Kufanya kazi Counter Geiger W / Sehemu Ndogo: 4 Hatua (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Hapa ni, kwa ufahamu wangu, kaunta rahisi zaidi ya Geiger ambayo unaweza kujenga. Huyu hutumia bomba la Geiger la SMB-20 linaloundwa na Urusi, linaloendeshwa na mzunguko wa hatua ya juu-kuibiwa kutoka kwa swatter ya nzi ya elektroniki. Inagundua chembe za beta na miale ya gamma, ikitoa bonyeza kwa kila chembe ya mionzi au gamma ray iliyopasuka hugundua. Kama unavyoona kwenye video hapo juu, inabofya kila sekunde chache kutoka kwa mionzi ya nyuma, lakini inakuwa hai wakati vyanzo vya mionzi kama glasi ya urani, nguo za taa za thoriamu, au vifungo vya ameriamu kutoka kwa vichungi vya moshi vinaletwa karibu. Niliunda kaunta hii kunisaidia kutambua vitu vyenye mionzi ambavyo ninahitaji kujaza mkusanyiko wangu wa vitu, na inafanya kazi vizuri! Vikwazo pekee vya kweli vya kaunta hii ni kwamba haina sauti kubwa, na haifanyi hesabu na kuonyesha kiwango cha mionzi inayogundua kwa hesabu kwa dakika. Hiyo inamaanisha kuwa haupati vidokezo halisi vya data, wazo tu la jumla la mionzi kulingana na idadi ya mibofyo unayosikia.

Wakati kuna vifaa anuwai vya kukabiliana na Geiger vinavyopatikana kwenye wavu, unaweza kujiunda mwenyewe kutoka mwanzoni ikiwa una vifaa sahihi. Tuanze!

Hatua ya 1: Kaunta za Geiger na Mionzi: Jinsi Inavyofanya Kazi

Kaunta ya Geiger (au kaunta ya Geiger-Müller) ni kigunduzi cha mionzi kilichotengenezwa na Hans Geiger na Walther Müller mnamo 1928. Leo, karibu kila mtu anafahamu sauti za kubonyeza inazofanya wakati hugundua kitu, mara nyingi huonekana kama "sauti" ya mionzi. Moyo wa kifaa ni bomba la Geiger-Müller, silinda ya chuma au glasi iliyojazwa na gesi za ujazo zilizowekwa chini ya shinikizo la chini. Ndani ya bomba kuna elektroni mbili, moja ambayo hufanyika kwa nguvu kubwa (kawaida volts 400-600) wakati nyingine imeunganishwa na ardhi ya umeme. Pamoja na bomba katika hali ya kupumzika, hakuna sasa inayoweza kuruka pengo kati ya elektroni mbili ndani ya bomba, na kwa hivyo hakuna mtiririko wa sasa. Walakini, wakati chembe ya mionzi inapoingia kwenye bomba, kama chembe ya beta, chembe hiyo huingiza gesi ndani ya bomba, na kuifanya iwe na nguvu na kuruhusu sasa kuruka kati ya elektroni kwa muda mfupi. Mtiririko huu mfupi wa sasa unasababisha sehemu ya kichunguzi cha mzunguko, ambayo hutoa "bonyeza" inayosikika. Kubofya zaidi kunamaanisha mionzi zaidi. Kaunta nyingi za Geiger pia zina uwezo wa kuhesabu idadi ya mibofyo na hesabu za hesabu kwa dakika, au CPM, na kuionyesha kwenye onyesho la piga au kusoma.

Wacha tuangalie operesheni ya kaunta ya Geiger kwa njia nyingine. Mkuu mkuu wa operesheni ya kukabiliana na Geiger ni bomba la Geiger, na jinsi inavyoweka voltage kubwa kwenye elektroni moja. Voltage hii ya juu ni kama mteremko mkali wa mlima uliofunikwa na theluji kubwa, na inachohitajika ni nguvu ndogo tu ya mionzi (sawa na skier inayoshuka mteremko) ili kuanza Banguko. Banguko linalofuata linabeba nishati nyingi zaidi kuliko chembe yenyewe, nishati ya kutosha kugunduliwa na mzunguko wote wa kaunta ya Geiger.

