Semplice rilevatore di radiazioni
Ho deciso di utilizzare come sensore una piccola camera di ionizzazione con un amplificatore di corrente costruito su un transistor composto.
Ma quando ho collegato la base del transistor composto direttamente al filo del sensore, praticamente non c'era corrente nel collettore. Mi aspettavo di vedere una certa corrente di dispersione dovuta alla “base flottante” e un guadagno di decine di migliaia. Non so se tutti i transistor npn compositi siano buoni come questi MPSW45A, ma la corrente di dispersione era sorprendentemente bassa e il guadagno sembrava molto alto, forse 30.000, con una corrente di base di diverse decine di picoampere. (Ho controllato il guadagno utilizzando un resistore di prova da 100 MΩ collegato a un alimentatore con tensione di uscita regolata.)
All'improvviso ho visto l'opportunità di utilizzare questi componenti comuni per realizzare un sensore davvero sensibile. Ho aggiunto un altro transistor come mostrato di seguito
Chi ha bisogno di resistori di polarizzazione?! Io ho utilizzato un barattolo di latta di circa 10 cm di diametro con un foro sul fondo per il filo dell'antenna e un foglio di alluminio per coprire la parte aperta.Mi sono reso conto subito che un resistore collegato alla base 2N4403 (10k) è una buona idea per prevenire danni da cortocircuito. Le prestazioni di questo circuito sono state eccellenti e hanno rilevato facilmente la griglia al torio di una lampada Coleman! Allora perché non aggiungere un altro transistor composto? Sembrava divertente, ma ecco cosa mi è venuto in mente:
Ho utilizzato una tensione di alimentazione di 9 V, ma consiglierei di utilizzare una tensione leggermente superiore per ottenere un potenziale sufficiente nella camera di ionizzazione. Sono stati aggiunti resistori per proteggere da cortocircuiti accidentali, che potrebbero distruggere rapidamente un transistor o un amperometro. Durante il normale funzionamento hanno poco effetto sul funzionamento del circuito.
Questo circuito funzionava davvero bene e dopo i 5-10 minuti necessari per stabilizzarsi riusciva a rilevare la griglia luminosa ad una distanza di circa dieci centimetri. Ma il circuito si è rivelato sensibile alle variazioni di temperatura e le letture dell'amperometro sono aumentate con un leggero aumento della temperatura nella stanza. Pertanto, ho deciso di aggiungere la compensazione della temperatura costruendo un circuito identico, ma senza il filo del sensore collegato alla base del transistor, e collegando un dispositivo di misurazione tra i punti di uscita di entrambi i circuiti:
Sembra un po' confuso, ma in realtà è abbastanza facile da fare. Il circuito è stato assemblato nello stesso contenitore utilizzato in uno dei progetti JFET descritti sopra, e tutte le parti del circuito sono state montate su un circuito stampato a 8 pin. Il lettore attento noterà che in realtà ho utilizzato resistenze da 2,4 kOhm e 5,6 kOhm, ma queste differenze di valori non fanno una grande differenza.Ho utilizzato anche un condensatore di blocco collegato in parallelo alla batteria, del valore, ad esempio, di 10 uF. Il filo del sensore è collegato direttamente alla base del transistor e passa attraverso un foro praticato sul fondo del barattolo di latta. Il circuito è abbastanza sensibile ai campi elettrici, quindi avere un involucro di circuito come questo è una buona idea.
Lasciare “riscaldare” il circuito per alcuni minuti dopo aver applicato la tensione di alimentazione, dopodiché la lettura dell'amperometro dovrebbe scendere a valori molto bassi. Se la lettura dell'amperometro è negativa, commutare il filo del sensore sulla base di un altro transistor e invertire la polarità della connessione dell'amperometro. Se c'è una notevole caduta di tensione tra i resistori da 2,2k, forse fino a un volt, prova a pulire tutto con un solvente e ad asciugarlo completamente. Quando la lettura dell'amperometro diventa bassa e stabile, avvicina una sorgente radioattiva, come una griglia luminosa, alla finestra ricoperta di alluminio e la lettura dovrebbe aumentare rapidamente. Come dispositivo di misurazione, è possibile utilizzare un voltmetro digitale con una scala fino a 1 V o un amperometro con una scala di 100 μA. L'esposimetro mostrato qui sotto ha già una scala graduata in unità di radioattività, e la lettura di circa 2,2 è dovuta all'esposizione alla griglia incandescente.
Questo è un sensore semplice considerando la sua sensibilità! Uno sperimentatore attivo potrebbe provare altri transistor, molto probabilmente composti come l'MPSA18, o anche un amplificatore operazionale di corrente controllato in tensione come il CA3080 con feedback ad anello aperto.
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