Minimal qismlar bilan ishlaydigan Geiger taymerlari: 4 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Mana, mening bilishimcha, siz quradigan eng oddiy ishlaydigan Geiger hisoblagichi. Bu Rossiyada ishlab chiqarilgan SMB-20 Geiger trubkasidan foydalanadi, u yuqori voltli elektron plyonkadan o'g'irlangan. U beta -zarrachalarni va gamma nurlarini aniqlaydi, har bir radioaktiv zarracha yoki gamma -nurlar portlashi uchun bir marta bosadi. Yuqoridagi videoda ko'rib turganingizdek, u fon nurlanishidan bir necha soniyada bosiladi, lekin, albatta, uran oynasi, toriy chiroqli mantiya yoki tutun detektorlarining amerikiy tugmalari kabi nurlanish manbalari yaqinlashtirilganda jonlanadi. Men bu hisoblagichni elementlar to'plamini to'ldirishim kerak bo'lgan radioaktiv elementlarni aniqlashga yordam berish uchun qurdim va u juda yaxshi ishlaydi! Hisoblagichning yagona kamchiliklari shundaki, u juda baland emas va u aniqlaydigan radiatsiya miqdorini daqiqada hisoblamaydi. Bu shuni anglatadiki, siz hech qanday ma'lumotga ega bo'lmaysiz, faqat eshitgan bosishlar soniga qarab radioaktivlik haqida umumiy tasavvurga ega bo'lasiz.

Tarmoqda turli xil Geiger hisoblagichlari mavjud bo'lsa -da, agar sizda to'g'ri komponentlar bo'lsa, siz o'zingizni noldan qurishingiz mumkin. Qani boshladik!

1 -qadam: Geiger hisoblagichlari va radiatsiya: bu qanday ishlaydi

Geiger hisoblagichi (yoki Geyger-Myuller hisoblagichi)-1928 yilda Xans Geyger va Uolter Myuller tomonidan ishlab chiqilgan nurlanish detektori. Hozirgi kunda deyarli hamma "ovoz" deb hisoblanadigan biror narsani aniqlaganida uning bosish tovushlarini yaxshi biladi. nurlanish. Qurilmaning yuragi-past bosim ostida ushlab turiladigan inert gazlar bilan to'ldirilgan metall yoki shisha tsilindrli Geiger-Myuller trubkasi. Quvur ichida ikkita elektrod bor, ulardan biri yuqori kuchlanish potentsialida (odatda 400-600 volt), ikkinchisi elektr tokiga ulangan. Quvur dam olayotgan holatda, hech qanday oqim quvur ichidagi ikkita elektrod orasidagi bo'shliqdan sakrab o'tolmaydi va shuning uchun hech qanday oqim oqmaydi. Biroq, radioaktiv zarracha naychaga, masalan, beta -zarrachaga kirganda, zarracha naycha ichidagi gazni ionlashtiradi va uni o'tkazuvchan qilib, qisqa vaqt ichida elektrodlar orasidan tok o'tishiga imkon beradi. Qisqa oqim oqimi elektronning detektor qismini ishga tushiradi, u eshitiladigan "chertish" ni chiqaradi. Ko'p marta bosish ko'proq radiatsiya degan ma'noni anglatadi. Ko'pgina Geiger hisoblagichlari, shuningdek, sekin urish sonini hisoblash va bir daqiqadagi hisoblarni yoki CPMni hisoblash va uni terish yoki o'qish displeyida ko'rsatish qobiliyatiga ega.

Keling, Geiger hisoblagichining ishlashini boshqa tomondan ko'rib chiqaylik. Geiger hisoblagichining asosiy printsipi - bu Geiger trubkasi va u bitta elektrodga yuqori kuchlanishni qanday o'rnatadi. Bu yuqori kuchlanish chuqur qor bilan qoplangan tog 'yonbag'iriga o'xshaydi va ko'chmaning tushishi uchun ozgina radiatsiya energiyasi (tog' yonbag'ridan tushayotgan chang'ichiga o'xshaydi) kifoya qiladi. Keyingi qor ko'chkisi zarrachaning o'ziga qaraganda ancha ko'p energiya olib keladi, bu energiyani Geyger hisoblagich sxemasining qolgan qismi aniqlay oladi.

