در عصر بلایای انسان ساز ما، لازم است از خود در برابر پیامدهای آنها به شکل آلودگی رادیواکتیو محافظت کنیم. و برای این کار باید تشعشعات یونیزان شناسایی شود. بنابراین، در غیاب دستگاه های صنعتی، هر آماتور رادیویی می تواند با دست خود یک شمارنده گایگر بسازد.
شمارنده گایگر چیست؟
برای اندازه گیری پس زمینه رادیواکتیو، دانشمندان و مهندسان دستگاه هایی ساخته اند - شمارنده های گایگر. به عنوان یک حسگر برای تشعشعات آلفا، بتا و گاما، از یک لوله تخلیه گاز مهر و موم شده پر از مخلوطی از گازهای بی اثر استفاده می شود که نام مخترعان شمارنده گایگر-مولر را گرفته است. اما دستگاه‌های حرفه‌ای به راحتی برای افراد عادی مدرن در دسترس نیستند و بسیار گران هستند.
انواع مختلفی از چنین ساختارهایی ایجاد شده است. شمارنده گایگر DIY از یک لامپ نئون می‌تواند حتی ناآماده‌ترین افراد را برای بقا در دنیای پسا آخرالزمانی بسازد.
انواع طرح های بداههشمارنده های گایگر
شمارنده گایگر توسط بسیاری از طراحان آماتور با دستان خود توسعه و تولید شده است. گزینه های طراحی زیادی وجود دارد. رایج ترین طرح های توسعه خانگی شناخته شده است:
- رادیومتر، با استفاده از استارتر فلورسنت یا نئون به عنوان سنسور بتا و گاما.
- یک نشانگر تشعشع خانگی ساده بر اساس سنسور STS-5.
- ساده‌ترین دزیمتر با سنسور SBM-20.
- نشانگر تابش کوچک بر اساس سنسور SBT-9.
- نشانگر تشعشعات یونیزان بر اساس سنسور یک دستگاه نیمه هادی - یک دیود.
- ساده ترین نشانگر تشعشع با یک تخلیه کننده خانگی ساخته شده از یک بطری PET و یک قوطی.
مزایا و معایب طرح ها
طراحی های دزیمترهای خودساخته و نشانگرهای تشعشع با استفاده از حسگرهای SBM-20، STS-5، SBT-9 بسیار ساده و دارای حساسیت بالایی هستند. اما آنها یک اشکال بسیار مهم دارند - آنها حسگرهای صنعتی تشعشعات یونیزان هستند که دسترسی به آنها دشوار است و خرید آنها گران است.
نشانگر تشعشع با سنسور دستگاه نیمه هادی ارزان است، اما به دلیل غیر خطی بودن ویژگی های نیمه هادی، راه اندازی آن دشوار است و به تغییرات دما و ولتاژ تغذیه حساس است.
دستگاه با حسگر خانگی از بطری PET بسیار ساده است، اما به مداری با ترانزیستور اثر میدانی نیاز دارد که همیشه در دسترس افراد DIYer نیست. علاوه بر این، ترانزیستورهای اثر میدانی در شرایط قوی مستعد خرابی هستندتشعشع.
مقرون به صرفه ترین طرح هایی با سنسورهای مبتنی بر استارت از لامپ های فلورسنت یا نئون معیوب هستند. معایب سنسور از استارت، مانند لامپ نئون، شامل حساسیت به تغییرات دما و ولتاژ تغذیه، نیاز به محافظت از سنسور در برابر نور و تشعشعات الکترومغناطیسی است. از مزایا می توان به سهولت ساخت و راه اندازی شمارنده گایگر با دستان خود اشاره کرد.
طرح نشانگر تشعشع با لامپ نئون به عنوان سنسور
ساخت شمارنده گایگر با دستان خود باید با مطالعه نمودار مدار دستگاه شروع شود. این مدار از یک لامپ نئون به عنوان حسگر گاما و بتا استفاده می کند.
بیایید نمودار مدار را در نظر بگیریم.
دیود D1 برای اصلاح جریان متناوب استفاده می شود. برای ارائه ولتاژ ثابت 100 ولت، از یک مدار تثبیت کننده مبتنی بر دیود زنر D2 استفاده شد. پارامترهای مقاومت R1 به ولتاژ تغذیه Vac وابسته است و با استفاده از فرمولمحاسبه می شود.
R1=(Vac-100V)/(5 mA).
مقاومت متغیر R2 ولتاژ لامپ نئون را کمی کمتر از ولتاژ احتراق تنظیم می کند. لامپ نئون در حالت آماده به کار نباید روشن شود. هنگامی که ذرات رادیواکتیو از طریق یک لامپ شیشه ای عبور می کنند، گاز بی اثر یونیزه می شود و لامپ چشمک می زند.
