Diy自制核辐射放射强度计Arduino盖格计数器

  • 发布于2018-10-16
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最近辐射挺热门,刚好在研究Arduino,网上看到有网友折腾出一个核辐射当量记,包含一个盖革计数器,Arduino uno,和一个1602液晶显示器(IIC1602),所以搬过来学习下。

感谢作者的分享,原文链接 https://www.arduino.cn/thread-18424-1-1.html


 

       盖革计数器是一种专门探测电离辐射(α粒子、β粒子、γ射线和X射线)强度的记数仪器。由充气的管或小室作探头,当向探头施加的电压达到一定范围时,射线在管内每电离产生一对离子,就能放大产生一个相同大小的电脉冲并被相连的电子装置所记录,由此测量得单位时间内的射线数。

 

         这块改革计数器有一个vin口发出中断信号,接Arduino中断0口,当有射线粒子射入盖革计数管时,触发一个中断,以此来统计辐射强度,换算关系如下

 

151CPM=1uSv/h(也就是说在一定时间内151个脉冲等效辐射强度1uSv/h),那么我们可以写出公式:辐射强度=计数个数/151,与此同时在我国的核辐射标准中

1、放射性工作人员:20mSv/年(10μSv/小时)

2、一般公众人员:1mSv/年(0.52μSv/小时)

通过这一数据我们可以做出能够显示出当前环境的辐射强度是否有害的仪器


淘宝上买到的盖革计数管。

 

测量好尺寸用激光切割机切出亚克力

 


IIC1602液晶


 

用热熔胶和螺丝固定在亚克力板上

 


把亚克力板固定在计数器后面,连接好IIC和电源,此时硬件部分完成

 

下面开始代码部分:

void setup()
{
  counts = 0;
  cpm = 0;    //计数
  multiplier = MAX_PERIOD / LOG_PERIOD;      //calculating multiplier, depend on your log period
  //Serial.begin(9600);
  attachInterrupt(0, tube_impulse, FALLING); //中断为下降沿触发
 
  //////////////////
  lcd.init();                     
 
  // 输出到屏幕
  lcd.backlight();
  lcd.setCursor(5, 0);
  lcd.print("Boot...");  //写一个开机boot加载的画面,然而这是过度用的。
   lcd.setCursor(0, 1);
  for(int i=0;i<16;i++)
  {
  lcd.write(0xff);
  delay(250);
  }
}
 
void loop()
{
  unsigned long currentMillis = millis();
  if (currentMillis - previousMillis > LOG_PERIOD) {
    previousMillis = currentMillis;
    cpm = counts * multiplier;//得出技术次数
    usv = float(cpm) / 151;//带入公式计算出辐射强度
    lcd.clear();//清屏
    lcd.print("CPM=");
    lcd.print(cpm);//输出cpm值
    lcd.setCursor(0, 1);//第二行
    lcd.print(usv);
    lcd.print(" uSv/h");//输出强度值
    counts = 0;//复位
    if (usv >= 10)
    {
      lcd.setCursor(9, 0);
      lcd.print("Danger!");//如果辐射大于10则显示危险
      delay(10);
    }
    else if (usv < 10 && usv >= 0.52)
      {
        lcd.setCursor(10, 0);
        lcd.print("Unsafe");//在0.52-10这个范围显示不安全
        delay(10);
      }
      else if (usv < 0.52)
        {
          lcd.setCursor(10, 0);
          lcd.print("Safety");//在这个值以下显示安全
          delay(10);
        }
      }
 
}

下载程序后,开始了预设的启动画面(启动画面的设置是因为上电后脉冲数还未统计出会显示空白,所以做一个boot起过度的效果,你把它当成装逼也可以)

 

然后显示出了核辐射强度,以及当前的危险程度

 

那么用什么可以测试辐射较强的东西呢,生活中处处都有辐射,如建筑上用的花岗岩就含有微量的铀,为此测试,购买了镭矿石来做辐射源 
别看这个石头和一般岩石没什么区别,它会放出极强的伽玛和阿尔法射线,(我这里打不出来就用a表示阿尔法y代表伽玛),a射线即是高速运动的氦原子核,不能穿过皮肤和纸张,对人无害,但y射线就有极强的穿透性,射入人体后,能够打断人染色体中的DNA片段,若DNA重组失败则细胞死亡,但若重组成功就会变异,多数情况下是死亡,但成功变异的则变为癌细胞,正常健康人体内有癌细胞,但在体内形成病灶也就是肿瘤了,所以应该注意我们身边的辐射源,赶快做一个测测身边的辐射吧!