Ko'pchiligimiz sinfda o'tirganimizdan va radiatsiya haqida bilganimizdan beri bir muncha vaqt bo'lgani uchun, bu erda tez yangilanish.

Materiya va atom tuzilishi

Hamma materiya atom deb ataladigan mayda zarrachalardan iborat. Atomlarning o'zi ham kichikroq zarrachalardan, ya'ni proton, neytron va elektronlardan iborat. Atom markazida protonlar va neytronlar to'plangan - bu qism yadro deb ataladi. Elektronlar yadro atrofida aylanadi.

Protonlar musbat zaryadlangan zarralar, elektronlar manfiy zaryadlangan va neytronlar hech qanday zaryadga ega emas va shuning uchun neytral, shuning uchun ularning nomi. Neytral holatda har bir atom bir xil miqdordagi proton va elektronni o'z ichiga oladi. Protonlar va elektronlar teng, lekin qarama -qarshi zaryadlarga ega bo'lganligi sababli, bu atomga neytral aniq zaryad beradi. Ammo, atomdagi proton va elektronlar soni teng bo'lmaganda, atom ion deb nomlangan zaryadlangan zarrachaga aylanadi. Geyger hisoblagichlari ionlashtiruvchi nurlanishni, neytral atomlarni ionlarga aylantirish qobiliyatiga ega bo'lgan nurlanish turini aniqlay oladi. Uch xil ionlashtiruvchi nurlanish - bu alfa zarralari, beta zarralari va gamma nurlari.

Alfa zarralari

Alfa zarrachasi bir -biriga bog'langan ikkita neytron va ikkita protondan iborat bo'lib, geliy atomining yadrosiga tengdir. Zarracha atom yadrosidan ajralib, uchib ketganda hosil bo'ladi. Ikki protonning musbat zaryadini bekor qiladigan manfiy zaryadlangan elektronlari bo'lmaganligi sababli, alfa zarrachasi musbat zaryadlangan, ion deb ataladigan zarrachadir. Alfa zarralari ionlashtiruvchi nurlanishning bir shakli, chunki ular atrofdagi elektronlarni o'g'irlash qobiliyatiga ega va shu bilan o'g'irlangan atomlarni ionlarga aylantiradi. Yuqori dozalarda bu hujayralarga zarar etkazishi mumkin. Radioaktiv parchalanish natijasida hosil bo'lgan alfa zarrachalari sekin harakat qiladi, kattaligi nisbatan katta va zaryadlari tufayli boshqa narsalardan oson o'tmaydi. Zarracha oxir -oqibat atrof -muhitdan bir nechta elektronni oladi va shu bilan qonuniy geliy atomiga aylanadi. Erning deyarli barcha geliylari shunday ishlab chiqariladi.

Beta -zarrachalar

Beta zarracha - bu elektron yoki pozitron. Pozitron elektronga o'xshaydi, lekin u musbat zaryadga ega. Beta-minus zarralar (elektronlar) neytron protonga, proton neytronga parchalanganda esa beta-plyus zarralari (pozitronlar) chiqariladi.

Gamma nurlari

Gamma nurlari yuqori energiyali fotonlardir. Gamma nurlari elektromagnit spektrda, ko'zga ko'rinadigan yorug'lik va ultrabinafsha nurlardan tashqarida joylashgan. Ular yuqori penetratsion kuchga ega va ularning ionlanish qobiliyati, ular elektronlarni atomdan urib yuborish qobiliyatidan kelib chiqadi.

