Разработка самодельного дозиметра связана с тем, что в моем дозиметре ДБГБ-01 "Ратон-901" вышел из строя стабилитрон СГ301-С.
Стабилитрон тлеющего разряда СГ301-С в стеклянном заполненном водородом корпусе специально разрабатывался для работы с 400-вольтовыми счётчиками Гейгера (например, СБМ-20). Его напряжение стабилизации равно 390 В.
![СГ301С-1](/sites/default/files/sg301s-1_0.jpg)
Проявлялась неисправность стабилитрона в полном безразличии дозиметра к радиоактивному излучению :-) Но так как радиационная разведка - увлекательное занятие, мне захотелось все-таки обратно заполучить в свои руки дозиметр. Восстанавливать старый дозиметр - скучно, купить - слишком банально, гораздо интереснее сделать самому!
Я использовал из своего заводского дозиметра только счетчик Гейгера, тот самый таинственный ПРГИ-101.
Мой DIY-дозиметр представляет собой объединенные в одном корпусе высоковольтный источник, счетчик Гейгера и формирователь импульсов -
блок-схема дозиметра
![блок-схема дозиметра](/sites/default/files/my_dosimeter_block.png)
вид дозиметра внутри
![самодельный дозиметр](/sites/default/files/my_dosimeter_3_0.jpg)
1 - CCFL-инвертор
2 - умножитель
3 - счетчик Гейгера
4 - формирователь импульсов
5 - согласующая цепь
6 - выключатель питания и разъем для внешнего питания
7 - штеккер для подключения к аудиоразъему смартфона/ноутбука
вид дозиметра снаружи
![самодельный дозиметр](/sites/default/files/my_dosimeter_3.jpg)
Как Вы успели заметить, корпусом служит футляр от видеокассеты :-) из полипропилена.
принципиальная схема дозиметра
(щелкните мышкой для просмотра схемы в увеличенном масштабе)
![схема самодельного дозиметра](/sites/default/files/my_dosimeter_circuit_thumb.png)
Как основу для высоковольтного источника я использовал инвертор для вышедшей из строя CCFL лампы подсветки.
Умножитель C2-C5, VD2-VD4 обеспечивает увеличение напряжения, вырабатываемого CCFL-инвертором, в несколько раз и его выпрямление. Конденсатор C6 сглаживает пульсации напряжения. Напряжение для регулировки снимается с делителя R11-R16 и поступает на инверсный вход ОУ DA1.2, а опорное напряжение снимается с регулируемого делителя R8-R10 и поступает на прямой вход ОУ DA1.2. При превышении напряжением на выходе умножителя заданного уровня на выходе ОУ DA1.2 напряжение резко снижается, МДП-транзистор VT1 закрывается, что вызывает закрытие p-n-p транзистора VT2. При этом подача напряжения на CCFL-инвертор прекращается.
Напряжение с выхода умножителя поступает через резистор R22 на трубку Гейгера-Мюллера. При попадании частицы ионизирующего излучения в счетчике происходит разряд, возникает импульс тока, и, как следствие, импульс напряжения на резисторе R23. Через резистор R24 и ограничивающий диод VD7 этот импульс поступает на прямой вход ОУ DA1.1. На инверсный вход поступает опорное напряжение, снимаемое с регулируемого делителя R18-R20. При превышении импульсом напряжения от счетчика Гейгера уровня опорного напряжения на выходе ОУ вырабатывается импульс напряжения, через резистор R21 поступающий на затвор МДП-транзистора VT3 и открывающий его. Напряжение на стоке транзистора VT3 резко падает и, поступая на вывод 2 таймера DA2, вызывает срабатывание одновибратора на таймере DA2. Удлиненный импульс с вывода 3 таймера DA2 поступает на бипер SP1 и зажигает светодиод HL3 через резистор R26. Также импульс напряжения со стока транзистора VT3 поступает на вход схемы согласования дозиметра и смартфона. Конденсатор C10 развязывает дозиметр и смартфон по постоянному напряжению. Резисторы R27 и R28 составляют делитель напряжения, уменьшающий уровень импульса напряжения. Светодиоды HL4 и HL5 дополнительно ограничивают уровень выходного напряжения, поступающего на микрофонный вход смартфона.