Kwa kuwa labda imekuwa muda tangu wengi wetu tulikaa darasani na kujifunza juu ya mionzi, hapa kuna burudisho la haraka.

Jambo na Muundo wa Atomu

Vitu vyote vimeundwa na chembe ndogo zinazoitwa atomi. Atomi zenyewe zinaundwa na chembe ndogo hata, ambazo ni protoni, nyutroni, na elektroni. Protoni na nyutroni zimejumuishwa katikati ya atomi - sehemu hii inaitwa kiini. Elektroni huzunguka kiini.

Protoni zina chembe zenye kuchajiwa vyema, elektroni huchajiwa vibaya, na nyutroni hazitozi malipo yoyote na kwa hivyo hazina upande wowote, kwa hivyo jina lake. Katika hali ya upande wowote, kila atomu ina idadi sawa ya protoni na elektroni. Kwa sababu protoni na elektroni hubeba malipo sawa lakini kinyume, hii huipa atomi malipo ya wavu wa upande wowote. Walakini, wakati idadi ya protoni na elektroni kwenye atomi hazilingani, chembe inakuwa chembe ya kuchaji inayoitwa ion. Kaunta za Geiger zina uwezo wa kugundua mionzi ya ionizing, aina ya mionzi ambayo ina uwezo wa kubadilisha atomi za upande wowote kuwa ioni. Aina tatu tofauti za mionzi ya ionizing ni chembe za Alpha, chembe za Beta, na miale ya Gamma.

Chembe za Alpha

Chembe ya alpha ina nyutroni mbili na protoni mbili zilizounganishwa pamoja, na ni sawa na kiini cha chembe ya heliamu. Chembe hiyo hutengenezwa wakati inavunja tu kiini cha atomiki na kwenda kuruka. Kwa sababu haina elektroni yoyote iliyochajiwa vibaya kufuta malipo mazuri ya protoni mbili, chembe ya alpha ni chembe inayochajiwa vyema, inayoitwa ion. Chembe za alfa ni aina ya mionzi ya ioni, kwa sababu wana uwezo wa kuiba elektroni kutoka kwa mazingira yao, na kwa kufanya hivyo kubadilisha atomi wanazoiba kutoka kwa ioni zenyewe. Kwa viwango vya juu, hii inaweza kusababisha uharibifu wa seli. Chembe za alfa zilizotokana na uozo wa mionzi zinaenda polepole, saizi kubwa, na kwa sababu ya malipo yao haiwezi kupita kwa vitu vingine kwa urahisi. Chembe mwishowe huchukua elektroni chache kutoka kwa mazingira, na kwa kufanya hivyo inakuwa chembe halali ya heliamu. Hii ndio jinsi karibu heliamu yote ya dunia inazalishwa.

Chembe za Beta

Chembe ya beta ni elektroni au positron. Positron ni kama elektroni, lakini ina malipo mazuri. Chembe za beta-minus (elektroni) hutolewa wakati nyutroni inapooza ndani ya protoni, na chembe za Beta-plus (positron) hutolewa wakati protoni inapooza kuwa nyutroni.

Miale ya Gamma

Mionzi ya Gamma ni fotoni nyingi za nishati. Mionzi ya Gamma iko katika wigo wa umeme, juu zaidi ya mwangaza unaoonekana na ultraviolet. Wana nguvu kubwa ya kupenya, na uwezo wao wa ionize unatokana na ukweli kwamba wanaweza kubisha elektroni kutoka kwa chembe.

