====== Radioaktivitás / sugárzásmérés ======
{{ :hu:arduino:radiationd_1.png?250|RadiationD V1.1}}
===== RadiationD =====
A **RadiationD** egy //“DIY”// Arduino kompatibilis nukleáris sugárzás detektor készlet. A szet kompatibilis az összes olyan GM csővel, melyek 350 - 500 V anód feszültséget igényelnek, ilyen például az M4011, STS-5, SBM20 vagy J305 Geiger cső (a szettet az M4011-gyel vagy a J305-tel szállítják). A szet LED-del és beeperrel is jelzi a detektálásokat (beütéseket), az Arduinohoz [[hu:arduino:comm_example#arduino_spi_kommunikacio|SPI]] kommunikációval csatolható.
==== Technikai specifikáció ====
* **Geiger cső kompatibilitás:** M4011, STS-5, SBM-20, J305
* **Geiger cső feszültség kompatibilitás:** Minden általános GM cső 350..480 V anódfeszültséggel
* **Tápfeszültség:** 5 V; 3x 1,5 V-os akkumulátor; 4x 1,2 V-os akkumulátor
* **Áramfelvétel:** 12mA .. 30mA
* **Geiger cső jellemzői:** Ónoxid-katód, koaxiális hengeres vékony héjszerkezet (falsűrűség 50 ± 10cg / cm²), impulzus típusú halogéncső
* **Üzemi hőmérséklet:** -40 ° C .. 55 ° C
* **Méréstartomány:** γRay: 20mR / h .. 120mR / h; β-sugarak esetén: 100 .. 1800 (Béta- és gamma-sugárzás kimutatására alkalmas)
* **A Geiger cső üzemi feszültsége:** 380V .. 450V
* **A Geiger cső áramfelvétele:** 0,015 .. 0,02 mA
* **Gamma-sugárzással szembeni érzékenység:** 0,1 MeV
==== Működése ====
A készülék gyakorlatilag a sugárzásmérő cső köré épül, ez az áramkör legfontosabb eleme. A Geiger–Müller-cső (vagy Geiger cső) egy gáztöltésű detektor, ami az ionizáló sugárzás detektálására képes. Henger alakú, a közepén egy vékony dróttal. A cső fala és a drótszál közé egyenfeszültséget kapcsolnak úgy, hogy a drótszál a pozitív pólus, azaz a drót játssza az anód és a cső fala a katód szerepét. A cső alacsony nyomású nemesgázzal van töltve (például argonnal).
A nemesgázok nagyon jó szigetelők, ezért az áramkörben nem folyik áram. A henger falán keresztül beléphetnek a nagyenergiájú részecskék. Ha egy ilyen részecske belép a csőbe, akkor ionizálja a nemesgázt - pozitív ionok keletkeznek. A sugárzás által keltett elektronok és ionok elkezdenek áramlani az elektródák felé, ezzel elektromos áramot keltve, az áramkör ezeket az impulzusokat detektálja, ezeket beütéseknek, ezeknek a számát beütésszámnak nevezzük, és percenkénti mértésegysége a **CPM** (//counts per minute//).
Amíg a kisülés tart, a detektor nem érzékeli az ionizáló sugárzás jelenlétét. Ezt az időt nevezzük holtidőnek, a Geiger–Müller-cső esetében ez 10−5 másodperc. A detektor holtideje meghatározza a legnagyobb számlálási sebességet; egy ilyen cső maximum 100 000 részecskét detektálhat másodpercenként.
{{ :hu:arduino:geiger_cso.png?250|J305ß Geiger-cső}}
=== rem / BRE ===
Emberre vonatkoztatott röntgen-egyenérték, a **rem** (//roentgen equivalent man//): a korpuszkuláris sugárzások keltette biológiai sugáradag egysége. Biológiai röntgen-egyenértéknek (**BRE**) is nevezik, mely alkalmazott egység a sugárzás biológiai hatásának mérése.
Ez azt jelenti, hogy bármilyen fajta sugárzásnak az a mennyisége, mely az emberben 1 Röntgennel azonos biológiai (orvosi) hatást gyakorol. A sugárzási értékről nincs egyetemesen alkalmazható konverziós állandó //rad//-ról //rem//-re; az átváltás a relatív biológiai hatékonyságtól (**RBE**) függ.
1976-tól az SI-t alkalmazó országokban a **rem**-et a **Sievert** váltotta fel, átváltásuk:
**1 rem = 0,01 sievert**
A Sievert gyakran használt SI-prefixumai a millisievert (1 mSv = 10−3 Sv = 0,001 Sv) és a mikrosievert (1 μSv = 10−6 Sv = 0,000001 Sv). A Sievert extenzív mennyiség, időderiváltja a Sv/s és a Sv/h, illetve a μSv/h.
=== Óránkénti sugárzási értékek ===
* Közelítő sugárzási szintek a csernobili 4-es reaktor mellett, nem sokkal a csernobili atomkatasztrófa során bekövetkezett robbanás után: 10–300Sv/h
* Tipikus háttérsugárzás Magyarországon:
* Budapest - 0,059-0,135 μSv/h,
* Pécs - 0,156 μSv/h,
* Paks - 0,065-0,085 μSv/h
=== CPM - Sievert konverzió ===
A **percenkénti beütésszám** (CPM; counts per minute) az alap-mértékegység a Geiger-csőveknél, ez azonban nem egy energiaérték, hanem csak az impulzusok száma. Annak érdekében, hogy a valódi energiaelnyelés, azaz a Sievert értékét meghatározzuk, egy Geiger-csőspecifikus konverziós tényezővel kell számolnunk, melynek értéke a csőtől függ: méret, forma, anyag, érzékenység, holtidő, mért részecske típusa stb.