Питание
Питание дозиметра осуществляется от призматической батареи ("Кроны") напряжением 9 В.
Также предусмотрен разъем для подключения внешнего источника питания.
Для счетчика Гейгера поддержание напряжения питания на номинальном уровне играет важную роль в работе счетчика. При пониженном напряжении питания попадание частицы радиации внутрь счетчика не приведет к его срабатыванию. При повышенном напряжении питания в трубке счетчика будут возникать самопроизвольные разряды, т.е. счетчик будет срабатывать даже при отсутствии радиации. Для работы счетчика в нормальном режиме напряжения питания должно находиться в диапазоне, получившем название плато Гейгера (Geiger plateau).
характеристическая кривая (characteristic curve) счетчика Гейгера
![характеристическая кривая счетчика Гейгера](/sites/default/files/Geiger_curve.png)
На характеристической кривой плато Гейгера соответствует почти горизонтальная линия, т.е. на этом участке скорость счета почти не зависит от напряжения. Для продления срока службы трубки Гейгера номинальное напряжение U0 выбирается в пределах первой трети плато (обычно значение больше предела примерно на 100 В). Для счетчика Гейгера ПРГИ-101, как и для СБМ-20, номинальное напряжение питания составляет ~ 390 В. При напряжении питания в диапазоне 7...15 В на выходе умножителя моего дозиметра поддерживается напряжение ~ 400 В, оптимальное для используемого счетчика Гейгера.
Потребляемый ток дозиметра составляет при этом ~ 30 мА и практически не изменяется при изменении напряжения питания в диапазоне 7...15 В.
При снижении напряжения питания ниже 7 В напряжение, поддерживаемое на выходе умножителя, уменьшается.
Напряжение питания, В |
Напряжение
на выходе умножителя, В |
7 |
~ 400 |
6,5 |
~ 380 |
6 |
~ 340 |
5,5 |
~ 300 |
5 |
~ 260 |
Снижение напряжения объясняется, в основном, тем, что опорное напряжение в регуляторе выходного напряжения получается с помощью делителя, подключенного к выходу интегрального стабилизатора 7805. В этом стабилизаторе для обеспечения выходного напряжения, равного 5 В, входное напряжение должно быть не ниже определенного уровня. Таким образом, при снижении напряжения питания снижается опорное напряжение и понижается уровень напряжения, поддерживаемого регулятором.
При напряжении питания 4,5 В и менее генерация в преобразователе прекращается и напряжение на выходе падает до нуля.
Указанный эффект снижения напряжения на счетчике при уменьшении напряжения питания позволяет построить характеристическую кривую для счетчика ПРГИ-101.
![характеристическая кривая счетчика ПРГИ-101](/sites/default/files/PRGI-101_curve.png)
Плато на кривой начинается примерно с 340 В.
Индикация
В дозиметре предусмотрена звуковая и световая (красный светодиод) индикация регистрации разряда в счетчике Гейгера и световая индикация поданного питания, а также индикация неверной полярности напряжения питания (светодиод HL1 (красный) служит для индикацию неправильной полярности напряжения питания, светодиод HL2 (синий) - для индикации правильной полярности напряжения питания).
Регистрация импульсов
Выход формирователя импульсов подключается через согласующее устройство к аудиоразъему смартфона под управление операционной системы Android или ноутбука.