Bomba la SMB-20, ambalo tutatumia kwa ujenzi huu, ni bomba la kawaida linalotengenezwa Urusi. Ina ngozi nyembamba ya chuma ambayo hufanya kama elektroni hasi, wakati waya ya chuma inayotembea kwa urefu katikati ya bomba hutumika kama elektroni chanya. Ili bomba kugundua chembe ya mionzi au gamma ray, chembe hiyo au miale kwanza lazima ipenye ngozi nyembamba ya chuma ya bomba. Chembe za alpha kwa ujumla haziwezi kufanya hivyo, kwani kawaida husimamishwa na kuta za bomba. Mirija mingine ya Geiger ambayo imeundwa kugundua chembe hizi mara nyingi huwa na dirisha maalum, linaloitwa dirisha la Alpha, linaloruhusu chembe hizi kuingia kwenye bomba. Dirisha kawaida hutengenezwa kwa safu nyembamba sana ya mica, na bomba la Geiger lazima iwe karibu sana na chanzo cha Alpha ili kuchukua chembe kabla ya kufyonzwa na hewa inayozunguka. * Kuugua * Kwa hivyo inatosha juu ya mionzi, wacha tujenge jambo hili.

Hatua ya 2: Kusanya Zana Zako na Vifaa

Vifaa vinahitajika:

• SMB-20 Geiger Tube (inapatikana kwa karibu $ 20 USD kwenye eBay)
• Mzunguko wa Juu wa Voltage DC, ulioibiwa kutoka kwa swatter ya bei rahisi ya elektroniki. Huu ndio mtindo maalum ambao nilitumia:
• Zener Diodes na jumla ya jumla ya thamani ya karibu 400v (nne 100v itakuwa bora)
• Resistors na jumla ya jumla ya thamani ya Megohm 5 (nilitumia Megohm tano)
• Transistor - aina ya NPN, nilitumia 2SC975
• Kipengele cha Spika cha Piezo (kuibiwa kutoka kwa microwave au toy ya elektroniki yenye kelele)
• 1 x AA betri
• Mmiliki wa betri AA
• Washa / zima swichi (nilitumia ubadilishaji wa kitambo wa SPST kutoka kwa maji ya umeme)
• Vipande chakavu vya waya wa umeme
• Kipande cha kuni chakavu, plastiki, au vifaa vingine visivyo na nguvu vya kutumia kama sehemu ndogo ya kujenga mzunguko

Zana ambazo nilitumia:

• "Penseli" chuma cha kutengeneza
• Solder ndogo-msingi solder kwa madhumuni ya umeme
• Moto Gundi bunduki w / vijiti sahihi vya gundi
• Wakata waya
• Vipande vya waya
• Screwdriver (kwa kubomoa maji ya umeme ya elektroniki)

Wakati mzunguko huu umejengwa karibu na bomba la SMB-20, ambalo lina uwezo wa kugundua chembe za beta na miale ya gamma, inaweza kubadilishwa kwa urahisi kutumia mirija anuwai. Angalia tu upeo wa upeo wa uendeshaji na maelezo mengine ya bomba lako na urekebishe maadili ya vifaa ipasavyo. Mirija mikubwa ni nyeti zaidi kuliko ndogo, kwa sababu tu ni malengo makubwa kwa chembe kugonga.

Mirija ya Geiger inahitaji voltages kubwa kufanya kazi, kwa hivyo tunatumia mzunguko wa DC kutoka kwa swatter elektroniki kuongeza volts 1.5 kutoka kwa betri hadi volts 600 (hapo awali swatter swatter ilikimbia volts 3, ikitoa karibu 1200v kwa kuruka nzi. Endesha kwa voltages za juu na ungekuwa na taser). SMB-20 inapenda kuendeshwa kwa 400V, kwa hivyo tunatumia diode za zener kudhibiti voltage kwa thamani hiyo. Ninatumia zeners kumi na tatu za 33V, lakini mchanganyiko mwingine utafanya kazi vile vile, kama vile 4 x 100V zeners, ilimradi jumla ya maadili ya zeners ni sawa na voltage inayolengwa, katika kesi hii 400.

