Introduzione:

Qualsiasi contatore Geiger è di per se un ottimo rilevatore di raggi cosmici, chi utilizza tali strumenti sa infatti che anche senza la presenza di elementi radioattivi si ha il movimento dell'ago dello strumento che rileva quindi una certà attività, chiamata radiazione ionizzante di fondo, tuttavia questa radioattività può provenire anche dal terreno o dall'aria.

Per essere sicuri che sia di provenienza cosmica (atmosferica) sono necessarie alcune precauzioni, una può essere quella di isolare lo strumento verso terra con del piombo in modo perlomeno di escludere la r. di fondo terrestre. La seconda è quella di utilizzare più tubi geiger in serie, come si è visto per il modello a tubi al neon. Solo le particelle più energetiche, quindi le astroparticelle, attraverseranno i tubi contemporaneamente generando l'impulso che sarà registrato dallo strumento, se poi si isolano ulteriormente i tubi col piombo si ottiene uno strumento estremamente affidabile.

Questo è quello che abbiamo qui realizzato, evitando però l'isolamento a piombo, inutile, perchè lo scopo principale di questo strumento è quello di essere utilizzato a bordo del pallone della spedizione VHANESSA con l'intento di rilevare muoni e mesoni carichi.

Ricordiamo infine che apparecchi di questo tipo, a ionizzazione, possono registrare solamente il numero di eventi/particella ma non l'energia rilasciata dalla particella, per quel tipo di misura servono altri strumenti.

 

Principio di funzionamento:

Il segnale dei tubi geiger viene prelevato ed inviato ad una scheda elettronica dove una porta logica attiva il contatore, il segnale viene inviato poi in uscita ad un cicalino oppure al computer via audio oppure ancora via usb.

Il contatore è provvisto di 3 microamperometri tipo VU meter per il controllo del funzionamento, due di questi strumenti ad ago sono utilizzati per monitorare il corretto andamento dei tubi geiger ed il terzo per il controllo del circuito di coincidenza.

Un timer con base dei tempi selezionabili di 4' 16' ed 1h dona allo strumento la funzione di scaler, così si può accendere e lasciarlo funzionare trovando i dati sul contatore digitale al termine della lettura senza preoccuparsi di doverlo fermare dopo un determinato tempo.

Nel caso specifico della spedizione storico-scientifica VHanessa, come segnale in uscita verrà utilizzato il cicalino (al posto che l'usb via p.c.) registrando gli impulsi con un telefono cellulare in formato wave e successivamente analizzando manualmente i files, questo per evitare diversi problemi pratici relativi ai p.c.(ingombro-peso-alimentazione).

 

Tecnica:

I tubi Geiger sono i noti SBM 20 di produzione russa, sono di facile reperibilità e sufficientemente sensibili ed affidabili.

Tramite due condensatori viene prelevato il segnale ed inviato a due porte a trigger di schimdt, poi ad un monostabile che allunga leggermente il segnale in modo da registrare anche impulsi brevissimi, il tempo calcolato è sufficientemente "corto" da evitare falsi segnali.

Una porta "and" funge da circuito di coincidenza, un'altra porta "and" serve invece per attivare il contacolpi per il funzionamento di scaler tramite l'integrato contatore cmos 4060, con questo si possono predisporre delle basi tempi a proprio piacimento.
Il segnale viene inviato quindi ad un buffer alimentato a 5V, questo per poter essere utilizzato anche dal convertitore TTL-USB di arduino. Le uscite previste sono infatti, 1 buzzer, 1 audio e 1 usb.

Il vantaggio di avere a disposizione l'usb permette di poter utilizzare numerosi software per contatori geiger presenti in commercio.

Per l'alimentazione dei tubi geiger è stato utilizzato il solito circuito per lampeggiatori flash di macchine fotografiche monouso, come già detto estremamente stabile e conveniente.

Scheda logica finita.

 

Test e funzionamento:

Qui sotto test relativi al funzionamento dei tubi Geiger:

 

Video relative alle prime verifiche di funzionamento (coincidenza esclusa), il telefono registra i bip:

 

Primi Risultati (coincidenza esclusa):

Dati locali del rilevamento:
latitudine, longitudine: 45.737914, 8.9006139
N45° 44.2748', E008° 54.0368'
Alt:390msl

Impostato sul campionamento a 4' rileva in media 180 impulsi quindi 45cpm, ovvero 2700cph, facendo un confronto con il modello amd3 a tubi fluorescenti (in media 300 cph) possiamo dire che quest'ultimo realizzato coi tubi geiger è molto più sensibile almeno di un fattore 10.

Come si nota dal grafico degli impulsi, l'ampiezza non è costante ma dipende dalla durata dell'impulso stesso, questo può dipendere anche dalla velocità e/o dall'intensità delle particelle.
Intensità e frequenza ci possono dare anche un' idea del flusso e dell'energia delle particelle primarie.

Giocando col software di elaborazione audio, si può ottenere un immagine spettrale della forma d'onda, da sola non dice molto ma sarà interessante il confronto con i dati rilevati alle diverse altitudini.

Il rivelatore è stato progressivamente modificato e migliorato, fino alla creazione del modello successivo chiamato AMD5.

Rivelatore AMD5 per scuole, associazioni e astrofili>>

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