ガイガーカウンター– RaspberryPiチュートリアル用の放射線センサーボード

コンテンツ

• マニフェスト
• 取締役会
• ガイガーチューブ
• 放射線の種類
• サポートされているガイガー管
• ソースのテスト
• アクチュエータ
• CPMからシーベルトへ
• ソースコード
• 回路図
• 参加する
• 購入
• リンクとドキュメント

注：このチュートリアルのすべてのコード例では、arduPiライブラリを使用しています。ドキュメントを表示し、ここからライブラリをダウンロードできます。

マニフェスト

ラズベリーパイの放射線センサーボードの主な最終目的は、2011年3月に日本を襲った不幸な地震と津波が福島で核放射線漏れを引き起こした後、日本の人々が日常生活の放射線レベルを測定できるようにすることです。放送されている一般的なアドバイスを信頼するのではなく、このレベルを自分で測定する機会を与えたいと思います。このセンサーボードを手頃な価格で使いやすいRaspberryPiプラットフォームと一緒に使用すると、特定の場所から放射線値を取得するのに役立ちます。

技術者として、私たちは貢献できる分野でサポートを提供する責任を感じています。その結果、最初のバッチは東京ハッカースペースや他のワーキンググループに無料で日本に出荷されました。

ボードのデザインはオープンハードウェアであり、ソースコードはGPLの下でリリースされています。

リベリウムチーム。 2011年4月。

理事会

放射ボードには、電源回路と信号回路の2つの主要部分があります。

電源部分は、チューブに必要な電圧（ 400V – 1000V ）を提供するために使用されます ）そして信号回路は、チューブから出力されたパルスを適応させ、それをマイクロコントローラーの入力に接続するために使用されます。

チューブに電力が供給されると、マイクロコントローラーでパルスを受信して​​カウントし、簡単な計算で放射線の値を取得できます。

ボードに使用するコードは、パルスを10秒間カウントしてから、パルス数に6を掛けて、パルス数を分（cpm）で取得します。 次に、チューブのドキュメントに従って、cpmをチューブの変換係数（デフォルトでは360）で除算し、放射線の値を µSV / h にします。 。

使用するチューブによっては、計算を変更する必要があるかもしれません。さまざまな値を試して、ウィッチ値の方がうまく機能しているとコメントしてください。

放射ボードで使用される電子機器は、5つの部分に分けることができます。

1. 高電圧電源

   高電圧電源には、ダイオード、トランジスタ、抵抗、コンデンサで作られた倍率器に接続された発振器に基づく回路を使用します（詳細は概略図を参照）。この回路を使用すると、チューブに500Vの電力が供給されます。チューブに電力を供給するために500V以上が必要な場合に使用できる、直列に接続されたツェナーダイオードのラインを追加しました。追加するツェナーダイオードのボルトとして出力にボルトとして追加します。

2. ガイガー出力の適応回路

   出力の適応回路はNPNトランジスタに基づいており、このトランジスタはマイクロコントローラの割り込みピンをトリガーします。このトランジスタは、オーディオ/ビジュアル信号を生成するピエゾスピーカーとLEDインジケータもアクティブ/非アクティブにします。

3. ピエゾスピーカーとLEDインジケーター

   ピエゾスピーカーとLEDインジケーターが適応回路に接続されているため、LEDはパルスごとに点滅し、スピーカーはパルスごとに鳴ります。

4. LCD画面

   LCD画面は、4ビットモード（RS、Enable、およびRW制御ラインに加えて4つのデータライン）を使用してマイクロコントローラーに接続されます。

5. LEDバー

   LEDバーは5つの標準LED、3つは緑、2つは赤で作られています。これらのLEDは、直列抵抗を使用してマイクロコントローラーのデジタルピンに接続されています。

放射線ボードをRaspberryPiに接続する

ボードは、RaspberryPiからArduinoシールド接続ブリッジを介してRaspberryPiに接続されています

ボードがRaspberryPiに接続されている場合、電力は5Vピンから取得されます。パルスは、デジタルピン2の割り込みを使用してカウントできます。

ガイガーチューブ

ガイガーミュラー管は、ヘリウム、ネオン、アルゴン（通常はネオン）などの低圧（〜0.1 Atm）の不活性ガス（場合によってはペニングガス）と、有機蒸気またはハロゲンガスで満たされた管で構成されます。 。チューブには電極が含まれており、その間に数百ボルト（〜500V）の電位差がありますが、電流は流れていません。管の壁は完全に金属であるか、またはその内面が導体でコーティングされて陰極を形成し、陽極は管の中心を通るワイヤーです。

電離放射線が管を通過すると、一部のガス分子が電離されます 、正に帯電したイオンと電子を生成します。管の電極によって生成された強い電界は、イオンを陰極に向かって加速し、電子を陽極に向かって加速します。イオンペアは、途中の衝突によってさらにガス分子をイオン化するのに十分なエネルギーを獲得し、荷電粒子のなだれを作成します。

これにより、短くて強い電流のパルスが発生します これは、負極から正極に通過（またはカスケード）し、測定またはカウントされます。

放射線の種類

• アルファ：

  アルファ線は、崩壊の過程で原子核から放出される正（+2）の荷電粒子で構成されます。これらの粒子は非常に密度が高く、強い正電荷があるため、1インチを超える空気や紙に浸透することはできません。このため、アルファ粒子は、摂取の結果として体内から放出される場合を除いて、深刻な健康被害にはなりません。たとえば、高エネルギーが敏感な生体組織に極度の危険をもたらす場合を除きます。ガイガーカウンターの一部のモデルで検出可能な弱い形態の電離放射線。通常、ガイガーミュラー管の一端に薄い雲母窓が組み込まれています。

• ベータ：

  ベータ線は、崩壊の過程で原子から放出される負に帯電した（-1）粒子で構成されます。これらの粒子は比較的軽く、アルファ粒子よりもいくらかよく浸透することができますが、それでもせいぜい数ミリメートルのアルミニウムしか通過しません。ベータ線を摂取すると、生体組織に危険を及ぼす可能性があります。多くのガイガーカウンターで検出可能な比較的弱い形態の電離放射線。一般に、ガイガーミュラー管壁の厚さまたは管の端にある窓の存在に依存します。

• ガンマ：

  ガンマ線は、電磁スペクトルの極端なものの1つであり、特に最高周波数と最短波長の放射線です。 （同じスペクトルには、より身近なX線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波、電波も含まれ、ガンマ線から周波数が低く、波長が長くなる順にリストされています。）ガンマ線は事実上すべてのものを通過できます。鉛などの高原子量の材料によってのみ効果的にシールドまたは吸収されます。ガンマ線は、太陽や宇宙空間の他の物体によって自然に生成され、地球への透過は「宇宙線」として知られています。事実上すべてのガイガーカウンターで検出可能な非常に強力で潜在的に非常に危険なタイプの電離放射線。

詳細：ガイガーカウンター– RaspberryPiチュートリアル用の放射線センサーボード