Vous avez sûrement vu à maintes reprises, notamment dans des films, des séries ou des documentaires, le fameux Compteur Giger, pour mesurer les rayonnements ionisants. Eh bien, sachez que vous pouvez en créer un vous-même en utilisant Arduino. Un projet scientifique très intéressant avec lequel vous découvrirez ces appareils et pourrez également effectuer des mesures dans votre région.
Alors allons-y...
Qu'est-ce qu'un compteur Geiger ?
Pour ceux qui ne le savent pas encore, un Le compteur Geiger, également connu sous le nom de tube Geiger-Müller, est un instrument conçu pour détecter et mesurer la radioactivité ionisante.. C'est un outil fondamental dans des domaines tels que la physique nucléaire, la médecine nucléaire et la radioprotection. Sa fonction principale est de compter les particules ionisantes, telles que les particules alpha, bêta et les rayons gamma, qui sont émises par les matières radioactives, d'où son nom : « compteur ».
Opération
Le fonctionnement du compteur Geiger repose sur un principe simple mais efficace : l'ionisation d'un gaz. Pour ce faire, il est composé des éléments fondamentaux suivants :
- Tube Geiger-Müller : Le cœur du compteur est un tube métallique cylindrique avec un fil-électrode central fin. L'espace entre le cylindre et le fil est rempli d'un gaz rare, tel que l'argon, à basse pression.
- Générateur haute tension: Une haute tension est appliquée entre le cylindre et le fil, créant un fort champ électrique. Lorsqu’une particule ionisante pénètre dans le tube, elle entre en collision avec des molécules de gaz, éliminant des électrons et créant des ions positifs. Les électrons libérés sont accélérés par le champ électrique et entrent en collision avec d’autres molécules de gaz, créant ainsi davantage d’ions dans un processus appelé avalanche. Cet afflux d’électrons produit une brève impulsion de courant électrique qui peut être détectée et amplifiée par un circuit électronique.
- Compteur: Le circuit électronique compte ces impulsions et affiche le résultat sur un écran, indiquant le nombre de particules détectées dans un intervalle de temps donné. Autrement dit, chaque impulsion électrique générée par une avalanche représente la détection d'une particule ionisante. Le circuit électronique compte ces impulsions et les affiche sur un écran, fournissant ainsi une mesure de l'activité radioactive.
Il est important de souligner quelques détails supplémentaires, en gardant à l’esprit que les particules radioactives ont suffisamment d’énergie pour arracher les électrons des atomes de gaz, c’est-à-dire générer des ions positifs et, d’autre part, des électrons libres. Lorsque les électrons libérés sont accélérés par le champ électrique vers l'anode (fil central), lors de l'avalanche, une réaction est générée qui se poursuit, ce qui montrerait une mesure soutenue. Pour éviter cela et effectuer des mesures précises à chaque instant, un processus d'extinction est effectué, empêchant la charge électrique de devenir continue. L'une des pratiques les plus courantes pour cette trempe consiste à ajouter une petite quantité de gaz halogène pour absorber les électrons et les ions, rétablissant ainsi l'état du tube pour la mesure suivante.
Options disponibles pour créer le compteur Geiger avec Arduino
Une fois que vous savez ce qu'est un compteur Geiger et comprenez comment il fonctionne, la prochaine étape est de savoir comment vous pouvez construisez votre propre appareil pour mesurer les rayonnements ionisants de votre environnement facilement, à moindre coût et avec précision.
En Amazon vous avez un de ces tubes déjà créé, dans un module compatible avec Arduino, ce qui rend les choses beaucoup plus faciles. De plus, acheter ces capteurs ou tubes séparément n'est pas facile et ils sont chers. Vous pouvez en trouver d'occasion sur Internet, mais il est préférable d'acheter celui-ci :
También existen des kits intéressants à assembler, avec tout ce dont vous avez besoin, qui peut être d'une grande aide, et pour lequel vous pouvez créer votre propre coque grâce à l'impression 3D et ainsi avoir un format plus compact et similaire à ceux du commerce :
Et si vous êtes bricoleur et souhaitez souder les composants à partir de zéro, vous pouvez en obtenir un autre :
Plus tard, nous analyserons également comment le configurer et le programmer…