盖革计数器 – Raspberry Pi 辐射传感器板教程

内容

• 宣言
• 董事会
• 盖革管
• 辐射类型
• 支持盖革管
• 测试来源
• 执行器
• 从每千次展示费用到 Sieverts
• 源代码
• 示意图
• 参与
• 购买
• 链接和文档

宣言

Raspberry Pi 辐射传感器板的主要最终目的是帮助日本人在 2011 年 3 月不幸的地震和海啸袭击日本并导致福岛核辐射泄漏后测量他们日常生活中的辐射水平。我们希望有机会自己衡量这个水平，而不是相信正在广播的一般建议。该传感器板的使用以及价格实惠且易于使用的 Raspberry Pi 平台可帮助人们获取特定位置的辐射值。

作为技术人员，我们感到有责任在我们可以做出贡献的领域提供支持。因此，第一批已免费运往日本，提供给东京黑客空间和其他工作组。

板卡设计为开放硬件，源代码在GPL下发布。

Libelium 团队。 2011 年 4 月。

董事会

辐射板有两个主要部分，电源电路和信号电路。

电源部分用于提供电子管所需的电压（400V – 1000V )，信号电路用于对电子管输出的脉冲进行适配，连接到单片机的输入端。

一旦管子通电，我们就可以在微控制器中接收脉冲并对其进行计数，然后通过简单的计算就可以得到辐射值。

我们用于电路板的代码是对 10 秒的脉冲进行计数，然后我们将脉冲数乘以 6，因此我们得到每分钟脉冲数 (cpm) ，然后，根据管文档，我们将 cpm 除以管的转换系数（默认为 360），我们得到辐射值 µSV/h .

根据您使用的管子，也许您需要更改计算方式，您应该尝试使用不同的值，并评论我们女巫值工作得更好。

辐射板所用的电子元件可分为五个部分：

1. 高压电源

   对于高压电源，我们使用基于振荡器的电路，该电路连接到由二极管、晶体管、电阻器和电容器制成的电压倍增器（详见原理图）。通过这个电路，我们在管中获得了 500V 的电源。我们添加了一系列串联的齐纳二极管，如果我们需要超过 500V 的电压为电子管供电，则可以使用这些二极管。我们将在输出中添加伏特作为我们添加的齐纳二极管中的伏特。

2. 盖革输出适配电路

   输出适配电路基于NPN晶体管，该晶体管将触发微控制器中的中断引脚，该晶体管还激活/停用压电扬声器和LED指示灯，产生音频/视频信号。

3. 压电扬声器和 LED 指示灯

   压电扬声器和LED指示灯连接到适配电路，所以LED会随着每个脉冲闪烁，扬声器随着每个脉冲发出声音。

4. 液晶屏

   LCD屏与单片机采用4位方式连接（除RS、Enable和RW控制线外还有4条数据线）。

5. LED 灯条

   LED 条由五个标准 LED 组成，3 个绿色和 2 个红色。这些 LED 通过串联电阻连接到微控制器的数字引脚。

将辐射板连接到树莓派

开发板通过Raspberry Pi to Arduino Shield Connection Bridge连接到Raspberry Pi

如果电路板连接到 Raspberry Pi，则电源从 5V 引脚获取。可以使用数字引脚 2 上的中断来计数脉冲。

盖革管

Geiger-Müller 管由一个充满低压 (~0.1 Atm) 惰性气体的管子组成，例如氦气、氖气或氩气（通常是氖气），在某些情况下是 Penning 混合物，以及有机蒸气或卤素气体.该管包含电极，电极之间存在数百伏 (~500V) 的电位差，但没有电流流动。管壁要么完全是金属，要么在其内表面涂上一层导体以形成阴极，而阳极则是一根从管子中央向上穿过的导线。

当电离辐射通过管子时，一些气体分子被电离 ，产生带正电的离子和电子。管子的电极产生的强电场将离子加速到阴极，电子加速到阳极。离子对获得足够的能量，在途中通过碰撞电离更多的气体分子，形成带电粒子的雪崩。

这会导致短暂而强烈的电流脉冲 从负极通过（或级联）到正极并被测量或计数。

辐射类型

• 阿尔法：

  α 辐射由衰变过程中从原子核发射的带正电 (+2) 粒子组成。这些颗粒也非常致密，由于带有强正电荷，因此无法穿透超过一英寸的空气或一张纸。因此，阿尔法粒子不会对健康造成严重危害，除非它们因摄入而从体内散发出来，例如，当它们的高能量对敏感的活组织构成极端危险时。在某些型号的盖革计数器上可检测到的一种微弱形式的电离辐射，通常是那些在盖革 - 穆勒管的一端包含一个薄云母窗口的计数器。

• 测试版：

  Beta 辐射由原子在衰变过程中发出的带负电 (-1) 粒子组成。这些粒子相对较轻，可以比 Alpha 粒子更好地穿透，但最多只能穿透几毫米的铝。如果摄入，β 辐射可能对活组织有害。在许多盖革计数器上可检测到的一种相对较弱的电离辐射形式，通常取决于盖革-穆勒管壁的厚度或管端是否存在窗口。

• 伽玛：

  伽马辐射代表了电磁波谱的一个极端，特别是频率最高、波长最短的辐射。 （同样的光谱还包括更熟悉的 X 射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波，按照伽马射线的频率降低和波长增加的顺序列出。）伽马射线几乎可以穿过任何东西，并且仅被铅等高原子量的材料有效屏蔽或吸收。伽马射线由太阳和外层空间的其他天体自然产生，它们向地球的传输被称为“宇宙辐射”。一种非常强大且潜在非常危险的电离辐射类型，几乎可以在所有盖革计数器上检测到。

有关更多详细信息：盖革计数器 – Raspberry Pi 辐射传感器板教程