Autocostruzione sensore Geiger?

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marconmeteo
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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da marconmeteo » 21/02/2018, 6:09

I cappellotti distaccati non implicano il degassamento del tubo, unico rischio è la rottura del sottile contatto. A volte la cosa succede anche con vecchie lampadine ad incandescenza, dove il bulbo si stacca dallo zoccolo ma la lampadina continua a funzionare.


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antonio zanardo
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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da antonio zanardo » 21/02/2018, 16:00

Ciao, eliocor,

vedo che ti qualifichi come utente "Senior", ma sicuramente io sono ancora più senior di te.

Sono proprietario insieme a mio figlio di una officina meccanica di dimensioni medio-piccole, ma ben attrezzata con macchine CNC. Ho sempre svolto il lavoro di progettista meccanico, per cui ho affrontato, e quasi sempre risolto, i problemi che si presentavano quotidianamente. Questa abitudine ha stimolato la mia curiosità in generale. Mi sono da sempre interessato di astronomia amatoriale, di un po' di elettronica, ed ora, che vista l'età mi sono preso più tempo per me, mi sto interessando anche della radiazione cosmica e degli strumenti per rilevarla.

Detto questo per spiegare il mio interesse per i tubi Geiger, so bene che queste non sono i sensori più adatti catturare i raggi cosmici, tuttavia essi sono i più facili da impiegare per costruire un elementare muon detector. Ho costruito già quattro prototipi su questa base, ciascuno dei quali è una evoluzione del precedente, e funzionano tutti in modo soddisfacente.

Ad ogni modo rispondo a qualcuna delle tue domande.
Per costruire un simil-geiger uso delle normali siringhe di plastica per uso medico da 5 cc. Una volta estratto il pistone, colloco all'interno della siringa un foglietto di Aisi sottilissimo (mm 0.02) tagliato a misura in modo che si adatti perfettamente alla superficie interna della siringa. E questo costituisce il catodo. L'anodo è fatto da ina barretta metallica da 1 mm, infilata nella siringa stessa attraverso il foro dell'ago. Un po' di teflon avvolto sulla barretta fa da tenuta da questo lato, dall'altra estremità della siringa la tenuta la fa il pistone stesso.

Per Il gas di riempimento finora ho usato Argon + propano/butano delle bombolette per ricarica accendini. L'Argon si compera in bombole a perdere di circa 1 litro riempite a 60 bar. Serve anche l'apposito riduttore di pressione.I fornitori sono i rivenditori di saldatrici TIG per uso domestico, ma si trova facilmente anche nel web digitando "Argon" .

Per preparare la miscela di gas da utilizzare, io uso una siringa graduata da 100 cc., sempre comperata in farmacia per pochi spiccioli. Ad esempio, per preparare una miscela di 80% di Argon e 20% propano, collego la bombala di argon tramite un tubicino al raccordo per l'ago di questa siringa e immetto una quantità pari a 80 cc, segnalata dallo spostamento del pistone della siringa stessa. Lo stesso faccio per il restante 20 cc di propano.

Per iniettare il gas nella siringa piccola " simil-geiger", collego le due siringhe, quella grande piena di gas, quella destinataria con il pistone completamente estratto, e comincio ad iniettare il gas, curando che le siringhe siano verticali, la grande sotto e la piccola, aperta, sopra. La maggior pare dei 100 cc della siringa grande serve a flussare via l'aria della siringa piccola, e solo alla fine del processo rimetto nella siringa piccola il proprio pistone che funge da tappo.. Naturalmente la barretta anodica viene tenuta leggermente estratta in questa fase di travaso per non ostacolare il flusso del gas. Una volta terminato ii travaso, tolgo rapidamente il tubo di raccordo e, altrettanto rapidamente, tappo la siringa piccola con la barretta anodica.
Così facendo, abbiamo la siringa simil-geiger riempita con la giusta miscela di gas, ma a pressione atmosferica.

Per ridurre questa pressione, collego nuovamente la siringa grande con la piccola tramite un altro tubicino che porta anche una derivazione per il vuotometro La barretta anodica sarà presente all'interno del tubicino, ma sfilata dal raccordo. Si tira il pistone della siringa grande che così agisce da pompa aspirante fino a raggiungere la depressione voluta, che però, visto il sistema, non può essere molto spinta, e poi in qualche modo si rimette a posto la barretta anodica che funge anche da tappo. In questo modo ho raggiunto i 700 mm. di Hg di vuoto contro i 760, non male.