这里用到的所有东西淘宝都能买到,下面贴上核辐射的一些常用转换单位
一、国际标准(我国执行此标准)1990 年
1、放射性工作人员:20mSv/年(10μSv/小时)
2、一般公众人员:1mSv/年(0.52μSv/小时)
二、单位换算等知识:
1μSv/h=100μR/h 1nc/kg.h=4μR/h
1μR=1γ(原核工业找矿习惯用的单位)
放射性活度:
1Ci=1000mCi
1mCi=1000μci
1Ci=3.7×1010Bq =37GBq
1mCi=3.7×107Bq =37MBq
1μCi=3.7×104Bq=37KBq
1Bq=2.703×10-11Ci=27.03pci
照射量: 1R=103mR=106μR 1R=2.58×10-4c/kg
吸收计量: 1Gy=103mGy=106μGy 1Gy=100rad 100μrad=1μGy
计量当量: 1Sv=103mSv=106μSv 1Sv=100rem 100μrem=1μSv
其他: 1Sv 相当1Gy 1 克镭=0.97Ci ≈1Ci
氡单位: 1Bq/L=0.27em=0.27×10-10Ci/L
三、放射性同位素衰变值的计算:
A=A0eλ
-t t=T1/2; A0 已知源强 A 是经过时间后的多少根据放射性衰
变计算表查表计算
四、放射源与距离的关系:
放射源强度与距离的平方乘反比。
X=A.г/R2 A:点状源的放射性活度; R:与源的距离;г:照射量率常

注:Ra—226 (t 1608 年 ) г=0.825 伦.米2/小时.居里
Cs—137 (t 29.9 年 ) г= 0.33 伦.米2/小时.居里
Co—60 (t 5.23 年 ) г=1.32 伦.米2/小时.居里

一、国际标准(我国执行此标准)1990 年
1、放射性工作人员:20mSv/年(10μSv/小时)
2、一般公众人员:1mSv/年(0.5μSv/小时)
二、单位换算等知识:
1R=2.58×10-4C•kg-1。
1μR=0.258nC•kg-1 1nc•kg-1=3.876μR≈4μR
1μR≈1γ(原核工业找矿习惯用单位已废除)
放射性活度: 1Ci=1000mCi 1mCi=1000μci 目前使用的活度为:Bq
1Ci=3.7×1010Bq =37GBq
1mCi=3.7×107Bq =37MBq
1μCi=3.7×104Bq=37KBq
1Bq=2.703×10-11Ci=27.03pci
照射量: 1R=103mR=106μR
1R=2.58×10-4c/kg 1μR=0.258nC•kg-1
1nC•kg-1=3.876μR≈4μR
目前以上两个单位都在使用
照射量率: C/kg•h ;mC/kg•h ;μC/kg•h ;nC/kg•h
R/h ; mR/h ; μR/h
吸收剂量: 1Gy=103mGy=106μGy 1Gy=100rad ( rad 旧单位已废除)
100μrad=1μGy
目前使用的吸收剂量单位为:Gy;mGy;μGy
吸收剂量率:Gy/h ;mGy/h ;μGy/h
用于辐射防护单位:
剂 量当量: 1Sv=103mSv=106μSv 1Sv=100rem ( rem 旧单位已废除)
100μrem=1μSv

目前使用的剂量当量单位为:Sv ;mSv ;μSv
剂量当量率: Sv/h ; mSv/h ;μSv/h
其他: 1Sv 在特定条件下相当于1Gy , 1μSv/h 在特定条件下相当于100μR/h ,
1 克镭=1Ci
氡单位: 1Bq/L=0.27em=0.27×10-10Ci/L
三、放射性同位素衰变值的计算:
A=A0e-λt t=T/2 ; A0 已知源强 A 是经过时间后的多少
根据放射性衰变计算表查表计算
放射性屏蔽:
不同物质的减少一半和减少到1/10 值(cm)
放射源铅 铁 混凝土
减半 1/10 减半 1/10
减半 1/10
铯—137 0.65 2.2 1.6 5.4 4.9 16.3
铱—192 0.55 1.9 1.3 4.3 4.3 14.0
钴—60 1.10 4.0 2.0 6.7 6.3 20.3
四、放射源与距离的关系:
放射源强度与距离的平方乘反比。
X=A.г/R2 A:点状源的放射性活度; R:与源的距离;г:照射量率常数
注:Ra—226 (t 1608 年 ) г=0.9 伦.米2/小时.居里
Cs—137 (t 30 年 ) г= 0.33 伦.米2/小时.居里
Co—60 (t 5.23 年 ) г=1.32 伦.米2/小时.居里
ppm 是原核工业用的含量单位,已不使用。


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