树莓派盖革计数器 DIY：开源硬件辐射传感器教程

宣言

树莓派辐射传感器板的目的是让日本及世界各地的个人在 2011 年 3 月福岛核事故后，能独立测量环境辐射水平。将平价、易用的树莓派与开源硬件传感器板结合，用户可从特定位置获取实时读数，而非完全依赖外部建议。首批免费发送给 Tokyo Hackerspace 等本地团体支持社区行动。

电路板硬件设计及固件均采用 GPL 发布，体现我们对开源原则和科学透明度的承诺。

— Libelium 团队，2011 年 4 月

板子分两大功能区：盖革-米勒管用的高压电源（400–1000 V）和信号调理电路，将管子的电脉冲转为适合单片机的格式。

上电后，管子对每个检测到的电离事件发出短暂电流脉冲。单片机计数脉冲；计数 10 秒乘 6 得每分钟计数（CPM）。据管子数据手册，CPM 除以换算系数（标准管 360）得微西弗/小时（µSv/h）剂量率。

视具体管子可能需调整换算系数。测试不同值并报告哪个校准最准确。

板载电子可分五部分：

板子通过标准 Arduino 扩展板接口连树莓派。树莓派 5 V 引脚供电，脉冲计数在树莓派 GPIO 2 引脚，配置为中断输入。

盖革-米勒管含低压（约 0.1 atm）惰性气体——通常氖气——混少量有机或卤素蒸气。管阴极为金属壳，阳极为沿中心的细线。极间施加高电位（约 500 V）形成强电场。

电离辐射进入管内，电离气体产生自由电子和正离子。电子加速向阳极，引发进一步电离雪崩。级联产生短促大电流脉冲，被输出电路检测。

Alpha（α）
α 粒子（氦核，+2 电荷）致密，穿透力仅数毫米空气或一张纸。外部风险极小，但若摄入体内会从内部损伤组织。多数盖革计数器仅通过薄云母窗探测 α 辐射。
Beta（β）
β 粒子（电子，-1 电荷）较轻，穿透数毫米铝。摄入有害，视管壁厚度和窗口是否存在，多数盖革管可探测。
Gamma（γ）
γ 射线为高能光子，可穿透几乎所有材料。仅高原子序数物质（如铅）能有效屏蔽。γ 辐射普遍存在于宇宙源，几乎所有盖革计数器都能探测。

制造工艺