Biz bu qurilish uchun foydalanadigan SMB-20 trubkasi-Rossiyada ishlab chiqarilgan keng tarqalgan quvur. Uning yupqa metall po'sti bor, u salbiy elektrod vazifasini bajaradi, naychaning o'rtasidan uzunligi bo'ylab o'tuvchi metall sim musbat elektrod vazifasini bajaradi. Naycha radioaktiv zarrachani yoki gamma nurini aniqlay olishi uchun, avvalo, bu zarracha yoki nur naychaning ingichka metall terisiga kirishi kerak. Alfa zarralari odatda buni qila olmaydi, chunki ular odatda naychaning devorlari tomonidan to'xtatiladi. Bu zarrachalarni aniqlash uchun mo'ljallangan boshqa Geiger naychalarida ko'pincha bu zarrachalarning naychaga kirishiga imkon beruvchi Alfa oynasi deb nomlangan maxsus oyna mavjud. Deraza odatda juda yupqa slyuda qatlamidan yasalgan va Geiger trubkasi zarrachalarni atrofdagi havoga singib ketishidan oldin olish uchun Alfa manbasiga juda yaqin bo'lishi kerak. * Nafas olish* Shunday qilib, radiatsiya haqida etarli, keling, bu narsani qurishga kirishaylik.

2 -qadam: Asboblar va materiallarni yig'ing

Kerakli materiallar:

• SMB-20 Geiger Tube (eBay-da 20 AQSh dollari atrofida)
• Yuqori voltli shahar zanjiri, arzon elektron chivinlardan o'g'irlangan. Bu men ishlatgan o'ziga xos model:
• Umumiy qiymati 400 V atrofida bo'lgan Zener diodlari (to'rtta 100v ideal)
• Umumiy qiymati 5 megohm bo'lgan rezistorlar (men beshta 1 megohm ishlatganman)
• Transistor - NPN turi, men 2SC975 dan foydalanardim
• Piezo dinamik elementi (mikroto'lqinli pechdan yoki shovqinli elektron o'yinchoqdan o'g'irlangan)
• 1 x AA batareyasi
• AA batareya ushlagichi
• Yoqish/o'chirish tugmasi (men elektron uchish moslamasidan SPST lahzali kalitini ishlatardim)
• Elektr simlarining parchalari
• Devorni qurish uchun substrat sifatida ishlatiladigan yog'och, plastmassa yoki boshqa o'tkazmaydigan material qoldiqlari.

Men ishlatgan vositalar:

• "Qalam" lehimlantiruvchi temir
• Kichik diametrli rozin yadroli lehim elektr maqsadlarida
• Tegishli yopishtiruvchi tayoqchali issiq yopishtiruvchi qurol
• Tel kesgichlar
• Tel -chiziqlar
• Tornavida (elektron chivinni buzish uchun)

Bu sxema SMB-20 trubkasi atrofida qurilgan bo'lsa-da, u beta-zarrachalarni va gamma nurlarini aniqlay oladi, uni turli quvurlardan foydalanishga osonlikcha moslashtirish mumkin. Faqat ma'lum bir ishchi kuchlanish diapazonini va boshqa spetsifikatsiyalarni tekshiring va shunga mos ravishda komponentlarning qiymatlarini rostlang. Kattaroq naychalar mayda quvurlarga qaraganda sezgirroqdir, chunki ular zarrachalarga tegadigan katta maqsadlardir.

Geyger naychalari ishlash uchun yuqori kuchlanishni talab qiladi, shuning uchun biz elektron plyonkaning doimiy zanjiridan foydalanamiz, 1,5 voltli batareyani 600 voltgacha ko'taramiz (dastlab uchburchak 3 voltdan o'chib, taxminan 1200v o'chadi) chivinlarni zaplash uchun. Uni yuqori kuchlanishda ishlating va sizda taser bo'ladi). SMB-20 400 V kuchlanish bilan boshqarilishni yaxshi ko'radi, shuning uchun biz zener diodlaridan foydalanamiz va shu qiymatdagi kuchlanishni tartibga solamiz. Men 33V kuchlanishli o'n uchta zenerdan foydalanmoqdaman, lekin boshqa kombinatsiyalar ham xuddi shunday ishlaydi, masalan, 4x100V zenerlar, agar zenerlarning umumiy qiymati maqsadli kuchlanishga teng bo'lsa, bu holda 400.