Vipinga hutumiwa kupunguza sasa kwa bomba. SMB-20 inapenda kikaidi cha anode (upande mzuri) cha karibu 5M ohm, kwa hivyo ninatumia vipinga vitano vya 1m ohm. Mchanganyiko wowote wa vipinga unaweza kutumika kwa muda mrefu kama maadili yao yanaongeza hadi 5m ohm.

Kipengele cha spika cha Piezo na transistor hujumuisha sehemu ya kigunduzi cha mzunguko. Kipengele cha spika cha Piezo hutoa kelele za kubofya, na waya mrefu juu yake hukuruhusu kuishikilia karibu na sikio lako. Nimekuwa na bahati nzuri kuwaokoa kutoka kwa vitu kama microwaves, saa za kengele, na vitu vingine ambavyo hufanya kelele za kukasirisha. Ile niliyoipata ina nyumba nzuri ya plastiki inayoizunguka ambayo inasaidia kukuza sauti inayotoka kwake.

Transistor huongeza kiasi cha mibofyo. Unaweza kujenga mzunguko bila transistor, lakini mibofyo inayotengenezwa na mzunguko haitakuwa ya sauti kubwa (kwa kuwa namaanisha kuwa haiwezi kusikika). Nilitumia transistor ya 2SC975 (aina ya NPN), lakini transistors zingine nyingi zingefanya kazi. 2SC975 ilikuwa halisi tu transistor ya kwanza niliondoa kwenye rundo langu la vifaa vilivyookolewa.

Katika hatua inayofuata tutafanya machozi juu ya maji ya umeme. Usijali ni rahisi.

Hatua ya 3: Ondoa Swatter ya Kuruka

Vipeperushi vya kuruka kwa elektroniki vinaweza kutofautiana kidogo katika ujenzi, lakini kwa kuwa tuko tu baada ya vifaa vya elektroniki ndani, vunja tu na uvute matumbo lol. Swatter kwenye picha hapo juu ni tofauti kidogo na ile niliyoijenga kaunta, kwani inaonekana kuwa mtengenezaji alibadilisha muundo wao.

Anza kwa kuondoa visu yoyote inayoonekana au vifungo vingine vinavyoishika pamoja, kuweka macho yako nje kwa stika au vitu kama kifuniko cha betri kinachoweza kuficha vifungo vya ziada. Ikiwa kitu bado hakijafunguliwa, inaweza kuchukua prying na bisibisi kando ya seams kwenye mwili wa plastiki wa swatter.

Mara tu utakapoifungua, itabidi utumie mkata waya ili kukata waya kwenye gridi ya mesh ya zapper. Waya mbili nyeusi (wakati mwingine rangi nyingine) hutoka sehemu moja kwenye ubao, kila moja ikielekea kwenye gridi ya nje. Hizi ni waya hasi, au "ardhi" kwa pato la juu-voltage. Kwa kuwa waya hizi zinatoka sehemu moja kwenye bodi ya mzunguko, na tunahitaji moja tu, nenda mbele na uvute moja kwenye bodi ya mzunguko, ukiweka waya chakavu kando kwa matumizi ya baadaye.

Inapaswa kuwa na waya moja nyekundu inayoongoza kwenye gridi ya ndani, na hii ndio pato nzuri ya kiwango cha juu.

Waya zingine zinazotoka kwenye bodi ya mzunguko huenda kwenye sanduku la betri, na ile iliyo na chemchemi mwishoni ni unganisho hasi. Rahisi sana.

Ikiwa utatenganisha kichwa cha swatter, labda kutenganisha vifaa vya kuchakata tena, angalia kingo kali kwenye waya wa chuma.

