Fabriquez votre propre détecteur de radioactivité

Salut à tous !
Dans un autre topic, je faisais état d'un projet de détecteur à semiconducteur PIN. Le projet étant en bonne route, ne voilà ti pas que le grand Elektor sort un article exactement dans les cordes !

En effet, le numéro de Juin 2011 comprend Mesure de rayonnement gamma avec une photodiode - Détecteur de rayonnement à BPW34.
Le PDF est disponible ici pour les inscrits et les abonnés (détails par MP ).

Il est intéressant de noter que l'auteur utilise une diode PIN BPW34, qui est très courante chez les revendeurs (pour 0,5cts à 1€), mais aussi dans la plupart des détecteurs de fumée récents, qui en contiennent deux.

Je remercie chaleureusement Mr Burkhard Kainka, avec qui je dialogue par mail et qui m'a évité plusieurs heures de recherches par tâtonnements avec un montage aussi simple qu'accessible au débutant.
La construction peut donc intégralement se faire avec de la récup, sans outillage sophistiqué (10 composants au total).
La détection à semi-conducteur a un avantage indéniable sur les autres technologies usuelles : la capacité de classer les impulsions selon leur énergie. C'est à dire que l'on arrive à distinguer les différentes énergies en jeu, et donc in fine (moyennant un peu plus de composants) quels atomes se sont désintégrés.
Sur sa page perso, l'auteur montre également qu'il a pu détecter des rayons béta- issus de potassium 40 en faible proportion dans le sel de régime.

Au sujet du détecteur à ionisation perso, il est toujours prévu pour juin (brouillon dispo par MP). Il n'aura pour unique avantage que la détection des rayonnements alpha....et de ne pas nécessiter de diode PIN
Je lance le grand jeu concours des meilleurs montages (design, détection, etc...) que les membres pourront construire !

Bonjour,

Merci encore pour tes infos

(interressé bien sur par les details en MP)



Toujours partant pour la construction : pas encore ma priorité du moment mais ça va
venir : par contre pour le design , je crois que je vais finir ds les derniers :pas grave

a+
grizzly

Salut à tous !
Ce projet en ayant motivé plus d'un, les soucis ne se sont pas fait attendre quant aux résultats obtenus.
Par ce post, je vais essayer de compiler tous les problèmes auxquels j'ai répondu.
Bien que je réponde par mail, je préfère laisser cette option pour les soucis techniques sur le forum, et souhaiterais que les discussions se fassent par MP, c'est plus facile à suivre .

Je tiens à préciser que je n'en suis qu'au prototype de ce projet sur plaque pastillée, mais ce dernier montre déjà un fonctionnement stable, et des capacités de détection dans les bêta (au potassium 40).

- Le blindage doit concerner avant tout le circuit de sonde : la diode BPW34 et les deux transistors amplificateurs. Certains ont blindé la totalité du circuit afin de l'isoler des parasites extérieurs, mais c'est insuffisant car beaucoup de parasites viennent du comparateur LM311. En général, on entend un sifflement aigu et permanent, impossible à supprimer même avec le potentiomètre 100k. C'est normal, car les parasites touchent le circuit de sonde entre les deux transistors : on a une réaction de nature semblable à celle dont nous parlions pour le circuit de la radio ondes courtes à réaction.
Le blindage de la sonde, au minimum jusqu'au condensateur qui lie les deux circuits est un minimum.

- Pour le circuit de sonde, le meilleur montage n'est pas nécessairement celui fait sur une belle plaque gravée avec des pistes droites et jolies au regard, mais plutôt dans le style "ugly construction" dits "en l'air" :


Cet agencement, au plus court, présente des performances souvent meilleures en HF, et dans le cas des détecteurs ultra-sensibles.
Perso, j'ai réalisé la sonde prototype sur une plaque pastillée : les connections se font au plus court la bande de masse n'est plus présente, mais elle est remplacée par notre blindage.....le rendu final est une surprise

- Le haut parleur se connecte entre la sortie sur le chimique 10µ et le +9V, et non sur la masse !

- Il est important de vérifier l'état des composants juste avant la soudure. J'ai personnellement tourné en rond un moment sur une panne, avant de m'apercevoir que la diode BPW34 était morte (grillée par le soudeur ?). Un collègue a eu un soucis au niveau du potar 100k, qui présentait des faux contacts internes.