Rezistorlar quvurga tokni cheklash uchun ishlatiladi. SMB-20 taxminan 5M ohmli anodli (ijobiy tomonli) qarshilikni yoqtiradi, shuning uchun men beshta 1M ohmli rezistorlardan foydalanaman. Rezistorlarning har qanday kombinatsiyasi, agar ularning qiymatlari taxminan 5M ohmgacha qo'shilsa, ishlatilishi mumkin.

Piezo karnay elementi va tranzistor kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismini o'z ichiga oladi, Piezo karnay elementi bosish tovushlarini chiqaradi va undagi uzun simlar uni qulog'ingizga yaqinroq ushlab turishga imkon beradi. Men ularni mikroto'lqinli pechlar, budilniklar va bezovta qiluvchi ovozli signallardan xalos qilishda omadli bo'ldim. Men topgan uyning atrofida plastikdan yasalgan korpus bor, u ovozni kuchaytirishga yordam beradi.

Transistor sekin urish hajmini oshiradi. Siz sxemani tranzistorsiz qurishingiz mumkin, lekin kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tovushlar unchalik baland bo'lmaydi (bu bilan men deyarli eshitilmayapman). Men 2SC975 tranzistorini (NPN turi) ishlatardim, lekin boshqa ko'plab tranzistorlar, ehtimol, ishlaydi. 2SC975 tom ma'noda men qutqarilgan komponentlar to'plamidan chiqargan birinchi tranzistor edi.

Keyingi bosqichda biz elektr chivinini yiqitamiz. Xavotir olmang, bu oson.

3 -qadam: Fly Swatterni qismlarga ajratish

Elektron chivinlar qurilishda biroz farq qilishi mumkin, lekin biz faqat ichidagi elektronikadan keyin bo'lganimiz uchun, uni yirtib tashlang va ichaklaringizni torting lol. Yuqoridagi rasmlardagi chig'anoqlar aslida men hisoblagichga qo'yganimdan biroz farq qiladi, chunki ishlab chiqaruvchi o'z dizaynini o'zgartirdi.

Ko'rinib turgan vintlardek yoki boshqa mahkamlagichlarni bir -biriga bog'lab qo'yishdan boshlang, aksessuarlarni yoki batareyaning qopqog'i kabi qo'shimcha mahkamlagichlarni yashirishi mumkin bo'lgan narsalarga e'tibor bermang. Agar narsa hali ham ochilmasa, plastmassa korpusidagi tikuvlar bo'ylab tornavida yordamida biroz chayqalishi mumkin.

Qachonki siz uni ochsangiz, siz simli pichoqning to'r panjarasidagi simlarni kesish uchun sim kesgichlardan foydalanishingiz kerak bo'ladi. Ikkita qora simlar (ba'zan boshqa ranglar) taxtaning bir joyidan kelib chiqadi, ularning har biri tashqi tarmoqlardan biriga o'tadi. Bu yuqori voltli chiqish uchun salbiy yoki "tuproqli" simlar. Bu simlar elektron kartaning bir joyidan kelgani uchun va bizga faqat bittasi kerak, oldinga siljiting va simni keyinroq ishlatish uchun chetga surib qo'ying.

Ichki tarmoqqa olib boruvchi bitta qizil sim bo'lishi kerak va bu musbat yuqori voltli chiqishdir.

Elektron platadan keladigan boshqa simlar akkumulyator qutisiga o'tadi, uchida esa kamon bor - manfiy aloqa. Juda oddiy.

Agar siz chig'anoqning boshini ajratib qo'ysangiz, ehtimol uni qayta ishlash uchun qismlarini ajratib oling, metall to'rning o'tkir qirralariga e'tibor bering.

4 -qadam: O'chirish sxemasini yarating va undan foydalaning

Agar sizda komponentlar mavjud bo'lsa, siz ularni diagrammada ko'rsatilgan sxemani hosil qilish uchun lehimlashingiz kerak bo'ladi. Men hamma narsani issiq plastmassaga yopishtirdim. Bu mustahkam va ishonchli sxemani yaratadi, shuningdek juda yaxshi ko'rinadi. Piezo karnayidagi ulanish singari, elektr zaryad olayotgan paytda, uning qismlariga tegib ketishdan o'zingizni ozgina chetlab o'tish imkoniyati bor, lekin agar muammo bo'lsa, ulanishni issiq elim bilan yopish mumkin.

