Geigerzähler und Radioaktivität

Ein Projekt, das schon lange einmal mein Interesse erweckte, war das Detektieren von radioaktiver Strahlung. Nach den Vorfällen in Japan wurde diese Idee wieder ins Gedächtnis gerufen. Ich konnte mich noch dunkel erinnern, irgendwo in meinem alten Werkstattkeller ein unbenutztes Zählrohr zu besitzen. - Nach einiger Suche ist es dann aufgetaucht :). Dank Internet und den Suchmaschinen war auch schnell ein Datenblatt gefunden. Es handelt sich bei dem Zählrohr um ein ZP1400. Ein selbstlöschendes Geiger-Müller-Zählrohr mit Glimmerfenster. Das Rohr ist lt. Datenblatt mit Neon und Argon als Löschgas gefüllt. Die Betriebsspannung liegt bei 400 bis 600V. Die Kapazität zwischen Anode und Kathode beträgt ca. 2pF. Mit diesen und weiteren Informationen aus dem Datenblatt lässt sich nun eine Schaltung basteln, um das Rohr in Betrieb zu nehmen. Dieses kleine Projekt habe ich herangezogen, um gleichzeitg unseren Lehrling im Betrieb in das Leiterplatten-Layout einzuführen und in weiteren Schritten auch mit der Erstellung von kleinen Programmen auf dem Arduino Uno Microcontrollerboard vertraut zu machen. In diesem Post stelle ich aber nur die "altmodische" Schaltung vor, wo lediglich das Auftreffen von ionisierender Strahlung auf den Zähldraht akustisch hörbar gemacht wird. (das typische Knacken). Diese Schaltung stellte dann die Grundlage für den Lehrling dar, die Zählung der Impulse mit dem Microcontroller zu realisieren und auf einem Zwei-Zeilen LCD zu visualisieren.

Schaltplan mit Hochspannungsversorgung und Impulsverstärker

Mit Hilfe der allbekannten Layoutsoftware Eagle, habe ich eine Schaltung gezeichnet, bei der wiederum die Hochspannung über einen geschalteten Transformator und anschließender Greinacher-Kaskade erzeugt wird. Die Ansteueung übernimmt diesmal kein 555er, sondern einfach ein rückgekoppelter Schmitt-Trigger. Die Zeitbasis wird über den Koppelwiderstand und den Kondensator eingestellt. Somit steht die Hochspannung für das Zählrohr zur Verfügung. Um nun die Impulse zählen zu können, werden zwei Faktoren sichergestellt. Der Impuls darf eine bestimmte Höhe nicht überschreiten. (Sonst stirbt möglicherweise die nachfolgende Elektronik), und die Impulse sollen hörbar gemacht (verstärkt) werden. Also werden die Peaks mit einer Zenerdiodenschltung begrenzt und mit Schmitt-Triggern in eine "schöne" Form gebracht und dann zu einem OP-Amp geführt. Am Ausgang des OP-Amp hängt dann vorerst ein kleiner Lautsprecher ...

Anordnung der Bauteile auf dem PCB

Nach dem nun die Leiterplatte geätzt und bestückt wurde, ging's ans Testen. Aber womit?  Ich benötigte irgendeine schwach strahlende Quelle. Ich hielt alle möglichen Gegenstände vor das Zählrohr, aber es änderte sich nicht viel. Vier bis acht mal in der Minute war ein Knacken aus dem Lautsprecher wahrzunehmen. Also begann ich wieder im Netz zu recherchieren. Und stieß auf den Begriff  "Radiumfarbe". Es ist dies die selbst leuchtende Farbe, mit der die Ziffernblätter alter Uhren bemalt wurden, um auch in der Dunkelheit die Zeit ablesen zu können. Diese Information brachte mich auf eine Idee. Von meinem Großvater habe einmal einen Höhenmesser eines WW1 Flugzeugs bekommen (Hersteller LUFFT), dessen Ziffernblatt  könnte vielleicht auch mit leuchtender Farbe bemalt worden sein. Also raus damit aus der Vitrine und vor das Zählrohr gehalten... Das Ergebnis ist im Video zu sehen.