Segur que has vist moltes vegades, especialment a les pel·lícules, sèries o documentals, el famós comptador Giger, per mesurar la radiació ionitzant. Doncs bé, has de saber que tu mateix en pots crear un utilitzant Arduino. Un projecte de ciència molt interessant amb què aprendràs sobre aquests dispositius i també podràs fer mesuraments a la teva zona.
Així que, anem allà…
Què és un comptador Geiger?
Per als que encara no ho sàpiguen, un comptador Geiger, també conegut com a tub Geiger-Müller, és un instrument dissenyat per detectar i mesurar la radioactivitat ionitzant. És una eina fonamental en camps com la física nuclear, la medicina nuclear i la protecció radiològica. La seva funció principal és comptar les partícules ionitzants, com les partícules alfa, beta i els raigs gamma, que són emeses per materials radioactius, d'aquí el nom: comptador.
Funcionament
El funcionament del comptador Geiger es basa en un principi simple però efectiu: la ionització d'un gas. Per això, es compon de les següents parts fonamentals:
- Tub Geiger-Müller: el cor del comptador és un tub metàl·lic cilíndric amb un elèctrode central de filferro fi. L'espai entre el cilindre i el filferro és ple d'un gas noble, com l'argó, a baixa pressió.
- Generador d'alt voltatge: s'aplica un voltatge alt entre el cilindre i el filferro, creant un fort camp elèctric. Quan una partícula ionitzant penetra al tub, xoca amb les molècules de gas, arrencant electrons i creant ions positius. Els electrons alliberats són accelerats pel camp elèctric i col·lisionen amb altres molècules de gas, creant més ions en un procés anomenat allau. Aquesta allau delectrons produeix un breu pols de corrent elèctric que pot ser detectat i amplificat per un circuit electrònic.
- Comptador: el circuit electrònic compta aquests polsos i mostra el resultat en un display, indicant el nombre de partícules detectades en un interval de temps determinat. És a dir, cada pols elèctric generat per una allau representa la detecció d‟una partícula ionitzant. El circuit electrònic compta aquests polsos i els mostra en un display, proporcionant una mesura de lactivitat radioactiva.
És important destacar alguns detalls addicionals, tingues en compte que les partícules radioactives tenen prou energia com per arrencar electrons als àtoms de gas, és a dir, generant ions positius i per altra banda els electrons lliures. Quan els electrons alliberats són accelerats pel camp elèctric cap a l'ànode (filferro central), durant l'allau, es genera una reacció que continua, cosa que mostraria un mesurament mantingut. Per evitar això i que faci mesuraments precisos a cada instant, es realitza un procés d'extinció, evitant que la càrrega elèctrica es torni contínua. Una de les pràctiques més habituals per a aquesta extinció és afegir una petita quantitat de gas halogen per absorbir els electrons i ions, recuperant així l'estat del tub per al proper mesurament.
Opcions disponibles per crear el comptador Geiger amb Arduino
Un cop saps què és un comptador Geiger i en comprens el funcionament, el següent és conèixer com pots muntar el teu propi dispositiu per mesurar radiació ionitzant del teu entorn de manera fàcil, barata i precisa.
En Amazon tens un d'aquests tubs ja creats, en un mòdul compatible amb Arduino, cosa que facilita molt les coses. A més, comprar aquests sensors o tubs per separat no és senzill i són cars, pots trobar-ne alguns de l'època soviètica de segona mà per la xarxa, però el millor és comprar aquest:
també hi interessants kits per muntar, amb tot allò necessari, el que pot ser de gran ajuda, i per als que pots crear la teva pròpia carcassa mitjançant impressió 3D i així que tingui un format més compacte i semblant als comercials:
I, si ets un manetes del DIY i vols soldar els components des de zero, pots aconseguir aquest altre:
Més endavant també analitzarem com muntar-lo i programar-lo…