Paso 2: Entender el circuito del tubo Geiger y construir una fuente de alto voltaje
En primer lugar, usted necesita adquirir algunos tubos Geiger-Müller (al menos 2 Si desea construir un detector de rayos cósmicos). Elegí el SBM 20 tubos para $25 porque podría pedirlos de Amazon, pero si estás dispuesto a tener una oportunidad en Ebay, usted puede conseguir tubos similares en el rango de precios $10-$20. Dato curioso: he leído que muchos de estos tubos fueron creados por la Unión Soviética durante la guerra fría.
Un alto nivel, Tubos Geiger-Müller funciona como sigue: el tubo se llena con un gas inerte como el helio y el argón (estos son ejemplos de gases nobles que no se someten a reacciones). Cuando un entrante entires de partículas de alta energía el tubo, algunos de los gases puede ser ionizado. Al menos unos cien voltios se aplican a través del tubo y el campo eléctrico resultante (recordar que campo eléctrico es una función del voltaje aplicado) hace que los iones positivos hacia el cátodo del tubo y los electrones libres a la deriva hacia el ánodo. Mientras estos iones y electrones se mueven, si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, causará más colisiones y por lo tanto más eventos de ionización en el tubo. La ionización del gas dura del orden de algunos microsegundos, y cuando los electrones llegan a cable de ánodo del tubo un pulso actual (que en nuestro caso medimos como un pulso de aproximadamente 1,5 voltios) podemos procesar la señal resultante como un éxito. En este punto existe una alta carga positiva cerca del ánodo (debido a los iones positivos que se han acumulado allí). Esto debilita el campo eléctrico y se terminará la avalancha de ionizations. El tubo se asentarán en su estado inicial hasta otro entrante partículas de ionización desencadena una avalancha otra vez.
(Nota: imagen de la avalancha de http://en.wikipedia.org/wiki/Townsend_discharge)
Tenemos que proporcionar el tubo de GM con un alto voltaje a través de su ánodo y el cátodo para que este proceso poner en marcha. Para ello, usaré el circuito de convertidor boost que encontré aquí. (Puede ver mis circuitos relevantes en una imagen incluida en esta página). El 555 temporizador está conectado en modo astable que salidas de los pulsos en su pin de salida Q. C1, D1, R1 y R2 que todos controlan la amplitud de los pulsos, pero para nuestra aplicación que no creo que los valores seleccione le importa demasiado. Cuando el 555 temporizador salidas un pulso positivo en Q, el transistor Q2 al Q le turco, permitiendo que la corriente fluya a través del inductor. En un momento determinado, aumentará la tensión en la compuerta de Q1 suficiente para encender la Q1. Cuando Q1 se gira, se activará el pin de reset de la 555 (tenga en cuenta que es el mínimo de activo). Esto hace que la salida en Q ir bajo, causante de la Q2 cerrar. Cuando Q2 se apaga, el inductor se lo hacer inductores: trate de mantener la corriente que antes fluía a través de él. El voltaje en el inductor se espiga, y una ráfaga de corriente fluirá a través del inductor, a través del diodo (diodo evita cualquier corriente de fluir hacia atrás y dañar el inductor) 2 y en C2, donde se acumula una tensión alta. R5 es un potenciómetro. Que elegí va de 0 a 100 ohms. El valor de R5 determina el punto en que Q1 se activa, que a su vez determina cuánto actual el inductor buscará preservar y por lo tanto cómo grande un pico de voltaje experimentará. En Resumen, valor de potenciómetro determina qué nivel de tensión va a lograr. Si sigues mi circuito exactamente, debe poder a gama de unos 30 voltios a 500 voltios en C2.
Nota: en lugar de usar un 555 temporizador (que mi profesor se llama anticuado), en su lugar podría utilizar un pin de salida de un microcontrolador para proporcionar pulsos (PWM).
Es importante que las partes que se expondrá a alta tensión están clasificadas adecuadamente. Aquí son los componentes clave que utiliza para el suministro de alto voltaje y sus listas de Digikey.
555: LMC555CMX ($1,07 cada)
Diodo D2: 641-1018-1-ND (1 KV, 1 Amp) ($0,27 cada)
Condensadores de alto voltaje (C2, C3): 709-1039-1-ND (1 KV) ($0,48 cada)
Inductor: 445-3823-ND (10 MH, 410 mA, 3,41 Ohm) ($3,02 cada)
Potenciómetro: CT2154-ND ($5,34 cada)
Las otras resistencias, condensadores y diodos enganchados a la 555 no estarán expuestos a alto voltaje y por lo tanto se pueden utilizar más de los componentes de la plataforma.
Algunas notas importantes sobre depuración:
La corriente que fluye en los tubos GM es extremadamente pequeña. Si se intenta medir la tensión después del diodo con un multímetro estándar o un osciloscopio, el multímetro/osciloscopio se carga el circuito y usted no será capaz de detectar el alto voltaje! Tengo alrededor de esto midiendo * antes * D2. Hay una impedancia inferior a este punto del circuito y por lo tanto usted podrá ver la alta tensión en un osciloscopio estándar. Otro enfoque sería obtener una resistencia muy grande (del orden de 1 Giga ohmios y colocarla en serie con el osciloscopio).
Al depurar, iniciar con el potenciómetro a su valor más bajo, lentamente girar y ver el voltaje resultante. Si hay un punto en que el voltaje cae repentinamente abajo otra vez, podría ser que una de sus partes está fallando (comprobar que todo está bien soldado y que sus componentes son clasificada de tan alto voltaje y corriente). También podría ser que el dispositivo de medición todavía está cargando el circuito demasiado.
A continuación, te alambre encima de los tubos a la fuente de alto voltaje!