схема согласующего устройства
![схема согласующего устройства](/sites/default/files/my_dosimeter_matching_circuit.png)
внешний вид согласующего устройства
![схема согласования](/sites/default/files/my_dosimeter_matching_circuit.jpg)
1 - конденсатор C1 - для развязки дозиметра и смартфона по постоянному току
2 - резистор R1 - резистор делителя напряжения
3 - резистор R2 - резистор делителя напряжения
4 - светодиод HL1 - ограничительный зеленый светодиод
5 - светодиод HL2 - ограничительный зеленый светодиод
Бесплатная программа Audacity позволяет записать импульсы, поступающие с дозиметра через согласующее устройство на аудиовход компьютера (ее же я использовал и для определения скорости снаряда моей пушки Гаусса) -
последовательность импульсов, регистрируемых счетчиком Гейгера
![дозиметр, счетчик Гейгера](/sites/default/files/Geiger_pulses_1.png)
два импульса, показанные в увеличенном масштабе
![дозиметр, счетчик Гейгера](/sites/default/files/Geiger_pulses_2.png)
При регистрации импульсов важную роль играет интервал между ними. В вышеприведенном случае он составляет 5645 сэмплов. С учетом того, что частота записи составляла 96000 Гц, длительность одного сэмпла равна 1/96000=0,0000104 с или 10,4 мкс. Таким образом, интервал между началом двух соседних импульсов длился 58,7 мс.
один импульс в увеличенном масштабе
![дозиметр, счетчик Гейгера](/sites/default/files/Geiger_pulses_3.png)
Длительность самого импульса составила 20 сэмплов или 208 мкс.
Также специализированное приложение для Android позволяет записывать сигнал с микрофонного входа и отображать на экране -
![дозиметр + Android](/sites/default/files/Geiger_android_1.png)
На вышеприведенном скриншоте четко видны импульсы, поступающие на микрофонный вход смартфона с формирователя импульсов дозиметра.
Приложение GeigerCounter
Разрабытываемое мной приложение GeigerCounter для смартфона под управлением ОС Android обеспечивает подсчет импульсов, формируемых дозиметром при попадании частиц ионизирующего излучения в счетчик Гейгера, и их статистическую обработку. Также приложение определяет географические координаты смартфона и записывает протокол измерений в файл на SD-карту смартфона.
Подробная информация о работе с приложением GeigerCounter приведена на странице http://foxylab.com/GeigerCounter.php .
Скачать бесплатное приложение GeigerCounter можно в магазине приложений Google play :
![Get it on Google Play](https://developer.android.com/images/brand/ru_generic_rgb_wo_45.png)
скриншот приложения GeigerCounter после длительного измерения естественного фона
![GeigerCounter](/sites/default/files/GeigerCounter_shot_2_ru.png)
Вот как изменяется доверительный интервал (через промежутки времени 15 минут):
50,47 ... 50,67 |
48,20 ... 52,13 |
48,20 ... 52,13 |
46,93 ... 52,13 |
46,93 ... 53,87 |
На адекватность результатов измерений влияет параметр "Пауза" приложения (определяет "мертвое время" после регистрации импульса), причем его требуемое значение зависит от частоты дискретизации аудиосигнала при записи, отличающейся у разных смартфонов.
Эта частота, с которой оцифровывается сигнала при записи, может быть определена с помощью приложения Audio Buffer Size от Raph Levien (Twiiter - https://twitter.com/raphlinus):
Google Play: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.levien.audiobuffersize
Для смартфона Huawei Y6 SCL-L01 с частотой дискретизации 48 кГц
![смартфон запись звука](/sites/default/files/SCL-L01_rate.png)
я получил такую зависимость между полученным доверительным интервалом CPM и величиной паузы:
Пауза |
CPM |
3 |
88...89 |
5 |
84...88 |
8 |
62...62 |
10 |
55...58 |
15 |
54...57 |
Как видно, для частоты дискретизации 48 кГц при длительности паузы 10 сэмплов и более величина CPM практически не изменяется, что свидетельствует об адекватности результатов измерений, например, при величине паузы, равной 15 сэмплам. Задание заниженного значения паузы приводит к завышению результатов измерений радиационного фона.
Для смартфона Huawei G600 U8950-1 с частотой дискретизации 44,1 кГц
![частота дискретизации Android](/sites/default/files/U8950_rate.png)
можно использовать величину паузы, равную 5 сэмплам.
Также на показания прибора влияет заданное значение уровня.
Я получил такую зависимость между CPM и величиной уровня (для паузы, равной 15):
Уровень |
CPM |
10 |
89 |
15 |
57 |
20 |
50 |
25 |
51 |
30 |
52 |
При значении уровня 30 % и выше импульсы перестают учитываться.
Как видно из таблицы, целесообразно выбрать уровень, равный 25 %.