Hatua ya 4: Jenga Mzunguko, na Uitumie

Mara tu unapokuwa na vifaa vyako, itabidi uviunganishe pamoja kuunda mzunguko ulioonyeshwa kwenye mchoro. Nilitia gundi kila kitu kwa kipande cha plastiki wazi niliyokuwa nimeweka karibu. Hii inafanya mzunguko imara na wa kuaminika, na pia inaonekana mzuri. Kuna nafasi ndogo unaweza kujipa kidogo ya zap kutoka kwa kugusa sehemu za mzunguko huu wakati ina nguvu, kama unganisho kwenye spika ya piezo, lakini unaweza kufunika tu viunganisho na gundi moto ikiwa kuna shida.

Mara baada ya mimi kuwa na vifaa vyote nilivyohitaji kujenga mzunguko, nilitupa pamoja mchana. Kulingana na ni maadili gani ya vifaa unavyo, unaweza kuishia kutumia vitu kidogo kuliko nilivyofanya. Unaweza pia kutumia bomba ndogo ya Geiger, na uifanye kaunta iwe ndogo sana. Saa ya saa ya kuki ya Geiger, mtu yeyote?

Sasa unaweza kujiuliza, ninahitaji kaunta ya Geiger ikiwa sina kitu chochote cha mionzi kuionesha? Kaunta itabonyeza kila sekunde chache tu kutoka kwa mionzi ya asili, ambayo inajumuisha mionzi ya cosmic na vile. Lakini, kuna vyanzo vichache vya mionzi ambayo unaweza kupata kutumia kaunta yako kwenye:

Amerika kutoka kwa wachunguzi wa moshi

Americium ni kipengee kilichotengenezwa na mwanadamu (kisichotokea kiasili), na hutumiwa katika vichungi vya moshi vya aina ya ionization. Vigunduzi hivi vya moshi ni kawaida sana na labda unayo chache nyumbani kwako. Kwa kweli ni rahisi kusema ikiwa unafanya hivyo, kwa sababu zote zina maneno yenye dutu yenye mionzi Am 241 imeundwa ndani ya plastiki. Ameriamu, kwa njia ya dioksidi ya ameriamu, imefunikwa kwenye kitufe kidogo cha chuma ndani, iliyowekwa kwenye ua mdogo unaojulikana kama chumba cha ioni. Ameriamu kawaida hufunikwa na safu nyembamba ya dhahabu au chuma kingine sugu cha kutu. Unaweza kufungua kichunguzi cha moshi na kuchukua kitufe kidogo nje - kawaida sio ngumu sana.

Kwa nini mionzi katika kichunguzi cha moshi?

Ndani ya chumba cha upelelezi wa upelelezi, kuna sahani mbili za chuma zilizokaa kinyume. Kilichoambatanishwa na mmoja wao ni kitufe cha amerika, ambacho hutoa mkondo wa chembe za alfa ambazo huvuka pengo ndogo la hewa na kisha kufyonzwa na bamba lingine. Hewa kati ya bamba mbili inakuwa ionized na kwa hivyo inaendesha. Hii inaruhusu mtiririko mdogo kati yake na sahani, na sasa hii inaweza kuhisiwa na mizunguko ya kichunguzi cha moshi. Wakati chembe za moshi zinaingia kwenye chumba, hunyonya chembe za alpha na kuvunja mzunguko, na kusababisha kengele.

Ndio, lakini ni hatari?

Mionzi iliyotolewa ni duni, lakini ili kuwa salama ninapendekeza yafuatayo:

• Weka kitufe cha Amerika mahali salama mbali na watoto, ikiwezekana kwenye kontena la kuzuia watoto
• Kamwe usiguse uso wa kitufe ambacho americi imefunikwa. Ikiwa kwa bahati mbaya unagusa uso wa kifungo, osha mikono yako

Kioo cha Urani

Uranium imekuwa ikitumika, katika fomu ya oksidi, kama nyongeza ya glasi. Rangi ya kawaida ya glasi ya urani ni ya rangi ya manjano-kijani kibichi, ambayo mnamo miaka ya 1920 ilisababisha jina la utani "glasi ya vaselini" (kulingana na kufanana kufanana na kuonekana kwa mafuta ya petroli kama ilivyotengenezwa na kuuzwa kibiashara wakati huo). Utaiona ikiitwa "glasi ya Vaseline" katika masoko ya viroboto na maduka ya kale, na unaweza kuuliza kwa jina hilo. Kiasi cha urani kwenye glasi hutofautiana kutoka viwango vya kuwa karibu 2% kwa uzani, ingawa vipande kadhaa vya karne ya 20 vilitengenezwa na uranium hadi 25%! Glasi nyingi za urani zina mionzi kidogo tu, na sidhani ni hatari kushughulikia.

