「電路分享」世界上最小的蓋革計(jì)數(shù)器

它可能不是最小的，也不是真正的蓋革計(jì)數(shù)器（沒有蓋革管，它不計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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。可焊金屬箔也可以。

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(jì)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(jì)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。