Аналогичные приборы
Дозиметры Pocket Geiger Counter (цена $46) c восемью фотодиодными сенсорами или более совершенный Pokega Type2 (цена $65), разработанные японской некоммерческой организацией Radiation Watch, также рассчитаны на подключение к аудиовходу смартфона Apple iPhone для эксплуатации совместно с приложением Pocket Geiger Counter App:
![Pocket Geiger Counter App](/sites/default/files/pocket_geiger_app.png)
Статистический анализ результатов измерений
Радиоактивный распад является случайным процессом. Количество распадов радиоактивного источника за единицу времени подчиняется распределению Пуассона (Poisson distribution)). Распределение Пуассона описывает вероятность случайных событий в определенном временном или пространственном интервале и применимо к множеству явлений.
Если использовать для описания таких случайных событий, как попадания ионизирующих частиц в счетчик Гейгера, распределение Пуассона, то вероятность того, что за заданный интервал времени $T$ в счетчик попадет $x$ частиц, определяется выражением $P\left(x\right) = {e^{-\mu} \mu^x \over x!}$ , где $\mu$ - среднее число частиц, попадающих в счетчик за интервал $T$, а $x$ - целое неотрицательное число.
пример распределения Пуассона для $\mu = 10$
![распределение Пуассона](/sites/default/files/Poisson_10.png)
$\mu = \lambda T$ , где $\lambda$ (или $n$) - среднее число частиц, попадающих в счетчик за единицу времени (скорость счета). Скорость счета обычно измеряется в импульсах в минуту - CPM (Counts Per Minute) и является относительным показателем радиационного фона.
Следует отметить, что при большой скорости радиоактивного распада можно использовать и более удобное нормальное распределение (Gaussian distribution).
сравнение распределений Пуассона и Гаусса при $\mu = 100$
![сравнение распределений Пуассона и Гаусса](/sites/default/files/Poisson_100.png)
В этом случае вероятность того, что за заданный интервал времени $T$ в счетчик попадет $x$ частиц, определяется выражением $P\left(x\right) = {1\over{\sqrt{2\pi\mu}}} {e^{-{{{\left(x-\mu\right)}^2}\over{2\mu}}}}$ , где $\mu$ - среднее число частиц, попадающих в счетчик за интервал $T$, а $x$ - целое неотрицательное число.
Для оценки погрешности измерений интенсивности ионизирующего излучения можно использовать методы математической статистики.
Выполнение серии измерений.
Проводя $N$ измерений, получаем различные значения скорости счета импульсов (count rate) $n$. Если количество измерений велико, то распределение скоростей счета может быть аппроксимировано нормальным распределение (Gaussian Distribution).
Определим среднее значение скорости счета (mean count rate) $n_A = {\sum_{i=1}^N{n_i}\over N}$. Мерой рассеяния данных измерений возле среднего значения является выборочное стандартное отклонение скорости счета (sample standard deviation of the count rate), которое для нормального распределения определяется выражением $\sigma_s \left(s_x \right) = \sqrt{\sum{{\left(n-n_A\right)}^2} \over N - 1}$. Увеличение доверия к вычисленному среднему значению скорости счета $n_A$ как показателю радиационного фона при увеличении числа измерений $N$ учитывается в стандартном отклонении средней скорости счета (standard deviation of the mean count rate) $\sigma_M = {\sigma_S\over \sqrt{N}}$.
С вероятностью 68 % истинное среднее значение скорости счета лежит в интервале $n_A\pm \sigma_M$, 95 % - в интервале $n_A\pm 2\sigma_M$, 99,7 % - в интервале $n_A\pm 3\sigma_M$ (правило трех сигм) -
![диаграмма стандартного отклонения](/sites/default/files/Standard_deviation_diagram.png)
При этом количество измерений, которые необходимо выполнить, чтобы определить среднее значение скорости счета с доверительной вероятностью 95 %, определяется выражением $\sqrt{N} = {2 \sqrt{n_A}\over{0.01 n_A}}$ .
