Das Gammastrahlen-Mikrofon

Poor man´s Geiger Counter
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Radioaktivität kann man nicht sehen und nicht hören. Aber eine einfache Fotodiode sieht Gammastrahlen, wenn es ausreichend dunkel ist (siehe Gammadetektor im Elektronik-Labor). Und man braucht eine sehr hohe Signalverstärkung. Das Gamma-Mikrofon ist für den Einsatz an der PC-Soundkarte geeignet.

Der Verstärker verwendet eine komplementäre Darlington-Schaltung. Vom Mikrofoneingang der PC-Soundkarte kommt die Betriebsspannung von ca. 2,5 V. Mehr wäre zwar besser, aber für einfache Experimente reicht die Empfindlichkeit aus.

Das Ziel muss sein:
Billig, einfach und klein.
(Ing. Dietrich Drahtlos)

Die Schaltung wird auf einer Experimentierplatine aufgebaut, direkt an eine Klinkenbuchse gelötet und dann isoliert.

Eine Alufolie sorgt für absolute Dunkelheit und für die nötige elektrische Abschirmung. Mit Silberdraht wird alles fest an die Buchse geklemmt.

Um die Alufolie kommt noch ein mechanischer Schutz aus Isolierband. Vorne trennt nur die dünne Alufolie die Fotodiode von ihrem Messobjekt. Gemessen wird z.B. die Strahlung einer alten Uhr.

Das Signal ist trotz der hohen Verstärkung noch sehr leise. Aber man kann die Lautstärke ja hochrechnen. Dafür wurde ein VB-Programm eingesetzt, das schon einmal im Zusammenhang mit dem Software Defined Radio verwendet wurde: SDR-Software mit Visual Basic

http://www.youtube.com/user/bkelektronik

Ein Zählerprogramm

Download: GammaCounter.zip (10 KB)

Die Software wurde zu einem vollständigen Zähler mit einstellbarer Triggerschwelle erweitert. Man hört damit kein Grundrauschen mehr, sondern nur noch einzelne Knackgeräusche, die gezählt werden. Die Auslöseschwelle muss für jeden PC ausprobiert werden. An einem Laptop wurde z.B. eine optimale Schwelle von 10 ermittelt.

Nachtrag: Parallele BPW34 und neue Software, von Hendrik Mienert

Wenn ich zwei BPW34 parallel schalte, wird der Signalpegel der empfangenen Signale(nicht deren Anzahl) höher. Anfangs vermutete ich Streuungen in der Empfindlichkeit der Dioden. Dies bestätigte sich allerdings nicht. Liegt mit zwei Dioden der Arbeitspunkt der Transistoren besser? Eine weitere Erhöhung der parallel geschalteten Dioden bringt bei der Signalstärke übrigens keinen Fortschritt - wohl aber bei der Anzahl. Aber trotzdem, nun kann ich von einem Stück Pechblende noch in ca. 10 cm Abstand Signale eindeutig ausmachen.

Wer die Möglichkeit hat sollte die Stärke der Alufolie nachmessen. Ein 1/100 mm macht bei den gemessenen Stärken im Bereich von 3 bis 6/100 mm eine Menge aus!

In den beigelegten Fotos siehst Du, dass ich die Schaltung mit dem Gamma-Mikrofon mit einem ganzen Array BPW34 aufgebaut habe. Dies brauchte ich zur Entwicklung der beigelegten Software(GC3). Die Idee dafür basiert auf deinem Gammacounter. GC3 bringt jedoch möglicherweise zum Experimentieren weitere interessante Funktionen mit, ohne teure Messtechnik ins Haus holen zu müssen.

Download: Software und Handbuch: GC3.ZIP (Update 28.8.11)

Bei der großen Anzahl der Dioden (und der dadurch hohen Anzahl an Impulsen) macht sich die geringe Versorgungsspannung eher positiv bemerkbar. Bei testweise 9 V (natürlich Kollektorwiderstand und Trennkondensator eingefügt) werden die Impulse nur etwas stärker, dafür deutlich länger und erschweren so die Messung von zahlreichen dicht aufeinander folgenden Impulsen.

Noch ein Wort zum Aufbau. Die Verwendung von Kupferrohr schein mir ideal zu sein. Hier ist das ein 22-mm.Exemplar (außen) und an einem Ende ist eine Messsingscheibe (Unterlegscheibe M6) eingelötet (150-W-Lötkolben). So lässt sich sehr schön die Richtwirkung der Öffnung (nur Optimisten reden hier von einer Gamma-Yagi) ausnutzen.

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