Stap 2: Inzicht in de buis van de Geiger-Circuit en het opbouwen van een hoge voedingsspanning
Eerst, moet u te verwerven sommige Geiger-Müller buizen (ten minste 2 als u wilt bouwen van een cosmic ray detector). Ik koos de SBM 20 buizen voor elke $25, omdat ik kon ze off van Amazon bestellen, maar bent u bereid om een kans op Ebay, kunt u vergelijkbare buizen in de prijsklasse van $10-$20. Leuk feit: ik lees dat heel wat van deze buizen werden gemaakt door de Sovjet-Unie tijdens de koude oorlog.
Op een hoog niveau, Geiger-Müller buizen werken als volgt: de buis is gevuld met een inert gas zoals Helium en Argon (dit zijn voorbeelden van edelgassen die onwaarschijnlijk reacties ondergaan). Wanneer een inkomende energierijke deeltjes entires de buis, sommige van het gas kan worden geïoniseerd. Ten minste een paar honderd volt worden toegepast in de buis, en de resulterende veldsterkte (Onthoud dat elektrisch veld is een functie van de toegepaste spanning) zorgt ervoor dat positieve ionen toewerken naar de kathode van de buis en de vrije elektronen te drijven naar de anode. Als deze ionen en elektronen verplaatsen, als het elektrische veld sterk genoeg is, zal ze veroorzaken verdere botsingen en daarom verder ionisatie gebeurtenissen in de buis. De ionisatie van het gas duurt op voorschrift van een paar microseconden, en wanneer de elektronen van de buis anode draad een huidige puls bereiken (die in ons geval we meten als een ruwweg 1,5 volt puls) kunnen wij verwerken de resulterende signaal als een hit. Op dit punt is er een hoge positieve lading in de buurt van de anode (als gevolg van de positieve ionen die er hebben opgebouwd). Dit verzwakt het elektrisch veld en de lawine van ionizations zal worden beëindigd. De buis zal regelen terug in de oorspronkelijke toestand totdat een andere inkomende ionisatie deeltje een lawine weer vertrekt.
(Opmerking: lawine beeld van http://en.wikipedia.org/wiki/Townsend_discharge)
We moeten de GM-buis voorzien van een hoog voltage over de anode en de kathode voor dit proces aan kick off. Om dit te doen, zal ik gebruiken boost converter circuits die ik gevonden hier. (Je ziet mijn relevante circuits in een opgenomen afbeelding op deze pagina). De ' 555 timer in astable modus is geschakeld zodanig dat het output pulsen op het Q uitgang Pins. C1, D1, R1 en R2 die alle controle de amplitude van de pulsen, maar voor onze toepassing die ik geloof niet dat de waarden die u selecteert zal teveel materie. Wanneer zal de ' 555 timer uitgangen een positieve impuls bij Q, de transistor Q2 gekoppeld aan Q turk op, waardoor de huidige stroom door de spoel. Op een bepaald moment, de spanning bij Q1 van gate zal stijgen genoeg Q1 inschakelen. Wanneer Q1 ingeschakeld wordt, de resetpin van de ' 555 zal worden geactiveerd (Let op dat er actieve laag). Dit zorgt ervoor dat de output op Q om terug te gaan laag, waardoor Q2 om af te sluiten. Wanneer Q2 uitgeschakeld, de spoel zal doen wat inductoren doen: proberen om de stroom die was eerder erdoorheen stroomt. De spanning over de spoel zal spike en een uitbarsting van stroom zal stroom door de spoel, door diode 2 (de diode verhindert een stroom van achteruit stroomt en beschadiging van de spoel) en in de C2, waar een hoge spanning zullen accumuleren. R5 is een potentiometer. Degene die ik koos varieert van 0 tot 100 Ohm. De waarde van R5 bepaalt het punt waarop Q1 is ingeschakeld, die beurtelings bepaalt hoeveel huidige de spoel zal trachten te behouden en daarom hoe groot een piek spanning beleeft. Kortom bepaalt de potentiometer van waarde welk spanningsniveau u zult bereiken. Als u mijn circuit precies te volgen, te u kunnen bereik van ongeveer 30 volt tot 500 volt opgeslagen in C2.
Opmerking: in plaats van met behulp van een ' 555-timer (die mijn professor verouderd) genoemd, kan in plaats daarvan kunt u een pin van de uitvoer van een micro-controller voorzien van pulsen (PWM).
Het is belangrijk dat alle onderdelen die zal worden blootgesteld aan hoge spanning op de juiste wijze worden beoordeeld. Hier zijn de belangrijkste onderdelen die we voor de levering van HV en hun Digikey aanbiedingen gebruiken.
' 555: LMC555CMX ($1,07 elke)
Diode D2: 641-1018-1-ND (1 KV, 1 Amp) ($0.27 elke)
HV condensatoren (C2, C3): 709-1039-1-ND (1 KV) ($0.48 elke)
Spoel: 445-3823-ND (10 MH, 410 mA, 3.41 Ohm) ($3.02 elke)
Potentiometer: CT2154-ND ($5.34 elke)
De andere weerstanden, condensatoren en diodes verslaafd aan de ' 555 zal niet worden blootgesteld aan hoge spanning en daarom kunt u meer op de plank onderdelen.
Enkele belangrijke opmerkingen over het opsporen van fouten:
De stroom die de GM buizen is zeer klein. Als u probeert te meten van de spanning na de diode met een standaard multimeter of oscilloscoop, uw multimeter/oscilloscoop laadt het circuit en u zal niet zitten kundig voor detecteren van de hoogspanning! Ik heb rond dit door het meten van * vóór * D2. Er is een lagere impedantie op dit punt van het circuit en daarom zal u zitten kundig voor zien de hoogspanning op een standaard oscilloscoop. Een andere benadering zou zijn om een zeer grote weerstand (volgorde 1 Giga-ohm en plaats het in serie met uw oscilloscoop).
Als u fouten opspoort, beginnen met de potmeter wendde zich tot zijn laagste waarde, en vervolgens langzaam olMeeting en Bekijk de resulterende spanning. Als er zou kunnen een punt waarop de spanning plotseling druppels neer opnieuw, het zijn dat een van uw onderdelen (dubbel te controleren ontbreekt dat alles goed zit soldeerder en dat uw componenten nominaal voor hoog genoeg spanning en huidige). Het kan ook zijn dat uw meettoestel nog teveel het circuit wordt geladen.
Vervolgens zullen we kabellengte tot de buizen op de HV-levering!
