가이거 계수기 – Raspberry Pi용 방사선 센서 보드 자습서

내용

<울>

선언문

이사회

가이거관

방사선의 종류

지원되는 가이거 튜브

소스 테스트

액추에이터

CPM에서 시버트까지

소스 코드

도식

참여

구매

링크 및 문서

참고:이 튜토리얼의 모든 코드 예제는 arduPi 라이브러리를 사용합니다. 여기에서 문서를 보고 라이브러리를 다운로드할 수 있습니다.

선언문

라즈베리 파이용 방사선 센서 보드의 주요 최종 목표는 2011년 3월 일본을 강타한 불행한 지진과 쓰나미 이후 일본 사람들이 일상 생활에서 방사선 수준을 측정하고 후쿠시마에서 핵 방사선 누출을 일으키도록 돕는 것입니다. 우리는 방송되고 있는 일반적인 조언을 신뢰하는 대신 이 수준을 스스로 측정할 수 있는 기회를 주고 싶습니다. 저렴하고 사용하기 쉬운 Raspberry Pi 플랫폼과 함께 이 센서 보드를 사용하면 사람들이 특정 장소에서 방사선 값을 얻을 수 있습니다.

기술 전문가로서 우리는 기여할 수 있는 영역에서 지원을 제공해야 한다는 책임감을 느낍니다. 그 결과 첫 번째 배치가 Tokyo Hackerspace 및 기타 작업 그룹에 무료로 일본으로 배송되었습니다.

보드 디자인은 오픈 하드웨어이며 소스 코드는 GPL로 공개됩니다.

리벨리움 팀. 2011년 4월.

이사회

방열판은 전원 회로와 신호 회로의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다.

전원 부분은 튜브에 필요한 전압을 제공하는 데 사용됩니다(400V – 1000V ) 및 신호 회로는 튜브에서 출력되는 펄스를 조정하고 마이크로컨트롤러의 입력에 연결하는 데 사용됩니다.

튜브에 전원이 공급되면 마이크로컨트롤러에서 펄스를 수신하여 셀 수 있습니다. 그런 다음 쉽게 계산하여 방사선 값을 얻을 수 있습니다.

보드에 사용하는 코드는 10초 동안 펄스를 계산한 다음 펄스 수에 6을 곱하여 분당 펄스 수(cpm)를 얻습니다. , 그런 다음 튜브 문서에 따라 cpm을 튜브의 변환 계수(기본값은 360)로 나누고 방사선 값은 µSV/h .

사용하는 튜브에 따라 계산을 변경해야 할 수도 있습니다. 다른 값으로 시도하고 마녀 값이 더 잘 작동한다고 댓글을 달아야 합니다.

방열판에 사용되는 전자는 다섯 부분으로 나눌 수 있습니다.

<올>

고전압 전원 공급 장치

고전압 전원 공급 장치의 경우 다이오드, 트랜지스터, 저항 및 커패시터로 만든 전압 배율기에 연결된 발진기를 기반으로 하는 회로를 사용합니다(자세한 내용은 회로도 참조). 이 회로를 사용하면 튜브에서 500V의 전력을 얻을 수 있습니다. 튜브에 전원을 공급하기 위해 500V 이상이 필요한 경우 사용할 수 있는 직렬로 연결된 제너 다이오드 라인을 추가했습니다. 추가한 제너 다이오드의 볼트로 출력에 볼트를 추가합니다.

가이거 출력을 위한 적응 회로

출력을 위한 적응 회로는 NPN 트랜지스터를 기반으로 하며, 이 트랜지스터는 마이크로컨트롤러의 인터럽트 핀을 트리거하며, 이 트랜지스터는 또한 오디오/비주얼 신호를 생성하는 피에조 스피커 및 LED 표시기를 활성화/비활성화합니다.

피에조 스피커 및 LED 표시등

압전 스피커와 LED 표시등은 적응 회로에 연결되어 있으므로 각 펄스마다 LED가 깜박이고 각 펄스마다 스피커에서 소리가 납니다.

LCD 화면

LCD 화면은 4비트 모드(RS, 활성화 및 RW 제어 라인 외에 4개의 데이터 라인)를 사용하여 마이크로컨트롤러에 연결됩니다.

