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Rilevatore di Radiazioni basato su Diodo PIN

ThereminoGeiger

Un Diodo PIN (diodo tipo-p, intrinseco, tipo-n) è un diodo con una larga regione di materiale semiconduttore intrinseco (non drogato) contenuta tra un semiconduttore di tipo p e un semiconduttore di tipo n.
Il vantaggio di un diodo PIN è che la regione di carica spaziale esiste quasi esclusivamente all’interno della regione intrinseca, che presenta una larghezza costante (o quasi costante) indipendentemente dalla tensione applicata al diodo. La regione instrinseca può essere realizzata larga a piacere, aumentando così il volume in cui le coppie di elettrone – lacuna possono essere generate.
La generazione dei portatori di carica all’interno della regione intrinseca può avvenire grazie alla radiazione lumionsa incidente. Per queste ragioni, molti fotosensori includono almeno un diodo PIN, come i fotodiodi PIN o i fototransistor. Oltre alla radiazione luminosa i portatori di carica possono anche venire generati da radiazione gamma o da radiazione X : per questo motivo un diodo PIN può venire utilizzato anche come rilevatore a stato solido di radiazione.

Rilevatore Diodo PIN

Pin-Photodiode
Schema del diodo PIN

Abbiamo scelto di utilizzare un rilevatore di radiazioni che contiene una serie di diodi PIN e un circuito che amplifica il segnale e genera un’uscita TTL.

pinDiode
Schema del Rilevatore

Rilevatore : RD2014
Sensibilità : 1 CPS/mR/h (or 5.8 CPM/μSv/h)
Radiazione : Beta+Gamma
Tensione alimentazione range : VCC 3.0 V to 5.0 V
Corrente alimentazione : 400 μA TYP, 450 μA MAX
Livello Impulso di Output pari alla tensione di alimentazione (positivo)
Ampiezza Impulso di Output 40 μsec – 150 μsec

Theremino Geiger

Basato su di un hardware semplice ed affidabile, questo strumento ha un sofisticato software (open source) che lo trasforma in un’apparecchiatura professionale, simile ad un “Rate-Meter”, con caratteristiche irraggiungibili dai normali contatori Geiger. La possibilità di effettuare medie su tempi lunghi consente di effettuare misure precise con i più svariati sensori. Questo strumento è estremamente utile per scopi educativi e per sperimentazione e dà a scuole ed istituti tecnici la possibilità di effettuare analisi professionali, come ad esempio la determinazione della radioattività naturale della ceramica e dei materiali da costruzione.

Connessione con PC

Il PC va collegato, tramite cavo USB, al modulo “Master” che può essere acquistato su thereminostore.com o costruito “fai -da-te “, seguendo le istruzioni sul sito www.theremino.com.

master
Theremino Master

Connessione del sensore RD2014

connection

Nello schema mostrato sopra si può vedere il collegamento del sensore RD2014. La linea di alimentazione + 5V proviene dal connettore presente sul master e deve essere filtrata con un filtro RC. Il segnale TTL che proviene dal sensore deve essere collegato ad un ingresso del Master Theremino attraverso un resistore 33k per limitare la corrente, questo perché l’ingresso di tensione “livello logico alto” ha un valore di 3,3V invece che di 5V.

tevisoMaster
Sensore + Master Theremino

Software di Misura

Il software di misura è il Theremino Geiger, del quale riportiamo due immagini di esempio :

chart1

chart2

Nelle immagini sopra si può vedere, nella prima schermata, la misura del livello di radiazione di fondo, e nel secondo il livello di radiazione del sale a basso contenuto di sodio, che contiene potassio con il naturale contenuto del radioisotopo K40. Questa è un’analisi “difficile” che richiede molto tempo per essere eseguita .
La misura si stabilizza e convergere verso il valore di 100 nS/h che è il normale livello di radiazione di fondo presente in laboratorio e verso il valore di 400 nS/h quando il sale di potassio è messo vicino al rivelatore.

Caratteristiche del Sofwtare

  • Tempo di integrazione regolabile da 1 a 9999 secondi (quasi tre ore)
  • Integrazione di tipo “risposta definita” in base a FIFO seguita da una media mobile
  • Lettura del livello di radiazione a micro-Sievert e milli-Roentgen
  • Aggiornamento continuo della precisione di misurazione in base alla quantità di eventi
  • Aggiornamento continuo di conteggi al secondo , al minuto, e il tempo totale trascorso
  • Scala con indicazione dell’errore Min-Max
  • Display analogico calibrato in uS/h, mR/h, CPS e CPM , utile per l’analisi veloce
  • Grafico con controllo della velocità – Grafico con la memoria con “zoom”
  • Taratura di “sensibilità”, “fondo” e “tempo morto” per ciascun sensore
  • Modularità e la piena integrazione con il sistema di Theremino attraverso SLOT
  • Possibilità di trasmettere i dati tramite slot , IP , la rete locale e Internet
  • Regolazione suoni al fine di riprodurre il “click” del Geiger
  • Suoni tipici di allarmi ed eventi di segnalazione
  • Registro dettagliato
  • Disponibilità di diverse lingue

Parametri di Configurazione per il sensore Teviso RD2014

Sensitivity : 1 CPS/mR/h
Background : 0 CPS
Dead time : 0 us

Americio (241Am)

americio

Cesio Spark Gap (137Ce)

cesio

Autunite (minerale di uranio)

autunite

Uraninite (Pechblenda)

uraninite

“Fiestaware” Smalto all’Uranio

fiestaware

Reticella Toriata (232Th)

thorium

Lancette con vernice al Radio

radium

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