**cpm * konverziós tényező = μSv / h**
Például a J305ß cső konverziós tényezője //0,00812037//. Ez azt jelenti, hogy 120 percenkénti beütés esetén a Sievert-érték a következő lesz:
**J305ß:** 120 * 0,008120370 = 0,9744μSv / h \\
=== μSv/h értékek egészségügyi kockázata ===
^Dózisteljesítmény (μSv/h) ^egészségügyi kockázat|
|>10 000 000|halálos: szervi elégtelenség és órákon belül halál!|
|1 000 000|Kiemelt és maradandó sugármegbetegedés!|
|100 000|Azonnali és maradandó sugármegbetegedés!|
|1000|Nagy veszély: Azonnali evakuálás!|
|100|Nagy veszély: Rák és sugárbetegségek kiemelt kockázata!|
|20|Nagy veszély: Megbetegedés veszélye!|
|10|Veszély: Azonnal költözzön!|
|5|Veszély: Ha az otthonában éri a sugárzás, minél előbb költözzön!|
|2|Fokozott kockázat: Tegyen óvintézkedéseket!|
|1|Rövid időre biztonságos, de csak rövid távú tartózkodásra, pl.repülőgépen, nagy magasságban, hegyek között,...|
|0,5|Még biztonságos: Közép-hosszú távú tartózkodásra, pl. gránitfalakkal körülvéve.|
|<0,2|Biztonságos: Normál érték (háttérsugárzás)|
=== Néhány Geiger-cső adata ===
^Típus^cpm/µSv/h \\ Faktor^Adatlap^Jellemzés^
|**J305ß**|123,14709 \\ F: **0.00812037**|Gyártó: North Optic \\ Detektálás: Beta, Gamma [β, γ] \\ Gamma érzékenység Co60 (cps/mR/hr): 65 \\ Max cpm: 30000 \\ cps/mR/h: 18 \\ Tápfeszültség: 350V|-|
|**SBM-20**|175,43 \\ F: **0.00570027**|Detektálás: Beta, Gamma [β, γ] \\ Tápfeszültség: 350 .. 475V \\ Holtidő: 190 us, \\ Mérési tartomány: 0.014 - 144 mR/h \\ Gamma-érzékenység Ra226 (cps/mR/hr): 29 \\ Gamma-érzékenység Co60 (cps/mR/hr): 22|A legismertebb orosz gyártmányú cső.|
|**M4011**|153,8 \\ F: **0.00650195**|Detektálás: Beta, Gamma [β, γ] \\ Tápfeszültség: 350V|Kínai gyártmányú cső, rendkívül fényérzékeny.|
|**SI-180G**|84 \\ F: **0.01190476**|-|A háttérsugárzásra nagyon érzékeny cső.|
==== Arduino kód ====
A modulon a GND-5V-Vin csatlakozót kell használni az Arduino-hoz. A GND-t és az 5V-ot értelemszerűen, a Vin-t, az UNO esetén a Pin 2-re kell kötni.
#include
#define LOG_PERIOD 15000 //Logging period in milliseconds, recommended value 15000-60000.
#define MAX_PERIOD 60000 //Maximum logging period without modifying this sketch
unsigned long counts; //variable for GM Tube events
unsigned long cpm; //variable for CPM
unsigned int multiplier; //variable for calculation CPM in this sketch
unsigned long previousMillis; //variable for time measurement
float factor = 0.00812037; // J305ß Geiger
float msievert; // Analog meas value
int value[] = {10,10,10,10,10,10,10,10}; // array for averaging (last 8 measurements)
int index = 0; // index for array
int cpmsum; // cpm calc.
void tube_impulse(){ // subprocedure for capturing events from Geiger
counts++;
}
void setup(){ // setup subprocedure
counts = 0;
cpm = 0;
multiplier = MAX_PERIOD / LOG_PERIOD; // calculating multiplier, depend on your log period
Serial.begin(9600);
attachInterrupt(0, tube_impulse, FALLING); // define external interrupts
}
void loop(){ // main cycle
unsigned long currentMillis = millis();
if(currentMillis - previousMillis > LOG_PERIOD){
previousMillis = currentMillis;
cpm = counts * multiplier; // multiplier correction
cpmsum = 0; // summary value reset
value[index] = cpm; // ring array load value
index++; // pointer to the next pos.
if (index > 8) {
index = 0;
}
for (int j=0; j<8; j++) { // averaging from last 8 meas.
cpmsum = cpmsum + value[j];
}
cpmsum = cpmsum / 8;
msievert = cpmsum * factor * 2.2; // correction with pipe spectific factor, see:
// https://www.ob121.com/doku.php?id=hu:arduino:radioactivity#orankenti_sugarzasi_ertekek
// 2.2: tapasztalati korrekció
Serial.print("CPM: ");
Serial.print(cpm);
Serial.print(", CPM long: ");
Serial.print(cpmsum);
Serial.print(", dosis: ");
Serial.print( msievert);
Serial.println(" μSv / h");
counts = 0;
}
}