LED 바

LED 바는 5개의 표준 LED(녹색 3개 및 빨간색 2개)로 만들어집니다. 이 LED는 직렬 저항을 사용하여 마이크로 컨트롤러의 디지털 핀에 연결됩니다.

라즈베리 파이에 라디에이션 보드 연결하기

보드는 Raspberry Pi to Arduino Shield Connection Bridge를 통해 Raspberry Pi에 연결됩니다.

보드가 Raspberry Pi에 연결되어 있으면 5V 핀에서 전원을 가져옵니다. 펄스는 디지털 핀 2의 중단을 사용하여 계산할 수 있습니다.

가이거관

가이거-뮐러 관은 헬륨, 네온 또는 아르곤(대개 네온)과 같은 저압(~0.1Atm) 불활성 기체로 채워진 관으로 구성되며, 일부 경우에는 페닝 혼합물에 포함되며 유기 증기 또는 할로겐 기체 . 튜브에는 수백 볼트(~500V)의 전위차가 있지만 전류는 흐르지 않는 전극이 있습니다. 튜브의 벽은 전체가 금속이거나 내부 표면이 도체로 코팅되어 음극을 형성하고 양극은 튜브의 중심을 통과하는 와이어입니다.

이온화 방사선이 튜브를 통과할 때 일부 가스 분자는 이온화됩니다. , 양전하를 띤 이온과 전자를 생성합니다. 튜브의 전극에 의해 생성된 강한 전기장은 이온을 음극으로, 전자를 양극으로 가속합니다. 이온 쌍은 충돌을 통해 추가 기체 분자를 이온화하기에 충분한 에너지를 획득하여 하전 입자의 눈사태를 생성합니다.

그 결과 짧고 강렬한 전류 펄스가 발생합니다. 음극에서 양극으로 통과(또는 캐스케이드)되어 측정되거나 계산됩니다.

방사선 유형

<울>

알파:

알파 방사선은 붕괴 과정에서 원자의 핵에서 방출되는 양(+2) 전하를 띤 입자로 구성됩니다. 이 입자는 또한 매우 조밀하여 강한 양전하로 인해 1인치 이상의 공기나 종이 한 장을 통과하지 못하게 합니다. 이 때문에 알파 입자는 섭취의 결과로 체내에서 방출되는 경우(예:높은 에너지가 민감한 생체 조직에 극도의 위험을 초래할 때)를 제외하고는 심각한 건강 위험이 아닙니다. 가이거 계수기의 일부 모델에서 감지할 수 있는 약한 형태의 이온화 방사선입니다. 일반적으로 가이거-뮬러관의 한쪽 끝에 얇은 운모 창을 통합한 모델입니다.

베타:

베타 방사선은 붕괴 과정에서 원자에서 방출되는 음으로 하전된(-1) 입자로 구성됩니다. 이 입자는 상대적으로 가볍고 알파 입자보다 약간 더 잘 침투할 수 있지만 여전히 기껏해야 몇 밀리미터의 알루미늄을 통과할 수 있습니다. 섭취할 경우 베타 방사선은 살아있는 조직에 해로울 수 있습니다. 많은 가이거 계수기에서 감지할 수 있는 비교적 약한 형태의 이온화 방사선으로, 일반적으로 가이거-뮬러 관 벽의 두께 또는 관 끝에 창이 있는지 여부에 따라 다릅니다.

감마:

감마 복사는 전자기 스펙트럼의 한 극단, 특히 가장 높은 주파수와 가장 짧은 파장을 가진 복사를 나타냅니다. (동일한 스펙트럼에는 보다 친숙한 X선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 전파도 포함되며, 감마선에서 주파수가 감소하고 파장이 증가하는 순서로 나열됩니다.) 감마선은 거의 모든 것을 통과할 수 있습니다. 납과 같은 원자량이 높은 물질에 의해서만 효과적으로 차폐되거나 흡수됩니다. 감마선은 태양과 우주 공간의 다른 물체에 의해 자연적으로 생성되며 지구로 전달되는 것을 "우주 방사선"이라고 합니다. 거의 모든 가이거 계수기에서 감지할 수 있는 매우 강력하고 잠재적으로 매우 위험한 유형의 전리 방사선입니다.

자세한 내용:가이거 계수기 – Raspberry Pi용 방사선 센서 보드 자습서