DIY "Licznik promieniowania jonizującego" (Geiger-Muller)

[FlyingDutch]

Cześć,

ostatnio na naszym forum pojawiła się oferta sprzedaży interesujących liczników promieniowania jonizującego (przeważnie są to liczniki promieniowania Beta i Gamma). Oto link do postu kolegi Volodymyra:

Pozwoliłem sobie zakupić dwa typy z tych liczników: SI10BG oraz SBM-20 (szczególnie ten drugi cieszy się dość dużą popularnością. Tutaj linki do opisu tych liczników Geigera:

https://www.ebay.com/itm/1x-SI10BG-Checked-Geiger-Muller-counter-/163696506148

https://www.ebay.pl/itm/NEW-SBM-20-SBM20-20-an-STS-5-SI22G-Geiger-Muller-Tube-Counter-TESTED/191831193846

https://www.gstube.com/data/2398/

Zacząłem więc szukać materiałów jak można wykonać taki amatorski miernik promieniowania.

Układ "proof of concept" - minimalny (jak najprostszy układ) aby zacząć testowanie samego układu licznika geiger'a-muller'a znalazłem w książce wyd. Helion pt. "Raspbbery Pi - Niesamowite projekty Szalony Geniusz". W rozdziale 14 - Wykrywacz Radonu jest schemat bardzo prostego układu zasilania lampy licznika Geiger'a i najprostszy układ formowania impulsów. Zamieszczam tutaj ten schemat:

Tutaj opis układu z cytowanej wyżej książki:

Krótki opis funkcjonowania licznika GM pozwoli Ci zrozumieć sposób jego komunikacji z płytką
RasPi. Najważniejszym elementem licznika jest cylinder detektora o długości około 3 cm, widoczny
w lewej górnej części rysunku 14.1. Jest to niewielki cylinder zazwyczaj wypełniony argonem.
Wewnątrz niego na całej długości jest umieszczony przewód, na którym panuje napięcie stałe
równe około 600 V. Gdy do wnętrza cylindra wpadnie naładowana cząstka lub wysokoenergetyczna
fala, wówczas gaz jonizuje się i powstaje krótkie zwarcie pomiędzy wewnętrznym przewodem
a metalowym cylindrem. Zwarcie powoduje chwilowy przepływ prądu, który jest wykrywany,
co skutkuje kliknięciem licznika. Kliknięcia są zliczane w celu zmierzenia wielkości dawki. Rysunek
14.3 przedstawia schemat licznika K2645.

Na schemacie można wyróżnić cztery funkcjonalne bloki:
1. Oscylator generujący falę prostokątną, podłączony do pierwotnego uzwojenia transformatora
TRAF01.
2. Kaskadowy powielacz napięcia złożony z diod i kondensatorów, podłączony do wtórnego
uzwojenia transformatora TRAF01. Kaskada generuje napięcie stałe 600 V.
3. Cylinder licznika.
4. Oscylator monostabilny wykrywający chwilowe impulsy prądu spowodowane promieniowaniem.
Oscylator aktywuje brzęczyk piezoelektryczny emitujący sygnał kliknięcia.
Wyjście płytki oznaczone symbolem N6 jest użyte jako wejście opisanego niżej interfejsu płytki
RasPi.

Poniżej schemat ideowy płytki interfejsu pomiędzy licznikiem Geiger'a a płytką RasPi:

Interfejs ma spełniać dwa wymagania:
1. Zamieniać sygnały kliknięć na impulsy, które można zliczać.
2. Zliczać impulsy w ciągu zadanego przedziału czasu i wysyłać wynik w cyfrowej postaci
do płytki RasPi.

Element Producent/model Opis
Licznik asynchroniczny Digikey 296-2048-5-ND 12-bitowy licznik asynchroniczny CD4040BE CMOS w 16-pinowej
obudowie DIP
Przesuwnik poziomu napięcia Adafruit Industries #395 Płytka montażowa z 8-kanałowym przesuwnikiem poziomu napięcia
Miniaturowa płytka prototypowa Adafruit Industries #1171 Płytka prototypowa

-----------------------------------------------------------------

Napięcie na wyjściu licznika GM jest zmniejszane o 50% i podawane na wejście układu licznika
CD4040. Wyjścia licznika od 0 do 6 są następnie podłączone do 8-kanałowego przesuwnika poziomu
napięcia, zamieniającego stałe napięcie 5 V na 3,3 V, kompatybilne z wejściami GPIO płytki RasPi.
Jedno wyjście GPIO płytki RasPi jest dołączone przez układ przesuwnika poziomu napięcia do
linii resetującej licznik, dzięki czemu licznik może być zerowany na początku kolejnego okresu
pomiarowego.

