====== 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;
  }
  
}