Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
AdexAdex
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

Kubald 26 Lut 2013 19:38 11025 1
  • Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

    Niestety, katastrofa elektrowni atomowej w Japonii z początkiem 2011 roku pokazała po raz kolejny, że promieniowanie jądrowe niesie ze sobą realne zagrożenie, które może mieć negatywny wpływ na nasze życie. Na terenie Europy skutki awarii w Japonii są praktycznie niemierzalne, ale faktem jest, że podobny wypadek może mieć miejsce i tutaj – i przynieść niedające się zniwelować konsekwencje dla całego społeczeństwa.

    Dlatego też monitorowanie poziomu promieniowania jądrowego w środowisku naturalnym jest nader ważnym aspektem. Człowiek nie został wyposażony w żaden mechanizm pozwalający „wyczuwać” mu obecność promieniowania, więc konieczne jest w tym celu budowanie dedykowanych urządzeń – a rodzajów tychże może być kilka, każdy z nich zaś posiada swoje wady i zalety. Przykładowo, do detekcji promieniowania można wykorzystać licznik Geigera-Müllera lub komorę mgłową.

    Także prostym i tanim sposobem detekcji promieniowania jest wykorzystanie fotodiody. Jakakolwiek radioaktywna cząstka padająca na element aktywny fotodiody powoduje powstawanie niewielkiej ilości ładunku – może być to zmierzone i przeanalizowane. Na tej zasadzie działa poniższy układ, inspirowany rozwiązaniami prezentowany na stronie B. Kainki.

    Fotodioda typu BPW34 włączana jest w kierunku zaporowym do złączy oznaczonych PAD1 oraz PAD2. Układ musi pracować zamknięty w obudowę, w dodatku w całkowitej ciemności – ponieważ każda cząstka promieniowania padająca na fotodiodę będzie dawała odpowiedź. Wysokość pojawiającego się na wyjściu impulsu jest proporcjonalna do energii rejestrowanej cząstki, co pozwala nawet na zbieranie widm promieniowania jonizującego.

    W urządzeniu pracuje wzmacniacz TLC272, który jest wzmacniaczem operacyjnym FET o bardzo wysokiej impedancji, dzięki któremu można odpowiednio przetworzyć bardzo niskie prądy generowane przez fotodiodę BPW34 włączoną w kierunku zaporowym. Autor zasila układ z baterii 9V, całość pobiera 1,3 mA prądu. Schemat urządzenia widoczny jest poniżej:

    Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

    Autor zaprojektował również niewielką płytkę drukowaną dla urządzenia:

    Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

    Układ został zmontowany i umieszczony w niedużej, czarnej obudowie. W razie nieobecności źródła promieniowania na wyjściu układu obecny jest jedynie szum na poziomie około 20 mV. Do testów, jako źródła promieniowania, autor użył zawierającej tor koszulki do lamp gazowych (na zdjęciu poniżej). Została ona złożona i umieszczona w obudowie, a sama obudowa zamknięta, owinięta folią aluminiową i uziemiona.

    Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

    Przy obecności źródła promieniowania ewidentnie rejestrowane są rozpady promieniotwórcze. Każda pionowa linia odpowiada wykrytej cząstce promieniowania, a jej wysokość jest proporcjonalna do energii.

    Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

    Poniżej pokazano pojedynczy impuls w powiększeniu:

    Detektor promieniowania z fotodiodą BPW34

    Dla badanej próbki rejestrowano impulsy nawet do 200 mV. Obecne są też małe piki, które najprawdopodobniej pochodzą od zarejestrowanych rozpadów beta i gamma.

    Autor testował również radioaktywność próbek takich, jak kurzu z drogi, kawałków ceramiki czy różnych kamieni. Niestety, żaden z obiektów nie dawał tak dobrych wyników, jak badana na początku koszulka Auera.

    Zaprezentowany układ może być oczywiście inspiracją do budowy własnego urządzenia – np. na wyjściu można dołączyć komparator, co pozwoli na wyposażenie urządzenia w generator dźwiękowy, dający sygnał dla każdego rozpadu. Zbliży to konstrukcję do funkcjonowania typowego licznika Geigera-Müllera. Autor proponuje w tym celu następujące rozwiązanie układowe. Inną możliwością jest rejestrowanie radiacyjnych „odcisków palca” różnych materiałów.

    Rozwiązanie jest też interesujące pod względem finansowym i bezpieczeństwa – można za około 40 zł zbudować w pełni funkcjonalny detektor promieniowania, i to bez konieczności i trudu stosowania niebezpiecznych wysokich napięć.

    Autor testował też działanie urządzenia z wykorzystaniem relatywnie droższej fotodiody BPX61, która jednak nie pozwoliła wykryć aż tylu impulsów co BPW34. Jest to najpewniej związane z obecnością szklanego okienka w fotodiodzie BPX61 – po jego usunięciu czułość może wzrosnąć. Dodatkową modyfikacją może być próba zastosowania jako detektora tranzystora 2N3055 z odsłoniętą strukturą półprzewodnikową. Można także spróbować podłączyć dwie połączone równolegle fotodiody, aby zwiększyć aktywną powierzchnię detekcyjną urządzenia.

    Źródło

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Kubald
    Poziom 15  
    Offline 
    Specjalizuje się w: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald napisał 188 postów o ocenie 80, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2004 roku.
  • AdexAdex
  • #2
    Uran.
    Poziom 9  
    Bardzo ciekawy projekt. Zamierzam go zrobić w wolnym czasie. Ale wydaje mi się on zbyt prosty. Inne tego typu projekty używały JFETa typu 2n4117 , które są ciężkie do zdobycia.



    Edytowano 5 sierpnia

    Układ do d...y. Nie znalazłem nigdzie wartości elementów. Podobny układ ze strony B.Kainki nie działa. Natomiast układ z czasopisma elektor elektronik po dodaniu 7 fotodiód działa świetnie, podłączyłem go do smartfona z aplikacją pocketgeiger , która obsługuje podobne, tabryczne urządzenie.