Jednoduchý detektor záření
Jako senzor jsem se rozhodl použít malou ionizační komoru s proudovým zesilovačem postaveným na složeném tranzistoru.
Když jsem ale základnu složeného tranzistoru připojil přímo k vodiči snímače, nebyl tam prakticky žádný kolektorový proud. Očekával jsem, že uvidím nějaký svodový proud kvůli „plovoucí základně“ a zisk v řádu desítek tisíc. Nevím, jestli jsou všechny kompozitní npn tranzistory tak dobré jako tyto MPSW45A, ale svodový proud byl překvapivě nízký a zisk vypadal velmi vysoko, možná 30 000, se základním proudem několika desítek pikoampů. (Zkontroloval jsem zesílení pomocí testovacího odporu 100 MΩ připojeného k napájecímu zdroji s regulovaným výstupním napětím.)
Najednou jsem viděl příležitost, jak z těchto běžných součástek vyrobit opravdu citlivý senzor. Přidal jsem další tranzistor, jak je znázorněno níže
Kdo potřebuje předpětí?! Použil jsem plechovou dózu o průměru asi 10 cm s otvorem ve spodní části pro anténní drát a alobalem na zakrytí otevřené části.Rychle jsem pochopil, že odpor připojený k základně 2N4403 (10k) je dobrý nápad, aby se zabránilo poškození zkratem. Výkon tohoto obvodu byl vynikající a snadno detekoval thorium doutnající mřížku Colemanovy lampy! Proč tedy nepřidat další složený tranzistor? Vypadalo to vtipně, ale přišel jsem na toto:
Použil jsem napájecí napětí 9V, ale pro získání dostatečného potenciálu v ionizační komoře bych doporučil použít o něco vyšší napětí. K ochraně před náhodnými zkraty, které by mohly rychle zničit tranzistor nebo ampérmetr, byly přidány rezistory. Při běžném provozu mají malý vliv na činnost obvodu.
Tento obvod fungoval opravdu dobře a po 5-10 minutách, které trvalo stabilizovat, dokázal detekovat žhavicí mřížku ve vzdálenosti asi deseti centimetrů. Ukázalo se však, že obvod je citlivý na změny teploty a hodnoty ampérmetru se zvýšily s mírným zvýšením teploty v místnosti. Proto jsem se rozhodl přidat teplotní kompenzaci sestrojením identického obvodu, ale bez vodiče snímače připojeného k základně tranzistoru a připojením měřicího zařízení mezi výstupní body obou obvodů:
Vypadá to trochu matoucí, ale ve skutečnosti je to docela snadné. Obvod byl sestaven do stejného plechu, jaký byl použit v jednom z výše popsaných projektů JFET, a všechny části obvodu byly namontovány na 8kolíkové desce plošných spojů. Bystrý čtenář si všimne, že jsem ve skutečnosti použil odpory 2,4 kOhm a 5,6 kOhm, ale tyto rozdíly v hodnotách nedělají velký rozdíl.Použil jsem i blokovací kondenzátor zapojený paralelně s baterií o hodnotě např. 10 uF. Vodič snímače je přímo připojen k bázi tranzistoru a prochází otvorem vyvrtaným ve dně plechové dózy. Obvod je poměrně citlivý na elektrická pole, takže mít takový obal obvodu je dobrý nápad.
Po připojení napájecího napětí nechte obvod několik minut „zahřát“, poté by měla hodnota ampérmetru klesnout na velmi nízké hodnoty. Pokud je údaj ampérmetru záporný, přepojte vodič snímače na bázi jiného tranzistoru a přepólujte připojení ampérmetru. Pokud je na rezistorech 2,2k znatelný pokles napětí, možná až jeden volt, zkuste vše vyčistit rozpouštědlem a úplně vysušit. Když se hodnota ampérmetru sníží a ustálí, přiveďte radioaktivní zdroj, jako je žhavicí mřížka, k oknu pokrytému fólií a hodnota by měla rychle stoupat. Jako měřicí přístroj můžete použít digitální voltmetr se stupnicí do 1 V nebo ampérmetr se stupnicí 100 μA. Níže zobrazený měřič již má stupnici odstupňovanou v jednotkách radioaktivity a údaj asi 2,2 je způsoben expozicí žhavicí mřížce.
Jedná se o jednoduchý senzor s ohledem na jeho citlivost! Aktivní experimentátor může vyzkoušet jiné tranzistory, s největší pravděpodobností složené, jako je MPSA18, nebo dokonce napěťově řízený proudový operační zesilovač, jako je CA3080 se zpětnou vazbou s otevřenou smyčkou.
] Podobné mistrovské kurzy
Zvláště zajímavé
Komentáře (26)
