「電路分享」世界上最小的蓋革計數(shù)器

它可能不是最小的，也不是真正的蓋革計數(shù)器（沒有蓋革管，它不計數(shù)），但每當(dāng)有足夠能量的粒子撞擊微型PIN光電二極管時，這個非常小的輻射探測器就會閃爍LED。這個小型探測器用一個2磁共振源（使用一個舊的沉降掩體蓋革計數(shù)器和測試源作為參考）每秒發(fā)出1個脈沖。這種靈敏度足以確定燈籠罩是放射性的還是礦物樣品是鈾。最重要的是，它的小尺寸使它不引人注意！一個典型的釷燈罩每兩秒鐘發(fā)出一次閃光。釷化的焊條大約每10秒閃爍一次，而弱凡士林玻璃大理石每45秒只進(jìn)行一次計數(shù)，因此探測器對于較弱的光源變得不切實(shí)際。更大的PIN二極管是提高靈敏度的最簡單方法。

該電路設(shè)計為幾乎不消耗電力，這樣探測器就可以在沒有電源開關(guān)的情況下長時間工作。當(dāng)LED不閃爍時，總的電流消耗只有3uA，這使得wimpy型10A（30mA小時）的電池使用壽命超過一年。由于背景輻射，LED的隨機(jī)閃爍可能會縮短壽命。普通的9伏矩形電池幾乎不會受到影響。

當(dāng)粒子撞擊PIN二極管時，2N4417的柵極上會出現(xiàn)微小的正脈沖。這些脈沖被2N4117和MPSA18放大，并應(yīng)用到雙晶體管單穩(wěn)態(tài)閃光燈上。2N4117通過選擇源中的1兆歐電阻器進(jìn)行偏置，使漏極至少比源高幾伏。漏極是直流耦合到MPSA18，它應(yīng)該有幾伏從集電極到****極。因?yàn)榈谝粋€晶體管的臨界電壓很小，所以第一個脈沖很小。2N4401由兩個串聯(lián)的62兆歐電阻器和接地3兆歐的電阻器偏置，因此閃光器電路處于閃爍的邊緣。如果3兆歐太大，LED將持續(xù)閃爍，如果3兆歐太小，電路將不靈敏。也可以使用其他高值電阻，但電阻值應(yīng)遠(yuǎn)高于1兆歐，并且選擇的比率應(yīng)確保閃光燈容易被放大脈沖觸發(fā)。當(dāng)閃光燈沒有點(diǎn)亮LED時，它不會消耗大量的電流，所以靜態(tài)電流是由前兩個放大器級產(chǎn)生的，只有大約3uA。

這個“蓋革”計數(shù)器像蓋革管探測器一樣閃爍LED，LED和電阻器上連接的水晶耳機(jī)會發(fā)出咔噠聲，就像蓋革計數(shù)器一樣，但檢測機(jī)制明顯不同。主要的不同點(diǎn)在于PIN二極管通常將整個粒子的能量轉(zhuǎn)換成一個脈沖，因此脈沖高度可以用來確定粒子的初始能量。（我應(yīng)該提到高能伽馬射線可以穿過PIN二極管而不會損失所有能量。脈沖會很大，但不一定代表真正的能量。伽馬射線探測器通常使用大塊的材料來捕捉整個粒子。）復(fù)雜的探測器按振幅對脈沖進(jìn)行分類，并可以確定是什么元素產(chǎn)生了脈沖，但這種簡單的探測器只需尋找高于某個水平的脈沖。

必須遵守某些預(yù)防措施，以使一個工作單位。首先，PIN二極管對光非常敏感，必須保持在完全黑暗的環(huán)境中。我甚至有一個問題，光通過主體的發(fā)光二極管，即使它是安裝在一個單獨(dú)的隔間！我最終在PIN二極管的背面涂上了黑色的“液體膠帶”，并添加了一個內(nèi)部遮光罩。電路對電場也非常敏感，必須屏蔽。因?yàn)楦鞣N各樣的原因，我決定用米諾克斯的相機(jī)做什么都不做！它不透光，但不提供電屏蔽。第一步是將PIN二極管粘在外殼的一端，并以薄銅電路板材料的形式添加內(nèi)部屏蔽?？珊附饘俨部梢浴?/span>

這種施工技術(shù)可稱為“瓶中之船”法。別開玩笑，這個小玩意的構(gòu)造需要很多技巧！電池座是首先建造的，使用了一個AA電池支架的彈簧的一部分，另一端是一塊PCB材料。印刷電路板材料形成了正連接，是通過用研磨切割輪在電路板中間蝕刻一塊焊盤，并在隔離區(qū)域的中間鉆一個孔來做紅線。持有紅色導(dǎo)線的焊料形成了電池的正極端子。一旦電池腔被制造出來，電路中的閃光器部分似乎可以安裝在正上方的小空腔中。它做到了，只是勉強(qiáng)。這個位置看起來不錯，因?yàn)楣饩€可以通過LED主體進(jìn)入。PIN光電二極管位于上圖左側(cè)，F(xiàn)ET和MPSA18位于同一腔體中。沒有顯示的是黑色的“液體膠帶”，我滴在光電二極管上，兩條電線從閃光燈部分通過，以阻擋更多的光線。此外，還增加了一個電屏蔽，通過在電子設(shè)備上方添加一個金屬板，用一根電線將其連接到地上，從而完全屏蔽電子設(shè)備。安裝蓋時，此護(hù)罩固定到位。這個放大器非常靈敏，PIN二極管的微小外露部分吸收電場。在電視機(jī)、電腦等產(chǎn)生的大電場附近，該裝置將無法正常工作。

該電路說明了如何使用PIN二極管獲得蓋革計數(shù)器般的脈沖，更實(shí)用的封裝安排將使結(jié)構(gòu)更容易。我計劃把這個秘密探測器帶到沃爾瑪和其他商店尋找放射性的燈籠罩、礦物質(zhì)等。