Для наглядности можно построить гистограмму, на которой по горизонтальной оси отложены численные значения скорости счета (count rate) или число импульсов (counts) за заданный интервал времени (gate time), и у каждого интервала скорости счета или числа импульсов строится столбец, высота которого соответствует количеству измерений (frequency), в которых наблюдалась скорость счета или число импульсов, входящие в этот интервал.
Я провел опыт по многократному измерению радиационного фона в квартире - число измерений N = 61, среднее значение скорости счета 50,61 CPM, стандартное отклонение средней скорости счета 0,89 CPM:
![измерение радиации](/sites/default/files/GeigerCounter_hyst.png)
Файл с результатами измерений можно загрузить здесь.
Гистограмма для скоростей счета:
![гистограмма скоростей счета](/sites/default/files/GeigerCounter_chart.png)
Также я провел измерения в частном доме в деревне Еремино недалеко от Гомеля - число измерений N = 80, среднее значение скорости счета 52,99 CPM, стандартное отклонение средней скорости счета 0,86 CPM:
Файл с результатами измерений можно загрузить здесь.
Гистограмма для скоростей счета:
![гистограмма скоростей счета](/sites/default/files/GeigerCounter_chart_Eremino.png)
Выполнение одного измерения.
Если мы проводим одно измерение числа импульсов $N$ за достаточно длительный интервал времени $T$, то доверительный интервал, в котором с вероятностью 95 % находится истинное число импульсов, можно определить как $N \pm \sqrt{N}$ . Относительная погрешность полученного значения уменьшается с ростом измеренного числа импульсов, так как она равна $1 \over{\sqrt{N}}$ . Такая же относительная погрешность будет и у измеренной скорости счета $n = {N\over{T}}$ .
Погрешность из-за "мертвого" времени счетчика
Для счетчика Гейгера при измерении высокого радиационного фона существует проблема, связанная с наличием у счетчика "мертвого" времени. После попадания гамма-частицы в счетчик в течение некоторого интервала времени ("мертвого" времени счетчика - dead-time) он не сможет детектировать попадание новой частицы. Из-за этого наблюдаемая скорость счета $N_{набл}$ оказывается несколько меньше истинной $N_{ист}$. Ситуация ухудшается тем, что попадание новой частицы не только не детектируется, но и продлевает "мертвое" время.
Связь между наблюдаемой и истинной скоростями счета определяется выражением:
$N_{набл} = N_{ист} e^{-N_{ист}\tau}$ , где $\tau$ - "мертвое" время счетчика (20 мкс для старых моделей).
Следует отметить, что это уравнение трансцендентное, т.е. его нельзя записать в виде $N_{ист}=...$.
Космические лучи
Одной из причин возникновения фоновых разрядов в счетчике Гейгера являются мюоны. Детектирование этих частиц - не менее интересный процесс, чем поиск радиоактивных артефактов.
Экспериментальная проверка работоспособности дозиметра и приложения GeigerCounter
измерение уровня радиоактивности немецкого компаса времен ВМВ
Я владею немецким компасом, у которого на кончик стрелки и на метки циферблата нанесен светящийся состав, содержащий радий-226.
внешний вид компаса
![компас Вермахта](/sites/default/files/compass.jpg)
Результаты многократных измерений (N=15) показали, что средняя скорость счета дозиметра, расположенного вблизи компаса, составила 275,4 ± 4,24 CPM.
измерение ионизирующего излучения компаса
![ионизирующее излучение компаса](/sites/default/files/GeigerCounter_compass_1.jpg)
Естественный радиационный фон составил 52,2 ± 1,67 CPM.
Таким образом, превышение уровня излучения от компаса составило 5,3 раза.
измерение уровня естественного радиационного фона
![GeigerCounter](/sites/default/files/GeigerCounter_0.png)
В учебной лаборатории моего университета имеются три тахометра, использовавшиеся на самолетах Ан-2.
измерение уровня радиоактивности тахометра из учебной лаборатории
![тахометр](/sites/default/files/tachometer_0.jpg)
Результаты многократных измерений (N=15) показали, что средняя скорость счета дозиметра, расположенного вблизи тахометра, составила 4082,33 ± 17,20 CPM.
