Il contatore Geiger
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Finalmente ho terminato la costruzione del mio nuovo contatore Geiger. I primi due contatori Geiger sono stati l'LX.772 di Nuova Elettronica, costruito nel 1986 appena dopo l'incidente di Chernobyl, e un Frieseke&Hoepfner FH40T, un contatore militare della Germania dell'Est del 1964.
Finally I ended thew construction of my new Geiger counter. The first two Geiger counters I owned were the Nuova Elettronica LX.772, built in 1986 after the Chernobyl disaster, and a Frieseke&Hoepfner FH40T, a military counter from East Germany, built in 1964.

Questo contatore Geiger è basato su un processore ATMEGA328 (item ebay: 180902957524), compatibile Arduino. Come sonde ho scelto tre tubi Geiger-Müller russi. Il primo è il SI-29BG (item ebay: 190688851897) che sopporta, senza saturare, alti livelli di radioattività. Il secondo è il SI-8B (item ebay: 400290760149), molto più sensibile del primo. Il terzo è il SBT-11A (item ebay: 281130143163), sensibile anche alle radiazioni Alfa.
This Geiger counter is based on a ATMEGA328 processor (ebay item: 180902957524), Arduino compatible. I choose as probes three russian Geiger-Müller tubes. The first one is the SI-29BG (ebay item: 190688851897) that tolerates, without saturation, high radioactivity levels. The second one is the SI-8B (ebay item: 400290760149), more sensitive than the first one. The thist one is the SBT-11A (ebay item: 281130143163) sensitive to Alpha radiation too.

Qui puoi vedere la pagina del contatore e qui lo schema elettrico.
Here you can see the counter webpage and here the schematics.

Qui sotto si vede la valigetta che contiene il contatore e le due sonde.
Here below you can see the box containing both the counter and the probes.

Qui si vede il contatore acceso con la sonda piccola e il cavo USB che serve per collegarlo ad un PC. Con il PC si può cambiare il SW (e quindi tarare i ratei di conversione CPM-µSv/h per ciascuna sonda) e salvare i dati con le misure. Inoltre il collegamento USB permette di alimentare tutto il circuito, senza utilizzare la pila. I tre interruttori sono On-Off; luce display e cicalino audio On-Off. I cavi delle sonde sono lunghi circa 1,5 metri ciascuno.
Here you can see the counter turned on with the little probe and the USB cable to connect it to a PC. With the PC you can change the SW (and then you can calibrate the CPM-µSv/h conversion rate for each probe) and save the measures. Besides, the USB cable powers the circuit without using the battery. The three switches are On-Off, display light and the audio beeper On-Off. The probes' cables are about 1,5 meters long.

Qui sotto si vedono in dettaglio i connettori. Sono uno per il collegamento USB (item RS-Components: 4686327) e l'altro è l'XLR a 4 poli per il collegamento delle sonde. I pin sono così utilizzati: + e - di alimentazione a 400 V per le sonde; due fili per il jumper del processore per scegliere il rateo di conversione opportuno; la massa è il GND del circuito.
Here below you can see the connectors. One is for the USB connection (RS-Components item: 4686327), the other one is a 4-pin XLR type for the probes. The pins are: + and - for the 400 V for the probes; two are used for the processor jumper to select the proper conversion rate; the body is the circuit GND.

Qui sotto si vede il portapila in dettaglio. Ho scelto un modello a cassettino (item RS-Components: 508116) per poter cambiare la pila senza dover smontare il contenitore.
Here there is a battery holder's detail. I choose a drawer type (RS-Components item: 508116) to be able to change the battery without opening the counter box.

Qui sotto si vede l'interno del contatore. In particolare, sulla destra del circuito, ci sono i fili tra il pin 15 del processore e la massa: servono per indicare al processore quale sonda si sta utilizzando. Si vede poi il piccolo ponticello di filo rosso che bypassa la resistenza di limitazione da 4,7 MOhm che è stata collegata direttamente in serie a ciascun tubo Geiger-Müller. Questo, unito al fatto che il segnale è prelevato verso massa, mi ha permesso di utilizzare dei cavi piuttosto lunghi per le sonde. I cavi sono due robusti cavi audio da palco (2 poli più schermo).
Here below you can see the inside of the box. In details, on the right of the circuit, there are the two wires between the processor pin #15 and the ground: they are used to tell the processor which probe is used. Then there is the little red wire that bypass the 4,7 MOhm limiting resistor that has been soldered directly on each Geiger-Müller tube. This thing, together with the fact that the signal is picked up toward the ground, allowed me to use quite long cables for the probes. These cables are two strong audio cables (2 wires plus shielding).

