными счетчиками не так крут, но имхо значительно проще технологически.
Не говоря о впечатляющем внешнем виде.
Хотя тяжел и громоздок по сравнению с современными радиометрами/дозиметрами.

[@MedicusAmicus]

С интересом жду продолжения.

[@Diam77]

Спасибо, буду ждать продолжения.
PS еще в детстве была мечта собрать по схеме из ЮТ.

[@Ivanii]

Схема шедевральна, на выходе 400 В от земли…

[@WildHorn]

Там разделительный конденсатор же.

[@Ivanii]

На одном да, а второй НАПРЯМУЮ от +400 В.

[@jar_ohty]

Там включение «перевернутое». К аноду непосредственно подключен +400, а балласт — в катоде счетчика. Как по мне — чушь несусветная: корпус счетчика оказывается под высоким напряжением и случайное касание к нему почти наверняка пожжет микросхемы.

[@Ivanii]

Я один схему вижу?
Корпус счетчика заземлен, но выход подключен одним проводом к + 400 В.

[@jar_ohty]

В таких схемах КМОП вход за этим конденсатором очень часто дохнет. Вися практически в воздухе, он легко может поймать статику, а во-вторых, диод защищает вход от высокого напряжения отрицательной полярности, а вот от «звона» в положительную сторону, как и от положительной статики, он не спасет. Надо ставить два диода, причем Шоттки — обычные 1N4148 не успевают при прострелах и коротких замыканиях высокого.

[@radsrv]

Я провел множество опытов с пин диодами BPW34S. К сожалению, малая площадь диода и сложность извлечения кристалла стали причиной того что я забраковал идею. Увы. но при обычном включении без обработки корпуса, диод способен определять только частицы с крайне высокой энергией и гамма лучи высокой жесткости. На этих участках ДП-5 уже в зашкале, а PIN диод показывает полтыщи щелчков в секунду. Что не делает массив таких диодов средством детектирования опасности. Скорее — средство детектирования гарантированной смерти.

Поэтому, бесперспективность разработки детекторов с применением дешевых диодов стоит на пути легко повторяемой схемы. И я рекомендую не тратить время на PIN диоды нижнего ценового диапазона.

[@jar_ohty]

У pin-диодов очень маленькая эффективность регистрации гамма-излучения, сравнимая со счетчиком Гейгера — но по размеру приемной площадки соответствующая тем самым счетчикам «судного дня». И к тому же полное отсутствие внутреннего усиления. О чем-то можно говорить только при использовании pin-диодов со сцинтиллятором (Tl:CsI, Ce:GAGG и т.п.). Но с ними получается очень большое мертвое время и порог в районе 100 кэВ, и то не на BPW34. То есть детектор не видит ни америция, ни значительной части урана-238. И еще неприятное явление — это микрофонный эффект, вызванный тем, что изменяя за счет вибрации паразитные емкости, мы генерируем заряд. Надо использовать SiPM, как в Atom Fast/Swift, но это уже отнюдь не бюджетно.

[@sim2q]

Да что ж такое то!
только цену в 45руб на BPW34S увидел и порадовался и облом :(

[@vladimirad]

Можно купить. У меня американский сцинцилятор и фотодиод вместе прибором для измерения есть. В 1977 году отцу подарили на выставке «Стандартизация 77» американцы. Думаю, теперь можно самому сделать.

[@KbRadar]

Интересно было бы взглянуть на прибор.

[@938MeV]

Кажется, здесь какая-то путаница с погрешностью числа импульсов. Насколько я знаю, корень из N работает, когда мы делаем N независимых измерений какой-то величины. Тогда оценка истинного значения измеряемой величины будет равна среднему арифметическому выборки, а вот оценка стандартной ошибки (этого среднего арифметического) будет равна дисперсии выборки делённой на корень из N.