измерение ионизирующего излучения тахометра
![GeigerCounter](/sites/default/files/GeigerCounter_tachometer_1.jpg)
Также я экспериментально оценил возможность экранирования ионизирующего излучения различными материалами.
Электромагнитные помехи
Следует заметить, что на дозиметр оказывают мешающее воздействие источники электромагнитного излучения, например, мобильные телефоны. Я провел опыт, расположив ВЧ-модуль мобильного телефона над счетчиком Гейгера и осуществив звонок с этого телефона. При наборе номера дозиметр "трещал" периодически (в такт импульсам излучения телефона (этот характерный звук мы слышим в динамиках колонок компьютера, если рядом лежит мобильный телефон), а в процессе дозвона - непрерывно:
![воздействие телефона на дозиметр](/sites/default/files/my_dosimeter_mobile.png)
1 - импульс от частицы ионизирующего излучения;
2 - шум;
3 - набор номера;
4 - дозвон до абонента.
Импульсы помехи от телефона:
![помехи от телефона](/sites/default/files/my_dosimeter_mobile_zoom.png)
Как видно из осциллограммы, период импульсного сигнала, регистрируемого дозиметром, составляет 1/44100*203 ~ 4,6 мс.
Помеха воздействовала на дозиметр при удалении телефона на несколько сантиметров от счетчика Гейгера.
Альтернативные подходы к подсчету импульсов, поступающих со счетчика Гейгера
Подсчет импульсов от счетчика Гейгера, подключенного к звуковой карте компьютера, с помощью специализированных программ
Для счетчика Гейгера CDV-700 или другого счетчика с импульсным выходом, подключаемым к линейному входу звуковой карты, существует программа CDV Counter.
Подсчет импульсов от счетчика Гейгера, подключенного к звуковой карте компьютера, с помощью MATLAB
A. A. Azooz
В статье Operating a Geiger–Müller tube using a PC sound card, опубликованной в European Journal of Physics 30 (2009), описывается использование MATLAB для захвата данных со звуковой карты, к линейому входу которой подключен счечик Гейгера. Автор статьи - профессор Aasim Abdulkareem Azooz (университет Мосула, Ирак).
Статью в PDF-формате можно прочитать по ссылке https://foxylab.com/Geiger_Azooz.pdf (568 Кбайт).
В статье указывается, что трубки Гейгера и высоковольтные источники относительно дешевы и широко доступны в большинстве лабораторий, но счетчики импульсов на так доступны, особенно в разивающихся странах. Использование звуковой карты компьютера для подсчета импульсов с трубки Гейгера-Мюллера обеспечивает как высокую частоту оцифровки, так и доступность на любом компьютере.
схема экспериментальной установки
![счетчик Гейгера + звуковая карта + MATLAB](/sites/default/files/Azooz_setup.png)
При параметрах элементов R = 4,7 кОм, C = 100 нФ вырабатываются импульсы величиной около 0,6 В, которые поступают на вход звуковой карты.
Программная обработка сигнала на входе звуковой карты осуществляется с помощью программного пакета MATLAB.
Для детектирования импульсов при этом используются два критерия:
1 - напряжение сигнала превышает заданный лимит (это необходимо для устранения влияния шума и резко уменьшает загрузку процессора, предел задан равным 0,4 В, он может быть изменен в строке 21 кода программ GM1 и GM2):
![импульс со счетчика Гейгера + MATLAB](/sites/default/files/Azooz_limit.png)
2 - значения напряжения слева и справа от рассматриваемой как пик импульса точки должны быть меньше напряжения в этой точке (это позволяет уменьшить "мертвое " время счетчика Гейгера и учитывать импульс, наложившийся на предыдущий импульс, как отдельный):
![счетчик Гейгера + перекрывающиеся импульсы](/sites/default/files/Azooz_overlap.png)
Сравнение вида импульса на осциллографе и построенного в MATLAB показывает их хорошее совпадение по форме:
![импульс со счетчика Гейгера](/sites/default/files/Azooz_pulse.png)
Я тоже провел эксперименты по обработке импульсов от своего DIY-дозиметра, подключенного к аудиоразъему ноутбука, в MATLAB. Подробнее об этих экспериментах можно прочитать здесь.