La taratura dei 400 V, valida per entrambe per le sonde, è stata effettuata tramite un partitore 1:1000 con resistenza di ingresso da 1 GOhm (item RS-Components: 2960780) e resistenza verso massa da 1001 kOhm (due resistenze in serie). Questo mi ha permesso di non sovraccaricare il survoltore del circuito mentre lo taravo.
The 400 V calibration, good for both the probes, has been made with a 1:1000 voltage divider with input resistance of 1 GOhm (RS-Components item : 2960780) and output resistance of 1001 kOhm (two series resistors). That allowed me to calibrate the voltage booster without overcharging it.

Qui sotto si vede la sonda basata sul tubo Geiger-Müller SI-29BG. Le grigliette per proteggere le sonde le ho ritagliate da una griglia di alluminio recuperata da un bidone del riciclo metalli.
Here you can see the SI-29BG Geiger-Müller tube based probe. The small nets protecting the probes have been cut out from an aluminium grating taken from a waste container.

Ho realizzato una lastra di alluminio da anteporre ad entrambe le sonde per fermare le radiazioni Beta e misurate quindi solo le Gamma.
I prepared an aluminium plate to block the Beta radiation and to measure the Gamma only.

Qui sotto si vede l'interno della sonda basata sul tubo Geiger-Müller SI-29BG. Il tubo è sospeso tramite uno spago cerato in modo che stia a circa 0,5 cm dalla griglietta. Il fatto che il tubo sia sospeso lo isola elettricamente dalla griglietta e lo protegge un po' anche da eventuali urti.
Here you can see the inside of the SI-29BG Geiger-Müller tube based probe. The tube is hanged up by a waxed string in such a way that the tube is held at about 0.5 cm from the net. This fact insulates the tube from the small net and protects it from possible shocks.

Qui sotto si vede la sonda basata sul tubo Geiger-Müller SI-8B (pancake). Vista la delicatezza della finestra in mica di questo tubo e visto che di fatto è sensibile solo alle radiazioni Beta e Gamma, l'ho protetto con un foglio di plastica fine utilizzato come copertina trasparente per le rilegature da copisteria.
Here you can see the SI-8B pancake Geiger-Müller tube based probe. I protected the tube using a thin plastic sheet, because the mica window of this tube is very delicate and it is sensitive only to Beta and Gamma radiation.

Aggiornamento: il foglio di plastica trasparente è stato sostituito da un cartoncino nero perchè ho scoperto che il tubo Geiger-Müller SI-8B è sensibile alla luce e in particolare agli UV: probabilmente ionizzano il gas interno al tubo.
Update: the thin plastic sheet has been changed with a black paper because of the sensitivity of the SI-8B Geiger-Müller tube to the light and in particular to the UV light: probably it ionizes the gas inside the tube.

Qui sotto si vede l'interno della sonda basata sul tubo Geiger-Müller SI-8B. Il tubo è tenuto fermo da uno strato di spugna espansa (non mostrato nella figura) posto tra la parte terminale dello zoccolo e il coperchio del contenitore.
Below you can see the inside of the Geiger-Müller SI-8B tube based probe. The tube is held by a plastic foam (not shown in the picture) between the base and the cover of the box.

Qui sotto si vede la sonda basata sul tubo Geiger-Müller SBT-11A (pancake). È sensibile anche alle radiazioni Alfa.
Here you can see the SBT-11A pancake Geiger-Müller tube based probe. It is sensitive to Alpha radiation too.

Qui sotto si vede l'interno della sonda basata sul tubo Geiger-Müller SBT-11A. Il tubo è tenuto fermo da due pezzi di spugna espansa.
Below you can see the inside of the Geiger-Müller SBT-11A tube based probe. The tube is held by two pieces of plastic foam

Una volta realizzati il contatore e le sonde, mi sono posto il problema della taratura. Fortunatamente la taratura si effettua via SW variando i ratei di conversione, indipendentemente per le due sonde. La terza, basata sul tubo SBT-11A, non è calibrata. Il problema è che non ho una campione tarato. Mi sono dovuto accontentare della radiazione di fondo.
The last problem has been how to calibrate the counter and the probes. Fortunately the calibration is made via SW changing the conversion rates, independently for each of the two probes. The third one, based on the SBT-11A tube, is not calibrated. The fact is that I have no a calibrated radioactive specimen. So I used the natural radioactive background.

Ho chiesto all'ARPA se potevano dirmi quanto era il fondo naturale a Milano. Mi hanno risposto: "Per Milano 100 nSv/h è il valore medio che in genere si trova con qualche differenza tra prati, asfalto, casa e cemento. La media però è quella". Ho tarato entrambe le sonde per questo valore, integrando le misure su 10 minuti. Un controllo su un oggetto radioattivo ha mostrato misure congruenti per entrambe le sonde.
I asked to ARPA (the local agency for environmental protection) to know the natural background in Milan. They answered me: "The 100 nSv/h is the mean value, with some difference among grass, asphalt, house and concrete". So I calibrated both the probes using this value, integrating the measures over a 10 minutes period. A check with a radioactive object showed consistent measures for both the probes.

 

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Last update of this page: February 2, 2017.

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