Zaloguj się
Wszystkie
10 stycznia 2025
28
Urządzenie jest zbudowane w oparciu o tubę licznikową STS-5, która często jest stosowana w przenośnych radiometrach/licznikach tego typu. Zliczaniem powstałych po detekcji impulsów zajmuje się mikrokontroler ATmega8, a wyniki prezentowane są na wyświetlaczu LED.
W układzie znalazło się także miejsce na przetwornicę podwyższającą, która dostarcza napięcia 400 V do polaryzacji tuby licznikowej. Całe urządzenie jest zasilane baterią 9 V, a jego obsługa sprowadza się do kilku prostych czynności.
Po włączeniu urządzenie jest gotowe do pracy i działa w trybie mierzenia liczby impulsów na sekundę (cps). Kolejne naciśnięcia przycisku „Mode” powodują przejścia do kolejnych trybów pracy: zliczenia na minutę, szacowanie mocy dawki promieniowania pochłoniętego (uSv/h) i bezwzględny licznik impulsów (Counter). Działanie każdego z trybów sygnalizowane jest świeceniem odpowiedniej diody na panelu przednim. Zaświecenie diody ×1000 świadczy o konieczności pomnożenia wyniku przez 1000. Dodatkowo miganie tej diody raz na 3 sekundy świadczy o przekroczeniu rocznej dopuszczalnej dawki promieniowania 1 mSv/rok dla osób z ogółu ludności, a szybkie miganie świadczy o przekroczeniu dawki pracowniczej 20 mSv/rok. Wszystko to przy założeniu, że aktualnie mierzony poziom promieniowania utrzymuje się przez rok.
Opracowanie układu sprawiło, by znacznie więcej problemów gdyby nie pomoc znajomych. Należą się tutaj podziękowania dla: Jakuba Moronia za stworzenie programu do sterowania licznikiem, Przemysława Terleckiego za pomoc w budowie przetwornicy podwyższającej i Szymona Kulisa za cenne uwagi odnośnie budowy elektroniki odczytu samego detektora.
Działanie Licznika Geigera
Licznik Geigera obok licznika proporcjonalnego i komory jonizacyjnej należy do grupy detektorów gazowych. Ogólna zasada działania tego typu detektorów (liczników) polega na wytwarzaniu w ich objętości czynnej sygnałów elektrycznych (impulsów prądowych). Impuls prądu elektrycznego przepływający przez opór roboczy wytwarza na nim spadek napięcia (krótkotrwały), czyli impuls napięcia. Ten impuls napięcia jest przeważnie sygnałem mierzonym przez współpracujący z licznikiem układ elektroniczny. Cząstki jonizujące wpadając do wnętrza detektora wytwarzają w nim pewna liczbę nośników ładunku. Tymi nośnikami są elektrony oderwane od atomów gazu wewnątrz licznika oraz jony dodatnie tego gazu. Proces ten nazywany jest jonizacją pierwotną. Detektory gazowe mają najczęściej postać kondensatora cylindrycznego. Elektroda wewnętrzna nazywana anodą jest tutaj elektrodą zbiorczą. Zbudowana jest ona jako cienki drut napięty miedzy dwoma izolatorami w osi komory cylindrycznej. Ścianki komory są elektrodą zewnętrzną (katodą) i stanowią jednocześnie obudowę licznika.
Katoda znajduje się zwykle na potencjale masy, wysokie napięcie dodatnie podawane jest na anodę przez rezystor roboczy R. Nie jest to jednak zasadą i zdarzają się inne schematy polaryzacji tuby, tak jak chociażby w przypadku opisywanego układu. W takim klasycznym przykładzie impulsy generowane w układzie, w postaci spadku napięcia na anodzie, są ujemne względem wysokiego napięcia zasilającego licznik, a kondensator C stanowi tutaj separację między wysokim napięciem zasilania, a układami przedwzmacniacza, zasilanymi zwykle z niskiego napięcia. W licznikach Geigera-Mullera oprócz jonizacji pierwotnej, bardzo ważna jest także jonizacja wtórna o charakterze lawinowym spowodowana dużym natężeniem pola elektrycznego. Elektrony uwalniane z atomów są przyspieszane do energii wystarczającej do jonizacji lub nawet wzbudzania kolejnych atomów. Wyładowanie lawinowe w liczniku Geigera jest tak duże, że nie zależy ono od jonizacji pierwotnej. Nie można zatem zarejestrować energii cząstki, a jedynie fakt jej obecności w objętości czynnej detektora.
Działanie
W urządzeniu można wyróżnić trzy podstawowe bloki:
- Zasilacz wysokiego napięcia – zbudowany jako przetwornica podwyższająca.
- Tuba licznika STS-5 wraz z elektroniką odczytu.
- Mikroprocesorowy układ licząco-sterujący.
Przetwornica generuje napięcie 400 V niezależnie od mikrokontrolera, przez co tuba licznikowa zasilana jest cały czas po włączeniu urządzenia. Wygenerowane w tubie impulsy, po wstępnym wzmocnieniu, trafiają do układu liczącego poprzez izolację optyczną. Na podstawie zliczonych impulsów i czasu, w którym to nastąpiło mikrokontroler wylicza żądane wielkości fizyczne i prezentuje je na wyświetlaczu LED.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