Подсчет импульсов от счетчика Гейгера, подключенного к параллельному порту компьютера, с помощью специализированных программ
Fernando Arqueros
В статье Studying the statistical properties of particle counting with a very simple device, опубликованной в European Journal of Physics 25/2004 описывается подключение трубки Гейгера к параллельному порту персонального компьютера. Авторы статьи - F. Arqueros, F. Blanco, B. Jim´ enez de Cisneros (университет Комплутенсе, Мадрид - крупнейший вуз Испании, основан в 1499 году).
Статью в PDF-формате можно прочитать по ссылке https://foxylab.com/Geiger_Arqueros.pdf (154 Кбайт).
В статье описывается подключение трубки Гейгера к входной линии (11) LPT-порта через схему для укорочения импульса:
![подключение трубки Гейгера к LPT-порту](/sites/default/files/Arqueros_LPT.png)
Для укорачивания импульса используется дифференцирующая RC-цепочка, которая превращает входной прямоугольный импульс в экспоненциальный выходной.
Для детектирования импульсов можно использовать простую программу на BASIC:
10 DEF SEG=0:P=PEEK(1032)+256*PEEK(1033) ’Localize port direction
20 WAIT P+1,128:PRINT TIMER ’Wait for signal, annotate arriving time
30 IF INKEY$=”z” THEN STOP ELSE GOTO 20 ’Repeat loop and stop control
Число 128 в строке 20 в команде WAIT соответствует использованному выводу 11 параллельного порта (числа 64, 32, 16 и 8 соответствовали бы выводам 10, 12, 13 и 15 соответственно).
Эта программа печатает моменты времени t1, t2, ... , tN, в которые детектировался разряд в трубке Гейгера.
Подсчет импульсов от счетчика Гейгера с помощью LabVIEW
В статье Computer based radioactivity measurement with acquisition and monitoring radiation data using LabVIEW, опубликованной в 2008 году, описывается подсчет импульсов счетчика Гейгера с помощью LabVIEW. Авторы статьи - Masudul Hassan Quraishi, Md. Aminul Hoque, Anisa Begum, Mohammad Jahangir Alam (университет инжиниринга и технологий в городе Дакка, Бангладеш).
Статью в PDF-формате можно прочитать по ссылке https://foxylab.com/Geiger_Quraishi.pdf (2,84 Мбайт).
схема экспериментальной установки
![LabVIEW + счетчик Гейгера](/sites/default/files/LabVIEW_radiation.png)
Недостатком такого метода является необходимость наличия специализированной подключаемой к компьютеру DAQ-карты, которая "захватывает" импульсы с детектора, подключенного к трубке Гейгера.
Применение счетчика Гейгера в качестве генератора случайных чисел
Основополагающими работами по использованию лабораторного радиоактивного источника в качестве генератора случайных событий можно считать статьи MacLeod A M 1976 года в Am. J. Phys. 44 177-80, 172-6 и 1980 года в Eur. J. Phys. 1 88-97. В этих статьях описано исследование распределения Пуассона, описаны детали схемы счетчика и схемы вывода графических данных на телевизионный экран. Элементная база 1976 года обусловила достаточно громоздкое построение схемы счетчика из 34 интегральных микросхем 74-й серии.
F. J. Mulligan
В статье F. J. Mulligan 1987 года Letters and comments в Eur. J. Phys. 8 53-57 описана замена этой сложной схемы двумя вентилями И-НЕ и микросхемой 6522 VIA:
![счетчик импульсов с трубки Гейгера](/sites/default/files/Mulligan_6522.png)
Статью в PDF-формате можно прочитать по ссылке https://foxylab.com/Geiger_Mulligan.pdf (261 Кбайт).
Микросхема 6522 Versatile Interface Adapter (VIA) является контроллером портов ввода-вывода для микропроцессоров серии 6502 (параллельный ввод-вывод, таймеры, регистр сдвига для последовательного ввода-вывода данных). Она содержит 20 линий ввода-вывода и 4 управляющих линии.
Продолжение следует