Unaweza kudhibitisha yaliyomo kwenye glasi ya urani na taa nyeusi (taa ya ultraviolet), kwani glasi zote za glasi ya urani huangaza kijani kibichi bila kujali rangi ambayo glasi inaonekana chini ya mwangaza wa kawaida (ambayo inaweza kutofautiana sana). Kipande kinachong'aa chini ya taa ya ultraviolet, urani ina zaidi. Wakati vipande vya glasi ya urani inang'aa chini ya taa ya ultraviolet, pia hutoa mwanga wao wenyewe chini ya chanzo chochote cha nuru ambacho kina ultraviolet (kama jua). Viwango vya juu vya nishati ya umeme wa jua hupiga atomi za urani, na kusukuma elektroni zao katika kiwango cha juu cha nishati. Wakati atomi za urani zinarudi katika kiwango chao cha kawaida cha nishati, hutoa mwangaza katika wigo unaoonekana.

Kwa nini urani?

Ugunduzi na kutengwa kwa radium katika madini ya urani (pitchblende) na Marie Curie kuliamsha ukuzaji wa madini ya urani kutoa radium, ambayo ilitumika kutengeneza rangi za mwangaza wa giza kwa saa na ndege. Hii iliacha uranium kama bidhaa taka, kwani inachukua tani tatu za urani kutoa gramu moja ya radium.

Nguo za taa za kambi ya Thorium

Thorium hutumiwa katika nguo za taa za taa, kama dioksidi ya thoriamu. Inapokanzwa kwa mara ya kwanza, sehemu ya polyester ya vazi huwaka, wakati dioksidi ya thoriamu (pamoja na viungo vingine) huhifadhi umbo la joho lakini inakuwa aina ya kauri ambayo inang'aa inapokanzwa. Thorium haitumiki tena kwa programu hii, ikikomeshwa na kampuni nyingi katikati ya miaka ya 90, na imechukuliwa na vitu vingine ambavyo havina mionzi. Thorium ilitumika kwa sababu inafanya mavazi ya manjano yanayong'aa sana, na mwangaza huo haufanani kabisa na nguo mpya zaidi, zisizo za mionzi. Je! Unajuaje ikiwa vazi ulilonalo lina mionzi kweli? Hapo ndipo kaunta ya Geiger inapoingia. Nguo ambazo nimekutana nazo hufanya kichocheo cha Geiger kuwa kichaa, zaidi kuliko glasi ya urani au vifungo vya ameriamu. Sio sana kwamba thoriamu ina mionzi zaidi kuliko urani au americamu, lakini kuna nyenzo nyingi zaidi za mionzi katika vazi la taa kuliko katika vyanzo vingine. Ndio maana ni ajabu sana kukutana na mionzi mingi katika bidhaa ya watumiaji. Tahadhari sawa za usalama ambazo hutumika kwa vifungo vya americiamu hutumika kwa vazi la taa vile vile.

Asante kwa kusoma, kila mtu! Ikiwa unapenda hii kufundishwa, ninaiingiza kwenye shindano la "jenga zana", na ningethamini sana kura yako! Ningependa pia kusikia kutoka kwako ikiwa una maoni au maswali (au hata vidokezo / mapendekezo / ukosoaji mzuri), kwa hivyo usiogope kuwaacha walio chini.

Shukrani za pekee kwa rafiki yangu Lucca Rodriguez kwa kutengeneza mchoro mzuri wa mzunguko kwa hii inayoweza kufundishwa.