Per quanto riguarda la parte elettrica, come alimentatore uso uno regolabile a bassa tensione DC (0-15V) che alimenta un survoltore DC-DC EMCO da 12kV. Regolando la bassa tensione si regola anche l'HT.
il circuito elettronico provvisorio per rilevare i segnali è semplicissimo: qualche resistenza e una manciata di condensatori. Il segnale viene preso a valle della resistenza di carico del pseudo-geiger (che, nel mio caso è di 10 Mega) tramite un condensatore da 10pF ed una resistenza da 10K posti in serie, con un lato del condensatore collegato all'anodo della sonda e quello libero della resistenza a massa.

Il segnale così prelevato poi viene visualizzato in un oscilloscopio digitale.


Tornando per un momento ai tubi con le estremità isolanti non stagne, preciso che ho aperto un CTC6, in tutto equivalente all'SBM19, quello raffigurato al secondo posto nella tua foto. Una volta aperto, ho constatato la sua estrema semplicità. Un tubo di materiale amagnetico, probabilmente AISI, L= mm .151, D= mm.18 spessore 0.05 mm. Lunghezza complessiva compresi tappi di bakelite e contatti mm.195. All'interno, solo un filo anch'esso amagnetico da mm. 0.5 di diametro. Da un lato il filo è stagnato su un contatto del tappo, dall'altro è teso sull'asse da una minuscola molla e fissato al tappo opposto. Non esiste alcuna ampolla interna di vetro per trattenere il gas, come invece mi aveva fatto credere il fornitore. E' quindi * inevitabile * che se il tubo non è perfettamente sigillato e stagno, il gas fuoriesca, o l'aria entri a seconda delle pressioni relative. La stranezza è che questi tubi non perfettamente stagni funzionano lo stesso, il che fa presumere che in origine il gas interno sia a pressione ambiente, nel qual caso l'Argon (se di Argon si tratta), data la sua elevata densità, avrebbe difficoltà a disperdersi attraverso le mini fessure.
Comunque questo fatto rimane per me misterioso.

Caro eliocor, non so se le mie risposte sono sufficientemente chiare ed esaurienti, ma non è facile spiegarsi senza fare riferimento ad immagini. Ad ogni modo se hai bisogno di altre info, chiedi pure. In cambio ti chiedo di spiegarmi come postare le immagini in questo forum perché io ho poca dimestichezza con le diavolerie moderne! :-)

Antonio Zanardo



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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da antonio zanardo » 21/02/2018, 16:34

Per Marconmeteo.

Se il cappellotto di un tubo CTC6 non è perfettamente stagno, il gas interno se ne va. Lo so per certo perché ne ho smontato uno . Questo tubo non è come una lampadina che ha un bulbo di vetro stagno e il contatto incollato a parte. Nell'ST6 non c'è nulla all'interno oltre al filo anodico. Solo un perfetto crimpaggio del tubo sulle estremità può prevenire il degassing, ma se la tenuta non è perfetta, il gas inevitabilmente esce.
Quanto detto riguarda il CTC6 che ho smontato di cui posso postare la foto dei componenti che ho trovato. Non so nulla degli altri modelli russi con il tubo metallico costruiti con lo stesso sistema, ma non vedo perché dovrebbero essere differenti.

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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da eliocor » 21/02/2018, 17:00

Chiarissimo e più che dettagliato!
Esattamente quello che mi interessava.
Per favore controlla i messaggi personali, ché ti ho contattato.


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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da eliocor » 21/02/2018, 17:29

Dimenticavo: credo che un anodo di diametro 1mm possa essere la ragione per cui non hai conteggi.
Più l'anodo è sottile (molto spesso si usa un filo in tungsteno) più il campo elettrico è elevato.
Adesso non ho la possibilità di cercare la formula (Knoll, IIRC nel capitolo dei contatori proporzionali) ma ti consiglio vivamente di fare le prove con un filo il più sottile possibile.


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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da Datman » 21/02/2018, 17:44

Ecco la SBM-20 aperta! :-)
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Ha un bulbo di vetro all'interno???...
Credo di no: immagino che il vetro sia solo saldato al tubo metallico per sostenere il filo dal lato isolato. Stando così le cose, i cappellotti possono essere tranquillamente scaldati per essere saldati. Io li ho saldati grattando un po' e mettendo una minima quantità di Pasta Salda per fare una saldatura buona nel minimo tempo possibile.
Ultima modifica di Datman il 22/02/2018, 11:19, modificato 1 volta in totale.


