Enkel strålingsdetektor
Jeg besluttede at bruge et lille ioniseringskammer med en strømforstærker bygget på en sammensat transistor som sensor.
Men da jeg sluttede bunden af den sammensatte transistor direkte til sensorledningen, var der stort set ingen kollektorstrøm. Jeg forventede at se noget lækstrøm på grund af den "flydende base" og en gevinst på titusinder. Jeg ved ikke, om alle sammensatte npn-transistorer er lige så gode som disse MPSW45A, men lækstrømmen var overraskende lav, og forstærkningen så meget høj ud, måske 30.000, med en basisstrøm på flere tiere af picoampere. (Jeg tjekkede forstærkningen ved hjælp af en 100 MΩ testmodstand forbundet til en strømforsyning med reguleret udgangsspænding.)
Pludselig så jeg en mulighed for at bruge disse almindelige komponenter til at lave en virkelig følsom sensor. Jeg har tilføjet en anden transistor som vist nedenfor
Hvem har brug for forspændingsmodstande?! Jeg brugte en dåse på ca 10 cm i diameter med hul i bunden til antennetråd og alufolie til at dække den åbne del.Jeg indså hurtigt, at en modstand forbundet til 2N4403-basen (10k) er en god idé for at forhindre kortslutningsskader. Ydeevnen af dette kredsløb var fremragende og opdagede let Thorium-glødet på en Coleman-lampe! Så hvorfor ikke tilføje endnu en sammensat transistor? Det virkede sjovt, men her er hvad jeg fandt på:
Jeg brugte en 9V forsyningsspænding, men vil anbefale at bruge en lidt højere spænding for at opnå tilstrækkeligt potentiale i ioniseringskammeret. Modstande blev tilføjet for at beskytte mod utilsigtede kortslutninger, som hurtigt kunne ødelægge en transistor eller amperemeter. Under normal drift har de ringe indflydelse på kredsløbets drift.
Dette kredsløb fungerede rigtig godt, og efter de 5-10 minutter, det tog at stabilisere sig, kunne det registrere glødgitteret i en afstand af omkring ti centimeter. Men kredsløbet viste sig at være følsomt over for temperaturændringer, og amperemeteraflæsningerne steg med en lille stigning i temperaturen i rummet. Derfor besluttede jeg at tilføje temperaturkompensation ved at konstruere et identisk kredsløb, men uden sensortråden forbundet til transistorbasen, og forbinde en måleenhed mellem udgangspunkterne for begge kredsløb:
Dette ser lidt forvirrende ud, men er faktisk ret nemt at gøre. Kredsløbet blev samlet i samme dåse som brugt i et af JFET-projekterne beskrevet ovenfor, og alle dele af kredsløbet blev monteret på et 8-benet printkort. Den kloge læser vil bemærke, at jeg faktisk brugte 2,4 kOhm og 5,6 kOhm modstande, men disse forskelle i værdier gør ikke den store forskel.Jeg brugte også en spærrekondensator forbundet parallelt med batteriet, med en værdi på for eksempel 10 uF. Sensorledningen er direkte forbundet til bunden af transistoren og passerer gennem et hul, der er boret i bunden af blikdåsen. Kredsløbet er ret følsomt over for elektriske felter, så det er en god idé at have en kredsløbsindpakning som denne.
Lad kredsløbet "varme op" i et par minutter efter påføring af forsyningsspændingen, hvorefter amperemeteraflæsningen skal falde til meget lave værdier. Hvis amperemeteraflæsningen er negativ, skal du skifte sensorledningen til bunden af en anden transistor og vende polariteten af amperemeterforbindelsen. Hvis der er et mærkbart spændingsfald over 2,2k modstandene, måske op til en volt, så prøv at rense alt med opløsningsmiddel og tørre det helt. Når amperemeteraflæsningen bliver lav og stabil, skal du bringe en radioaktiv kilde, såsom et lysnet, til det foliebeklædte vindue, og aflæsningen bør stige hurtigt. Som måleapparat kan du bruge et digitalt voltmeter med en skala på op til 1 V eller et amperemeter med en skala på 100 μA. Måleren vist nedenfor har allerede en skala gradueret i radioaktivitetsenheder, og aflæsningen på ca. 2,2 skyldes eksponering for glødende gitter.
Dette er en simpel sensor i betragtning af dens følsomhed! En aktiv eksperimentator kan prøve andre transistorer, højst sandsynligt sammensatte, såsom MPSA18, eller endda en spændingsstyret strøm-op-amp såsom CA3080 med åben-loop feedback.
] Lignende mesterklasser
Særlig interessant
Kommentarer (26)
