เครื่องตรวจจับรังสีอย่างง่าย

Send

ฉันตัดสินใจใช้ห้องไอออไนเซชันขนาดเล็กกับแอมพลิฟายเออร์ปัจจุบันที่สร้างขึ้นจากทรานซิสเตอร์คอมโพสิตเป็นเซ็นเซอร์

แต่เมื่อฉันเชื่อมต่อฐานของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตเข้ากับสายเซ็นเซอร์โดยตรงกระแสของคอลเล็คเตอร์ก็ขาดไปในทางปฏิบัติ ฉันคาดว่าจะเห็นกระแสรั่วไหลเนื่องจากฐานลอยและได้รับหมื่น ฉันไม่ทราบว่าทรานซิสเตอร์ npn แบบผสมทั้งหมดนั้นดีเท่า MPSW45As เหล่านี้หรือไม่ แต่กระแสรั่วไหลนั้นต่ำอย่างน่าประหลาดใจและกำไรก็ดูสูงมากอาจจะ 30,000 ด้วยกระแสฐานของ picoamperes หลายสิบ (ฉันตรวจสอบอัตราขยายด้วยตัวต้านทานการทดสอบที่มีความต้านทาน 100 MΩเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานที่มีแรงดันเอาต์พุตที่ปรับได้)

ทันใดนั้นฉันเห็นโอกาสที่จะใช้ส่วนประกอบทั่วไปเหล่านี้เพื่อสร้างเซ็นเซอร์ที่ละเอียดอ่อนอย่างแท้จริง ฉันเพิ่มทรานซิสเตอร์ตัวอื่นตามที่แสดงด้านล่าง

ใครต้องการตัวต้านทานไบแอส? ฉันใช้กระป๋องที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 ซม. โดยมีรูที่ด้านล่างสำหรับสายอากาศและอลูมิเนียมฟอยล์ที่คลุมส่วนเปิด ฉันรู้ได้อย่างรวดเร็วว่าตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับฐาน 2N4403 (10 kΩ) เป็นความคิดที่ดีในการป้องกันความเสียหายจากการลัดวงจร ประสิทธิภาพของวงจรนี้ยอดเยี่ยมมากมันตรวจจับได้ง่ายว่าทอเรียมโคมไฟของโคลแมนตาราง! ดังนั้นทำไมไม่เพิ่มทรานซิสเตอร์ประกอบอื่น? ดูเหมือนไร้สาระ แต่นี่คือสิ่งที่ฉันสร้างขึ้น:

ฉันใช้แรงดันไฟจ่าย 9 V แต่ขอแนะนำให้ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าเล็กน้อยเพื่อให้มีศักยภาพเพียงพอในห้องไอออไนเซชัน มีการเพิ่มตัวต้านทานเพื่อป้องกันการลัดวงจรโดยไม่ได้ตั้งใจซึ่งสามารถทำลายทรานซิสเตอร์หรือแอมป์มิเตอร์ได้อย่างรวดเร็ว ในระหว่างการใช้งานตามปกติจะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการทำงานของวงจร

วงจรนี้ใช้งานได้ดีจริง ๆ และหลังจากนั้นประมาณ 5-10 นาทีเพื่อทำให้เสถียรมันสามารถตรวจจับตารางแสงที่ระยะทางประมาณสิบเซ็นติเมตร แต่วงจรกลับกลายเป็นความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและการอ่านค่าแอมมิเตอร์เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิในห้องเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ดังนั้นฉันจึงตัดสินใจเพิ่มการชดเชยอุณหภูมิโดยสร้างวงจรที่เหมือนกัน แต่ไม่มีลวดเซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์และเปิดอุปกรณ์วัดระหว่างจุดส่งออกของวงจรทั้งสอง:

มันดูค่อนข้างสับสน แต่จริงๆแล้วมันง่ายมากที่จะทำ วงจรถูกประกอบในกระป๋องเดียวกับที่ใช้ในโครงการด้านบนทรานซิสเตอร์ผลสนาม (JFETs) และทุกส่วนของวงจรถูกติดตั้งบนแผงวงจร 8 ตัว ผู้อ่านที่สนใจจะสังเกตเห็นว่าจริง ๆ แล้วฉันใช้ตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 2.4 kOhm และ 5.6 kOhm แต่ความแตกต่างเหล่านี้ในการจัดอันดับไม่ได้มีบทบาทใหญ่ ฉันยังใช้ตัวเก็บประจุแบบบล็อกที่เชื่อมต่อแบบขนานกับแบตเตอรี่ที่มีระดับความแรงเช่น 10 uF ลวดเซ็นเซอร์เชื่อมต่อโดยตรงกับฐานของทรานซิสเตอร์และผ่านรูเจาะที่ด้านล่างของกระป๋อง วงจรค่อนข้างไวต่อสนามไฟฟ้าดังนั้นจึงเป็นความคิดที่ดีที่จะมีเปลือกเช่นนี้

ปล่อยให้วงจร“ อุ่นเครื่อง” สักครู่หลังจากใช้แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายหลังจากนั้นแอมป์มิเตอร์จะลดลงเป็นค่าที่น้อยมาก หากการอ่านแอมป์มิเตอร์เป็นค่าลบให้เปลี่ยนสายเซ็นเซอร์ไปที่ฐานของทรานซิสเตอร์ตัวอื่นและเปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์ หากแรงดันไฟฟ้าที่สังเกตเห็นได้ลดลงในตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 2.2 kOhm มันอาจเป็นได้ถึงหนึ่งโวลต์พยายามทำความสะอาดทุกอย่างด้วยตัวทำละลายและแห้งสนิท เมื่อการอ่านแอมป์มิเตอร์ต่ำและเสถียรให้นำแหล่งกัมมันตรังสีเช่นมาตรวัดเรืองแสงไปที่หน้าต่างที่หุ้มด้วยกระดาษฟอยล์และการอ่านควรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอลที่มีสเกลถึง 1 V หรือแอมมิเตอร์ที่มีขนาด 100 μAสามารถใช้เป็นอุปกรณ์วัดได้ เครื่องวัดที่แสดงด้านล่างมีการปรับเทียบมาตราส่วนในหน่วยของกัมมันตภาพรังสีและการอ่านค่าประมาณ 2.2 นั้นเป็นผลมาจากกริดของแสง

นี่เป็นเซ็นเซอร์แบบง่ายที่ให้ความไวของมัน! ผู้ทดลองใช้งานสามารถลองใช้ทรานซิสเตอร์ตัวอื่น ๆ เช่นคอมโพสิตที่น่าจะเป็นเช่น MPSA18 หรือแม้กระทั่งแอมพลิฟายเออร์ที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันเช่น CA3080 พร้อมลูปข้อเสนอแนะแบบเปิด

Send