Nihoyat, sxemani tuzish uchun zarur bo'lgan barcha komponentlarga ega bo'lgach, men uni tushdan keyin birga tashladim. Sizda qanday komponentlar borligiga qarab, siz menga qaraganda kamroq komponentlardan foydalanishingiz mumkin. Bundan tashqari, kichikroq Geiger trubkasidan foydalanishingiz mumkin va hisoblagichni juda ixcham qilib qo'yishingiz mumkin. Geiger taymer qo'l soati, kimdir?

Endi siz o'ylayotgandirsiz, agar menga ko'rsatadigan radioaktiv narsa bo'lmasa, menga Geiger hisoblagichi nima kerak? Hisoblagich bir necha soniyalarda faqat kosmik nurlardan tashkil topgan fon nurlanishidan bosiladi. Hisoblagichni ishlatish uchun bir nechta radiatsiya manbalari mavjud:

Tutun detektorlaridan amerikiy

Ameritsiy-bu sun'iy (tabiiy bo'lmagan) element va ionlash tipidagi tutun detektorlarida ishlatiladi. Bu tutun detektorlari juda keng tarqalgan va ehtimol sizning uyingizda bir nechtasi bor. Agar shunday bo'lsa, aytish oson, chunki ularning hammasida plastmassaga quyilgan Am 241 radioaktiv moddasi bor. Amerika amerikiy dioksidi shaklida, ionlash kamerasi deb nomlanuvchi kichik korpusga o'rnatilgan, ichidagi kichik metall tugma bilan qoplangan. Amerika odatda ingichka oltin yoki boshqa korroziyaga chidamli metall bilan qoplangan. Siz tutun detektorini ochib, kichik tugmani chiqarib olishingiz mumkin - bu odatda unchalik qiyin emas.

Nima uchun tutun detektoridagi radiatsiya?

Detektorning ionlash kamerasi ichida bir -biriga qarama -qarshi o'tirgan ikkita metall plastinka bor. Ulardan biriga amerikiy tugmasi biriktirilgan, u alfa zarrachalarining doimiy oqimini chiqaradi, ular kichik havo bo'shlig'ini kesib o'tadi va keyin boshqa plastinka tomonidan so'riladi. Ikkala plastinka orasidagi havo ionlangan bo'lib qoladi va shuning uchun bir oz o'tkazuvchan bo'ladi. Bu plitalar orasidan kichik oqim oqishiga imkon beradi va bu oqimni tutun detektori sxemasi orqali sezish mumkin. Tutun zarralari kameraga kirganda, ular alfa zarralarini o'zlashtiradi va kontaktlarning zanglashiga olib signalni ishga tushiradi.

Ha, lekin bu xavflimi?

Chiqarilgan nurlanish nisbatan yaxshi, lekin xavfsiz bo'lish uchun men quyidagilarni tavsiya qilaman.

• Amerika tugmachasini bolalar qo'li etmaydigan joyda, yaxshisi bolalar o'tkazmaydigan idishda saqlang
• Hech qachon amerika bilan qoplangan tugmachaning yuziga tegmang. Agar tasodifan tugmachaning yuziga tegib qolsangiz, qo'lingizni yuving

Uran shishasi

Uran oksid shaklida oynaga qo'shimcha sifatida ishlatilgan. Uran oynasining eng tipik rangi-och sariq-yashil rang, bu 1920-yillarda "vazelin oynasi" laqabini keltirib chiqardi (o'sha paytda ishlab chiqarilgan va sotilgan neft jeli ko'rinishiga o'xshashligiga asoslanib). Siz uni bozorda va antiqa do'konlarda "vazelin oynasi" deb etiketlanganini ko'rasiz va odatda shu nom bilan so'rashingiz mumkin. Shishadagi uran miqdori iz darajasidan tortib 2% gacha o'zgarib turadi, garchi 20-asrning ba'zi qismlari 25% gacha uran bilan qilingan bo'lsa-da! Ko'pgina uran oynalari juda oz radioaktivdir va menimcha, bu bilan ishlash umuman xavfli emas.