در لحظه چشمک زدن لامپ، افت ولتاژ در مقاومت R3 رخ می دهد و یک لامپ نئونولتاژ، کمتر از ولتاژ نگهدارنده تا زمانی که لامپ توسط یک ذره یونیزان مشتعل نشود، جریانی روی لامپ وجود نخواهد داشت. در لحظه عبور جریان کوتاه از لامپ، صدای کلیک بلندی در بلندگو به صدا در می آید. پس از مونتاژ یک شمارنده گایگر با دستان خود از یک لامپ نئون، می توانید شروع به تنظیم آن کنید.
تنظیم و کالیبره کردن شمارنده گایگر
مدل توسعه‌یافته شمارنده گایگر پسا آخرالزمانی به راحتی با دستان شما تنظیم می‌شود. با مقاومت متغیر R2، دستگاه در حالت آماده به کار قرار می گیرد، در آستانه راه اندازی یک سنسور از یک لامپ نئون. علاوه بر این، برای آزمایش، یک پارچه گرد و غبار به نشانگر رادیواکتیویته نزدیک می شود و حساسیت دستگاه توسط مقاومت تنظیم کننده R2 تنظیم می شود. از آنجایی که گرد و غبار مملو از ایزوتوپ های رادیواکتیو است، نشانگر نئون رادیواکتیویته در صورت تنظیم صحیح باید به صورت دوره ای چشمک بزند، سر بلندگو باید صداهای جیک و صدای صدا ایجاد کند.
برای کالیبراسیون دقیق تر دستگاه، باید از منبع تشعشع موجود استفاده کنید. این می تواند یک سوئیچ ضامن از تجهیزات رادیویی نظامی با یک فسفر رادیواکتیو درخشان اعمال شده به آن باشد. کالیبراسیون با استفاده از یک دزیمتر استاندارد نمونه انجام می شود. فرکانس کار یک شمارنده گایگر خانگی با فرکانس شمارش سطح تابش دزیمتر صنعتی تنظیم می شود. برای کالیبراسیون می توان از یک منبع تشعشع استاندارد که معمولاً به دزیمتر نظامی مجهز است نیز استفاده کرد.
مواد و ابزار مونتاژ شمارنده گایگر
هنگام مونتاژ یک شمارنده گایگر با دستان خود، موادهر چیزی که در اختیار یک آماتور رادیویی باشد می تواند مورد استفاده قرار گیرد. نکته اصلی این است که رتبه بندی اجزای رادیویی با نمودار بالا مطابقت دارد. لازم است یک لامپ نئون را به عنوان سنسور به درستی انتخاب کنید تا ولتاژ احتراق تقریباً با 100 ولت مطابقت داشته باشد. در این مورد، قطعات رادیویی می توانند هم وارداتی و هم داخلی باشند. پارامترهای قطعات باید با استفاده از ادبیات مرجع انتخاب شوند.
توجه به این نکته مهم است که در نمودار مدار داده شده، ولتاژ منبع تغذیه متناوب از شبکه اصلی Vac \u003d 220 V مطابق مدار بدون ترانسفورماتور استفاده می شود و این برای شوک الکتریکی به بدن خطرناک است. برای جلوگیری از آسیب الکتریکی، محفظه ابزار باید از مواد عایق الکتریکی ساخته شود. برای این منظور پلکسی گلاس، گتیناکس، فایبر گلاس، پلی استایرن و سایر لمینت ها مناسب هستند.
هنگام مونتاژ یک شمارنده گایگر با دستان خود، از متنوع ترین ابزار استفاده می شود:
- برای لحیم کاری قطعات رادیویی به یک آهن لحیم کاری 60 واتی نیاز است.
- اره آهنی به طور گسترده برای برش فویل فایبرگلاس، در ساخت بردهای مدار چاپی استفاده می شود. برای برش و برش قطعات پلاستیکی بدن استفاده می شود.
- مته الکتریکی برای سوراخ کردن برد مدار چاپی و مونتاژ کیس روی گوشه ها استفاده می شود.
- موچین برای کار با قطعات کوچک هنگام لحیم کاری و نصب مدار الکتریکی ضروری است.
- برش های جانبی برای برش سرب های بیرون زده قطعات رادیویی توصیه می شود.
- برای راه اندازی دستگاه، یک تستر اولیه کاملا ضروری است که با آن نیاز خواهید داشت.اندازه گیری ولتاژ در نقاط آزمایش، و همچنین سایر پارامترهای الکتریکی.
- برای منبع تغذیه مستقل یک شمارنده گایگر واقعاً پسا آخرالزمانی، توصیه می شود یک باتری 4.5-9 ولت را وصل کنید، که برای آن از هر مدار مبدل ولتاژ ساده تا 220 ولت AC استفاده کنید.
هنگام کار با برق و مواد رادیواکتیو باید ایمنی رعایت شود.
