Прост детектор за радиация

Реших да използвам малка йонизационна камера с усилвател на ток, изградена върху композитен транзистор като сензор.

Но когато свързах основата на композитния транзистор директно към сензорния проводник, токът на колектора на практика липсваше. Очаквах да видя изтичане на ток поради плаващата основа и десетки хиляди печалба. Не знам дали всички композитни npn транзистори са толкова добри, колкото тези MPSW45A, но токът на изтичане беше изненадващо нисък и усилването изглеждаше много високо, може би 30 000, с базов ток от няколко десетки пикоампери. (Проверих усилването с тестов резистор със съпротивление 100 MΩ, свързан към източник на енергия с регулируемо изходно напрежение).

Изведнъж видях възможност да използвам тези конвенционални компоненти, за да направя наистина чувствителен сензор. Добавих още един транзистор, както е показано по-долу

Кой се нуждае от пристрастия резистори ?! Използвах консерва с диаметър около 10 см с отвор в дъното за антенния проводник и алуминиево фолио, покриващо отворената част. Бързо разбрах, че резистор, свързан към база 2N4403 (10 kΩ), е добра идея за предотвратяване на повреди от късо съединение. Ефективността на тази верига беше отлична; тя лесно открива ториевата решетка на лампата Coleman! Така че защо да не добавите друг композитен транзистор? Изглеждаше нелепо, но ето какво изградих:

Използвах захранващо напрежение 9 V, но бих препоръчал да използвате малко по-високо напрежение, за да получите достатъчно потенциал в йонизационната камера. Добавени са резистори за защита срещу случайно късо съединение, което бързо може да повреди транзистор или амперметър. По време на нормална работа те имат малък ефект върху функционирането на веригата.

Тази схема наистина работи добре и след 5-10 минути, необходими за стабилизиране, тя може да открие светеща решетка на разстояние около десет сантиметра. Но веригата се оказа чувствителна към температурни промени и показанията на амперметъра се увеличиха с леко повишаване на температурата в помещението. Затова реших да добавя компенсация на температурата, като изградих една и съща верига, но без сензорна жица, свързана към основата на транзистора, и включих измервателното устройство между изходните точки на двете вериги:

Изглежда малко объркващо, но всъщност доста лесно. Веригата беше сглобена в същата кутия, както се използва в един от проектите, описани по-горе на полеви транзистори (JFETs), а всички части на веригата бяха монтирани на 8-пинова платка. Внимателният читател ще забележи, че всъщност съм използвал резистори със съпротивление 2, 4 kOhm и 5, 6 kOhm, но тези разлики в оценките не играят голяма роля. Използвах и блокиращ кондензатор, свързан успоредно с батерия с рейтинг например 10 uF. Сензорният проводник е свързан директно към основата на транзистора и преминава през отвор, пробит в дъното на кутията. Веригата е доста чувствителна към електрически полета, така че е добра идея да има подобна обвивка.

Оставете веригата да се „загрее“ няколко минути след прилагане на захранващото напрежение, след което амперметърът трябва да намалее до много малки стойности. Ако показанията на амперметъра са отрицателни, превключете проводника на сензора към основата на друг транзистор и променете полярността на връзката на амперметъра. Ако забележимо напрежение падне върху резистори с съпротивление 2, 2 kOhm, това може да бъде до един волт, опитайте се да почистите всичко с разтворител и напълно да изсъхне. Когато показанията на амперметъра станат ниски и стабилни, внесете радиоактивен източник, като например манометър, до прозореца, покрит с фолио, и показанията трябва да се увеличат бързо. Като измервателно устройство може да се използва цифров волтметър с мащаб до 1 V или амперметър с мащаб 100 μA. Показаният по-долу измервател има скала, калибрирана в единици радиоактивност, и отчитането на около 2, 2 се дължи на ефекта на светещата мрежа.

Това е прост сензор, като се има предвид неговата чувствителност! Активен експериментатор може да изпробва други транзистори, най-вероятно композитни такива, например MPSA18, или дори операционен усилвател на ток с управление на напрежението, например CA3080 с отворен контур за обратна връзка.