Siz oynadagi uran tarkibini qora yorug'lik bilan tasdiqlashingiz mumkin (ultrabinafsha nur), chunki barcha uran oynalari oynaning normal yorug'lik ostida qanday rang bo'lishidan qat'i nazar, porloq yashil rangda lyuminestsentlanadi (ular har xil bo'lishi mumkin). Ultrabinafsha nur ostida bo'lak qanchalik porloq bo'lsa, uning tarkibida uran shuncha ko'p bo'ladi. Uran oynasining bo'laklari ultrabinafsha nurlar ostida porlasa, ular ultrabinafsha (quyosh nuri kabi) o'z ichiga olgan har qanday yorug'lik manbasida o'z nurini chiqaradi. Yuqori energiyali ultrabinafsha to'lqin uzunligi yorug'lik uran atomlariga urilib, ularning elektronlarini yuqori energiya darajasiga olib chiqadi. Uran atomlari normal energiya darajasiga qaytganda, ular ko'rinadigan spektrda yorug'lik chiqaradi.

Nega uran?

Mari Kuri uran rudasida (pitchblende) radiyning kashf qilinishi va izolyatsiyasi radiumni olish uchun uran qazib olishning rivojlanishiga turtki berdi, u soat va samolyotlarni terish uchun qorong'ida bo'yoqlar tayyorlash uchun ishlatilgan. Bu juda ko'p miqdordagi uranni chiqindilar sifatida qoldirdi, chunki bir gramm radium olish uchun uch tonna uran kerak bo'ladi.

Toryum lager chiroqlari

Toriy lager chiroqlarida, toriy dioksidi shaklida ishlatiladi. Birinchi marta qizdirilganda, mantiyaning poliester qismi yonib ketadi, toriy dioksidi (boshqa ingredientlar bilan birga) mantiya shaklini saqlab qoladi, lekin qizdirilganda porlab turadigan keramikaga aylanadi. Torium endi bu dastur uchun ishlatilmaydi, 90-yillarning o'rtalarida ko'pchilik kompaniyalar tomonidan to'xtatilgan va uning o'rniga radioaktiv bo'lmagan boshqa elementlar qo'yilgan. Torium ishlatilgan, chunki u juda yorqin porlaydigan mantiya yasaydi va uning yorqinligi yangi radioaktiv bo'lmagan mantiyalarga to'g'ri kelmaydi. Sizdagi mantiya haqiqatan ham radioaktiv ekanligini qanday aniqlash mumkin? Bu erda Geiger hisoblagichi keladi. Men uchragan mantiya, uran oynasi yoki amerikalik tugmachalarga qaraganda, Geyger hisoblagichini aqldan ozdiradi. Torium uran yoki amerikiydan ko'ra ko'proq radioaktiv emas, lekin chiroq manbasida boshqa manbalarga qaraganda ko'proq radioaktiv materiallar bor. Shuning uchun iste'mol mahsulotida shunchalik ko'p nurlanish paydo bo'lishi g'alati. Xuddi shu xavfsizlik choralari amerikalik tugmachalarga tegishli, shamchiroq mantiyalariga ham tegishli.

Hammaga o'qiganingiz uchun tashakkur! Agar sizga bu ko'rsatma yoqsa, men uni "asbob yaratish" tanloviga qo'shaman va sizning ovozingizni juda qadrlayman! Agar sizda sharhlaringiz yoki savollaringiz bo'lsa (yoki hatto maslahatlar/takliflar/konstruktiv tanqid) bo'lsa, sizdan eshitishni istardim, shuning uchun quyida qoldirishdan qo'rqmang.

Do'stim Lucca Rodrigesga bu ko'rsatma uchun chiroyli sxemani tuzgani uchun alohida rahmat.