แน่นอนว่าคุณคงเคยดูมาหลายครั้งแล้วโดยเฉพาะในภาพยนตร์ ซีรีส์ หรือสารคดีชื่อดัง เครื่องนับ Giger เพื่อวัดรังสีไอออไนซ์- คุณควรรู้ว่าคุณสามารถสร้างมันขึ้นมาเองโดยใช้ Arduino โครงงานวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจมากซึ่งคุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับอุปกรณ์เหล่านี้และคุณจะสามารถทำการวัดในพื้นที่ของคุณได้
เอาล่ะไปที่นั่นกันเถอะ...
เครื่องนับไกเกอร์คืออะไร?
เผื่อใครยังไม่รู้ ก เครื่องนับไกเกอร์หรือที่รู้จักกันในชื่อหลอดไกเกอร์-มุลเลอร์ เป็นเครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับและวัดกัมมันตภาพรังสีไอออไนซ์- มันเป็นเครื่องมือพื้นฐานในสาขาต่างๆ เช่น ฟิสิกส์นิวเคลียร์ เวชศาสตร์นิวเคลียร์ และการป้องกันรังสี หน้าที่หลักคือการนับอนุภาคไอออไนซ์ เช่น อนุภาคอัลฟา อนุภาคบีตา และรังสีแกมมา ซึ่งปล่อยออกมาจากวัสดุกัมมันตภาพรังสี จึงมีชื่อว่า "ตัวนับ"
การทำงาน
การทำงานของเครื่องนับ Geiger มีหลักการง่ายๆ แต่มีประสิทธิภาพ: การแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซ- โดยประกอบด้วยส่วนพื้นฐานดังต่อไปนี้:
- ท่อไกเกอร์-มุลเลอร์: หัวใจของเคาน์เตอร์คือท่อโลหะทรงกระบอกที่มีอิเล็กโทรดลวดละเอียดตรงกลาง ช่องว่างระหว่างกระบอกสูบและเส้นลวดจะเต็มไปด้วยก๊าซมีตระกูล เช่น อาร์กอน ที่ความดันต่ำ
- เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง: มีการใช้ไฟฟ้าแรงสูงระหว่างกระบอกสูบกับสายไฟ ทำให้เกิดสนามไฟฟ้ากำลังแรง เมื่ออนุภาคไอออไนซ์เข้าไปในหลอด มันจะชนกับโมเลกุลของก๊าซ ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกไปและสร้างไอออนบวก อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าและชนกับโมเลกุลของก๊าซอื่นๆ ทำให้เกิดไอออนมากขึ้นในกระบวนการที่เรียกว่าหิมะถล่ม การเร่งรีบของอิเล็กตรอนนี้ทำให้เกิดพัลส์กระแสไฟฟ้าสั้นๆ ซึ่งสามารถตรวจจับและขยายได้โดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์
- ตอบโต้: วงจรอิเล็กทรอนิกส์จะนับพัลส์เหล่านี้และแสดงผลบนจอแสดงผล โดยระบุจำนวนอนุภาคที่ตรวจพบในช่วงเวลาที่กำหนด นั่นคือแต่ละพัลส์ไฟฟ้าที่เกิดจากหิมะถล่มแสดงถึงการตรวจจับอนุภาคที่แตกตัวเป็นไอออน วงจรอิเล็กทรอนิกส์จะนับพัลส์เหล่านี้และแสดงบนจอแสดงผล ซึ่งเป็นการวัดกิจกรรมกัมมันตภาพรังสี
สิ่งสำคัญคือต้องเน้นรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดจำไว้ว่าอนุภาคกัมมันตภาพรังสีมีพลังงานเพียงพอที่จะฉีกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมของแก๊ส ซึ่งก็คือการสร้างไอออนบวก และในทางกลับกัน ก็เกิดอิเล็กตรอนอิสระ เมื่ออิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าไปยังขั้วบวก (เส้นลวดกลาง) ในระหว่างที่เกิดหิมะถล่ม ปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปซึ่งจะแสดงการวัดอย่างต่อเนื่อง เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้และเพื่อทำการวัดที่แม่นยำทุกขณะ จึงมีการดำเนินการกระบวนการสูญพันธุ์ เพื่อป้องกันไม่ให้ประจุไฟฟ้ามีความต่อเนื่อง วิธีปฏิบัติทั่วไปประการหนึ่งสำหรับการดับนี้คือ การเติมก๊าซฮาโลเจนจำนวนเล็กน้อยเพื่อดูดซับอิเล็กตรอนและไอออน ซึ่งจะทำให้สถานะของหลอดกลับคืนมาสำหรับการตรวจวัดครั้งต่อไป
ตัวเลือกที่มีอยู่เพื่อสร้างตัวนับ Geiger ด้วย Arduino
เมื่อคุณรู้ว่าตัวนับไกเกอร์คืออะไรและเข้าใจวิธีการทำงานแล้ว สิ่งต่อไปคือการรู้ว่าคุณจะทำอย่างไร สร้างอุปกรณ์ของคุณเองเพื่อวัดรังสีไอออไนซ์ ของสภาพแวดล้อมของคุณได้อย่างง่ายดาย ราคาถูก และแม่นยำ
En Amazon คุณมีหนึ่งในหลอดเหล่านี้ที่สร้างไว้แล้วในโมดูลที่เข้ากันได้กับ Arduinoซึ่งทำให้สิ่งต่างๆ ง่ายขึ้นมาก นอกจากนี้การซื้อเซ็นเซอร์หรือท่อเหล่านี้แยกกันไม่ใช่เรื่องง่ายและมีราคาแพง คุณสามารถหาของมือสองในยุคโซเวียตได้ทางออนไลน์ แต่ทางที่ดีควรซื้ออันนี้:
Tambiénมีอยู่จริง ชุดที่น่าสนใจในการประกอบพร้อมทุกสิ่งที่คุณต้องการซึ่งสามารถช่วยได้มากและคุณสามารถสร้างเคสของคุณเองโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติและมีรูปแบบที่กะทัดรัดกว่าและคล้ายกับรูปแบบเชิงพาณิชย์:
และหากคุณเป็นช่างซ่อม DIY และต้องการ ประสานส่วนประกอบตั้งแต่เริ่มต้นคุณจะได้รับอันอื่น:
ต่อมาเราจะวิเคราะห์วิธีการตั้งค่าและตั้งโปรแกรม...