Tutaj kod w Pythonie dla układu licznika:

import time
import RPi.GPIO as GPIO
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(17, GPIO.IN)
GPIO.setup(18, GPIO.IN)
GPIO.setup(22, GPIO.IN)
GPIO.setup(23, GPIO.IN)
GPIO.setup(24, GPIO.IN)
GPIO.setup(25, GPIO.IN)
GPIO.setup(27, GPIO.IN)
GPIO.setup(4, GPIO.OUT)
while True:
rdg = read_counter()
clear_counter()
mrem = (rdg * 100)/15
ave = ave + mrem
min = min + 1
if( min == 0):
ave = 0
else:
max = mrem
print ("mrem = ", mrem)
time.sleep(40)
avemrem = ave/min
print ("średnie mrem = ", avemrem)
time.sleep(10)
maxmrem = max
print ("maksymalne mrem = ", maxmrem)
time.sleep(10)
def read_counter():
bit0 = GPIO.input(17)
bit1 = GPIO.input(18)
bit2 = GPIO.input(22)
bit3 = GPIO.input(23)
bit4 = GPIO.input(24)
bit5 = GPIO.input(25)
bit6 = GPIO.input(27)
temp = bit0 + 2*bit1 + 4*bit2 + 8*bit3 + 16*bit4 + 32*bit5 + 64*bit6
return temp
def clear_counter():
GPIO.output(4, GPIO.HIGH)
time.sleep(.5)
GPIO.output(4, GPIO.LOW)

 Docelowo chciałbym zrobić miernik Geiger'a DIY bazując na projekcie ze strony DIYGeiger:

https://sites.google.com/site/diygeigercounter/home
 

Tutaj schemat układu (z tej strony):

a tutaj opis układu:

https://sites.google.com/site/diygeigercounter/technical/circuit-description

Chciałbym się dowiedzieć co na temat tych układów sądzą inni użytkownicy forum? Na co należy  wrócić szczególną uwagę i gdzie mogą czyhać pułapki?

Pozdrawiam

BTW: tutaj zamieszczam link do serii interesujących artykułów dot. tego tematu:

https://dozymetria.wordpress.com/tag/sbm-20/

 

Edytowano Styczeń 16, 2021 przez FlyingDutch
znaleziony błąd

[FlyingDutch]

Cześć,

mam cztery pytania dotyczące pierwszego z podanych w poście układów (może ktoś będzie w stanie mi odpowiedzieć):

1) Czy jeżeli mamy podane, że dany typ licznika Geiger'a może pracować od np. 400 V to jaki jest dopuszczalny górny zakres napięcia zasilającego "tubę" i jaki ma to wpływ na pomiary (no bo te krzywe do przeliczeń liczby impulsów na natężenie promieniowania podawane są dla konkretnej wartości napięcia zasilającego "tubę")

2) Czy na pierwszym podanym w poście schemacie stopień powielania napięcia z uzwojenia wtórnego transformatora (na kaskadowym powielaczu z diod i kondensatorów) wynosi 8 (mnożnik).

3) Czy napięcia pracy kondensatorów w powielaczu muszą być nieco większe niż 2xUs (gdzie Us to maksymalna amplituda napięcia z uzwojenia wtórnego transformatora), czy jeszcze większe

4) Jakie parametry transformatora są istotne dla prawidłowej pracy układu

Pozdrawiam

Edytowano Styczeń 17, 2021 przez FlyingDutch
dodanie treści

[polihedron]

Dnia 16.01.2021 o 18:03, FlyingDutch napisał:

 Docelowo chciałbym zrobić miernik Geiger'a DIY bazując na projekcie ze strony DIYGeiger:

https://sites.google.com/site/diygeigercounter/home

ja chyba sobie zrobię tą wersję:

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3582237.html

dużo mniej prądu pobiera i mało zajmuje, jest prosta w użyciu, nie potrzebuje wyświetlać jednostek, będą obok wydrukowane w 3D, planuje wymienić większość elementów z THT na SMD i upchnąć to w małej, kieszonkowej obudowie.

Jak na razie nie mam projektu płytki, ani obudowy, szukam tub.:)

zastanawiałem się też nad tym projektem:

https://www.instructables.com/New-and-Improved-Geiger-Counter-Now-With-WiFi/

Edytowano Styczeń 19, 2021 przez polihedron

[FlyingDutch]

Cześć,

a jaką lampę chcesz użyć (Geiger counter) i jakie ma napięcie anodowe? Schematy całkiem fajne (do których podałeś linki).

Pozdrawiam

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[polihedron]

taką jak w projekcie z elektroda: SBM-20, albo STS-5, ale coś czuję że nie będzie jeden dozymetr i nie jeden projekt, mam zajawkę na kilka,

być może drugi będzie podobny do tego z ESP.

cena za lampki SBM-20 od kolegi z forum: VolodymyrR, moim zdaniem nieco wygórowana.

Pewnie kupię je z ebay, albo od znajomego z Ukrainy, na miejscu można dostać je po ok. 30zł, ale nie wiem czy nowe.:)

 

[FlyingDutch]

1 godzinę temu, polihedron napisał:

taką jak w projekcie z elektroda: SBM-20, albo STS-5, ale coś czuję że nie będzie jeden dozymetr i nie jeden projekt, mam zajawkę na kilka,

być może drugi będzie podobny do tego z ESP.

cena za lampki SBM-20 od kolegi z forum: VolodymyrR, moim zdaniem nieco wygórowana.

Pewnie kupię je z ebay, albo od znajomego z Ukrainy, na miejscu można dostać je po ok. 30zł, ale nie wiem czy nowe.:)

 

Cześć,

ja też planuję kilka wersji z różnymi lampami (Geiger).  No najtaniej nie jest, ale jak policzysz koszty wysyłki z Ebay'a to wychodzi podobnie 😉

Pozdrawiam