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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da eliocor » 21/02/2018, 18:47

Direi che parrebbe proprio che (almeno) la SBM20 sia in realtà in una ampolla di vetro...
Non posso dare conferma perché non ne ho mai avuta una per le mani.


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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da marconmeteo » 21/02/2018, 19:28

Non conosco l'STS6 usata da Antonio, con caratteristiche sappiamo praticamente identiche all'SBM20, ma quest'ultima ha appunto del vetro che mantiene isolato il filo centrale e tiene il vuoto, ecco perchè avevo fatto quell'asserzione nel mio post, proprio perchè una che mi si era staccato il terminale, mi aveva permesso di vedere l'estremitá in vetro. Il corpo in fine metallo consente il rilevamento anche di radiazione beta (se non altro in parte). Molto probabilmente il tubo usato da Antonio ha una tipologia di costruzione diversa. Comunque seguo con interesse, non avevo mai pensato di costruirmi un tubo ma devo dire che ci sono davvero tante cose da tenere in considerazione, quindi sebbene sembri un dispositivo molto semplice in realtá non è poi proprio così.


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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da antonio zanardo » 22/02/2018, 1:03

Per quanto riguarda la foto della SBM20 non so che dire.

Io ho la foto di un mio tubo CTC-6 (identico nelle dimensioni e prestazioni all' SBM19 ), "squartata", in cui è possibile vedere distintamente che le uniche parti in vetro sono i due piccoli isolatori applicati ai tappi di bakelite che sorreggono e centrano il filo anodico. Non riesco però a trovare il modo di pubblicare la foto in questo forum. Appena qualcuno me lo spiega, la posto subito.

L'anodo da 1 mm. è quello che ho usato nell'ultima prova. Precedentemente nello stesso involucro avevo usato un filo di NiCr da 2/10 di spessore, anche in quel caso conteggi sì, forse scariche casuali o rumore dell'alimentazione, ma nessun incremento all'avvicinare una sorgente radioattiva.

Credo che marconmeteo abbia ragione. Il tubo Geiger è solo apparentemente semplice. Ma se si considera che non si sa bene che gas usare (Neon, Argon, Elio, Aria?) e quale tipo di quenching adottare (alogeni, alcool, butano, gas criogenici?), e a quale pressione farlo lavorare (atmosferica o a bassa pressione, ma quanto bassa?), le combinazioni sono numerosissime e non sempre possibili da testare, anche per la difficoltà di trovare la materia prima, cioè il gas. Il Neon ad es. è introvabile in piccole quantità.

Se la combinazione di tutti questi fattori è critica come sembra, far funzionare bene un tubo geiger diventa come vincere un terno al lotto.

Ma ora, dopo tre giorni in cui mi corico alle tre, stasera vado a letto alle una per recuperare sonno.

Buonanotte a tutti e... ricordatevi di spiegarmi come postare le foto.

Antonio zanardo



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zoomx
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Re: Autocostruzione sensore Geiger?

Messaggio da zoomx » 22/02/2018, 9:55

La voce Wikipedia in inglese sui tubi GM dice:
Gas mixtures

The components of the gas fill mixture are an inert gas such as helium, argon or neon which is ionised by incident radiation, and a "quench" gas of 5–10% of an organic vapor or a halogen gas to prevent spurious pulsing by quenching the electron avalanches.[5] This combination of gases is known as a Penning mixture and makes use of the Penning ionization effect.

The modern halogen-filled G–M tube was invented by Sidney H. Liebson in 1947 and has several advantages over the older tubes with organic mixtures.[6] The halogen tube discharge takes advantage of a metastable state of the inert gas atom to more-readily ionize a halogen molecule than an organic vapor, enabling the tube to operate at much lower voltages, typically 400–600 volts instead of 900–1200 volts. While halogen-quenched tubes have greater plateau voltage slopes compared to organic-quenched tubes (an undesirable quality), they have a vastly longer life than tubes quenched with organic compounds. This is because the organic vapor is gradually destroyed by the discharge process (giving organic-quenched tubes a useful life of around 10E9 events), while the halogen ions can recombine over time (giving halogen-quenched tubes an effectively unlimited lifetime for most uses, although they will still eventually fail at some point due to other ionization-initiated processes that limit the lifetime of all Geiger tubes). For these reasons, the halogen-quenched tube is now the most common
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Riguardo la bombola di Argon: che purezza ha il gas contenuto all'interno? La cosa riguarda anche il gas da accendini. Magari le impurezze non hanno questa grande influenza oppure si, questo non lo so.



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