من المؤكد أنك شاهدت عدة مرات، خاصة في الأفلام أو المسلسلات أو الأفلام الوثائقية، المشهورة عداد جيجر لقياس الإشعاعات المؤينة. حسنًا، يجب أن تعلم أنه يمكنك إنشاء واحد بنفسك باستخدام Arduino. مشروع علمي مثير للاهتمام ستتعرف من خلاله على هذه الأجهزة وستتمكن أيضًا من إجراء قياسات في منطقتك.
لذا، دعونا نذهب إلى هناك...
ما هو عداد جيجر؟
لمن لا يعرف بعد أ عداد جايجر، المعروف أيضًا باسم أنبوب جيجر-مولر، هو أداة مصممة لاكتشاف وقياس النشاط الإشعاعي المؤين. إنها أداة أساسية في مجالات مثل الفيزياء النووية والطب النووي والحماية من الإشعاع. وتتمثل وظيفته الأساسية في عد الجسيمات المؤينة، مثل جسيمات ألفا وبيتا وأشعة جاما، التي تنبعث من المواد المشعة، ومن هنا اسمه: "العداد".
عملية
يعتمد تشغيل عداد جيجر على مبدأ بسيط ولكنه فعال: تأين الغاز. وللقيام بذلك، فهو يتكون من الأجزاء الأساسية التالية:
- أنبوب جيجر مولر: قلب العداد عبارة عن أنبوب معدني أسطواني به قطب كهربائي مركزي رفيع. يمتلئ الفراغ بين الاسطوانة والسلك بغاز خامل، مثل الأرجون، عند ضغط منخفض.
- مولد الجهد العالي: يتم تطبيق جهد عالي بين الاسطوانة والسلك، مما يخلق مجالا كهربائيا قويا. عندما يدخل جسيم مؤين إلى الأنبوب، فإنه يصطدم بجزيئات الغاز، ويطرد الإلكترونات وينتج أيونات موجبة. يتم تسريع الإلكترونات المحررة بواسطة المجال الكهربائي وتتصادم مع جزيئات الغاز الأخرى، مما يؤدي إلى تكوين المزيد من الأيونات في عملية تسمى الانهيار الجليدي. يُنتج اندفاع الإلكترونات هذا نبضة قصيرة من التيار الكهربائي يمكن اكتشافها وتضخيمها بواسطة دائرة إلكترونية.
- مواجهة: تقوم الدائرة الإلكترونية بعدّ هذه النبضات وإظهار النتيجة على الشاشة، مع الإشارة إلى عدد الجزيئات المكتشفة خلال فترة زمنية معينة. أي أن كل نبضة كهربائية ناتجة عن الانهيار الجليدي تمثل اكتشافًا لجسيم مؤين. تقوم الدائرة الإلكترونية بعدّ هذه النبضات وتعرضها على الشاشة، مما يوفر قياسًا للنشاط الإشعاعي.
ومن المهم تسليط الضوء على بعض التفاصيل الإضافية، مع الأخذ في الاعتبار أن الجسيمات المشعة لديها طاقة كافية لتمزيق الإلكترونات من ذرات الغاز، أي توليد أيونات موجبة، ومن ناحية أخرى، إلكترونات حرة. عندما يتم تسريع الإلكترونات المحررة بواسطة المجال الكهربائي نحو الأنود (السلك المركزي)، أثناء الانهيار الجليدي، يتم إنشاء تفاعل مستمر، والذي من شأنه أن يظهر قياسًا مستدامًا. ولتجنب ذلك ولإجراء قياسات دقيقة في كل لحظة، يتم إجراء عملية انطفاء، مما يمنع الشحنة الكهربائية من أن تصبح مستمرة. إحدى الممارسات الأكثر شيوعًا لهذا التبريد هي إضافة كمية صغيرة من غاز الهالوجين لامتصاص الإلكترونات والأيونات، وبالتالي استعادة حالة الأنبوب للقياس التالي.
الخيارات المتاحة لإنشاء عداد جيجر باستخدام Arduino
بمجرد أن تعرف ما هو عداد جيجر وتفهم كيفية عمله، فإن الشيء التالي هو معرفة كيف يمكنك ذلك اصنع جهازك الخاص لقياس الإشعاع المؤين بيئتك بسهولة وبتكلفة زهيدة وبدقة.
En أمازون لديك أحد هذه الأنابيب التي تم إنشاؤها بالفعل، في وحدة متوافقة مع Arduino، مما يجعل الأمور أسهل كثيرًا. علاوة على ذلك، فإن شراء هذه المستشعرات أو الأنابيب بشكل منفصل ليس بالأمر السهل كما أنها باهظة الثمن، ويمكنك العثور على بعض منها مستعملة من الحقبة السوفيتية عبر الإنترنت، ولكن من الأفضل شراء هذا الجهاز:
تامبين موجود مجموعات مثيرة للاهتمام للتجميع، مع كل ما تحتاجه، والذي يمكن أن يكون مفيدًا للغاية، والذي يمكنك من خلاله إنشاء حالتك الخاصة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد وبالتالي الحصول على تنسيق أكثر إحكاما ومشابهًا للتنسيقات التجارية:
وإذا كنت بارعًا في الأعمال اليدوية وتريد ذلك لحام المكونات من الصفر، يمكنك الحصول على هذا الآخر:
وسنقوم لاحقًا أيضًا بتحليل كيفية إعداده وبرمجته…