Sicuramente hai visto molte volte, soprattutto in film, serie o documentari, personaggi famosi Contatore Giger, per misurare le radiazioni ionizzanti. Bene, dovresti sapere che puoi crearne uno tu stesso usando Arduino. Un progetto scientifico molto interessante con il quale imparerai a conoscere questi dispositivi e potrai anche effettuare misurazioni nella tua zona.
Allora, andiamo lì...
Cos'è un contatore Geiger?
Per coloro che ancora non lo sanno, a Il contatore Geiger, noto anche come tubo Geiger-Müller, è uno strumento progettato per rilevare e misurare la radioattività ionizzante. È uno strumento fondamentale in campi come la fisica nucleare, la medicina nucleare e la radioprotezione. La sua funzione principale è contare le particelle ionizzanti, come le particelle alfa, beta e i raggi gamma, che vengono emesse dai materiali radioattivi, da qui il suo nome: "contatore".
Operazione
Il funzionamento del contatore Geiger si basa su un principio semplice ma efficace: la ionizzazione di un gas. Per fare ciò è composto dalle seguenti parti fondamentali:
- Tubo Geiger-Müller: Il cuore del contatore è un tubo metallico cilindrico con un elettrodo centrale a filo sottile. Lo spazio tra il cilindro e il filo è riempito con un gas nobile, come l'argon, a bassa pressione.
- Generatore di alta tensione: Tra il cilindro e il filo viene applicata un'alta tensione, creando un forte campo elettrico. Quando una particella ionizzante entra nel tubo, si scontra con le molecole del gas, staccando elettroni e creando ioni positivi. Gli elettroni rilasciati vengono accelerati dal campo elettrico e si scontrano con altre molecole di gas, creando più ioni in un processo chiamato valanga. Questa corsa di elettroni produce un breve impulso di corrente elettrica che può essere rilevato e amplificato da un circuito elettronico.
- Contatore: Il circuito elettronico conta questi impulsi e mostra il risultato su un display, indicando il numero di particelle rilevate in un dato intervallo di tempo. Cioè, ogni impulso elettrico generato da una valanga rappresenta il rilevamento di una particella ionizzante. Il circuito elettronico conta questi impulsi e li visualizza su un display, fornendo una misura dell'attività radioattiva.
È importante evidenziare alcuni dettagli aggiuntivi, tenere presente che le particelle radioattive hanno energia sufficiente per strappare elettroni agli atomi del gas, generando cioè ioni positivi e, dall'altro, elettroni liberi. Quando gli elettroni rilasciati vengono accelerati dal campo elettrico verso l'anodo (filo centrale), durante la valanga, si genera una reazione che continua, che mostrerebbe una misurazione sostenuta. Per evitare ciò e per effettuare misurazioni precise in ogni momento, viene effettuato un processo di estinzione, impedendo che la carica elettrica diventi continua. Una delle pratiche più comuni per questo quenching è quella di aggiungere una piccola quantità di gas alogeno per assorbire gli elettroni e gli ioni, ripristinando così lo stato del tubo per la misurazione successiva.
Opzioni disponibili per creare il contatore Geiger con Arduino
Una volta che sai cos'è un contatore Geiger e capisci come funziona, la prossima cosa è sapere come puoi farlo costruisci il tuo dispositivo per misurare le radiazioni ionizzanti del tuo ambiente in modo semplice, economico e accurato.
En Amazon hai uno di questi tubi già creato, in un modulo compatibile con Arduino, il che rende le cose molto più facili. Inoltre, acquistare questi sensori o tubi separatamente non è facile e sono costosi, puoi trovarne alcuni di seconda mano dell'era sovietica online, ma è meglio comprare questo:
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Successivamente analizzeremo anche come impostarlo e programmarlo…