- Il est possible bien entendu de relier plusieurs diodes PIN en parallèle en guise de détecteur. Cela accroît la surface de détection, et donc la sensibilité. L'auteur affirme même que l'on atteint vite la sensibilité d'un tube geiger tel que le ZP1310.

- Pour ceux qui n'auraient pas accès aux composants "rares" tels que les transistors faible bruit BC549C et le comparateur LM311, il est possible de modifier le schéma de façon à n'utiliser que des transistors universels (PNP 557 - NPN 547). On perd la capacité de discriminer l'origine du rayonnement (est-ce un bêta- de 300keV ou plutôt un alpha de 4MeV), mais le montage est alors réalisable avec de la récup (diode PIN dans les détecteurs d'incendie). Plus de détails par MP

T'as un plan ou quelque chose qui y ressemble?

Si t'as un schéma, je te sors un équivalent Orcad si ça marche

Merci bien la Bidouille! (pas con pour le blindage, on ne fait pas mieux!!)

Salut !

Johann a écrit:T'as un plan ou quelque chose qui y ressemble?

Oui, tous les plans, par MP

Si t'as un schéma, je te sors un équivalent Orcad si ça marche

Et bien justement, les circuits imprimés semblent présenter de moins bons résultats que les circuits montés sur plaque pastillée, ou en mode aérien....à moins que tu ne trouves une implantation "au plus près", avec un minimum de chemin entre les composants, et un blindage de séparation entre sonde et comparateur

Pour info, dans le numéro de novembre [2011] d'Elektor, il y a une "suite" de l'article avec un nouveau détecteur sur le même principe mais avec un microcontrôleur, ce qui permet l'affichage du nombre de coups par minute sur un écran LCD. Dans le même article, il est mentionné que la diode BPW34 peut-être remplacée par une BPX61 dont on a enlevé la protection en verre pour mesurer les particules alpha.

Il y a également une note sur le montage de la diode et le blindage du circuit dans le numéro de janvier 2012.

Salut !

Cyrus_Smith a écrit:Dans le même article, il est mentionné que la diode BPW34 peut-être remplacée par une BPX61 dont on a enlevé la protection en verre pour mesurer les particules alpha.
Il y a également une note sur le montage de la diode et le blindage du circuit dans le numéro de janvier 2012.

Caramba, encore grillé !
Sacré Elektor, au moins on pourra upgrader le détecteur avant noël....mon article est prévu pour début janvier itou

Plus ou moins dans le même genre, une application pour téléphones Android qui détecte l'impact des particules sur le capteur de l'appareil photo (non testé faute de téléphone de ce type - trouvé via hackaday (en)).

Salut à tous !
Voici comme promis depuis quelques temps le montage cité plus haut.
Il s'agit du détecteur à semi-conducteur sans composant autre que des diodes PIN, des résistances, des transistors et des condensateurs; il fait écho à mon commentaire plus haut :

- Pour ceux qui n'auraient pas accès aux composants "rares" tels que les transistors faible bruit BC549C et le comparateur LM311,
il est possible de modifier le schéma de façon à n'utiliser que des transistors universels (PNP 557 - NPN 547). On perd la capacité de
discriminer l'origine du rayonnement (est-ce un bêta- de 300keV ou plutôt un alpha de 4MeV), mais le montage est alors réalisable avec de
la récup (diode PIN dans les détecteurs d'incendie).

J'ai obtenu l'accord de l'auteur permettant de recopier son schéma dans ce post, sur le forum Olduvaï. Ceci signifie que cette autorisation ne s'applique pas à la copie, que ce soit sur un autre forum ou ailleurs. Je refuse également que l'on copie mes posts sans mon autorisation (que je donne pourtant la plupart du temps), afin que mes écrits ne servent à appuyer des thèses que je n'ai pas cautionnées (ovnis, complots, etc...).
Merci donc de me demander l'autorisation sans quoi je rappliquerai avec le droit d'auteur.

Voici donc la schéma de Mr Kainka, proposé dans le cadre de son montage Der Gammadetektor III


On remarque qu'il n'y a pas vraiment de difficulté de compréhension.
- La diode BPW34 est reliée à la base en état bloquant. Si un rayon gamma la traverse, on détecte une très brève impulsion (ionisation du substrat).
Cette impulsion est ensuite amplifiée et allongée par les transistors suivants.
- Il est important d'avoir en sortie la DEL en série avec le petit haut parleur, car l'un ou l'autre n'émettraient pas un signal clair : hp trop faible à cause de l'impédance, et DEL imperceptible.
Les deux assurent un signal sonore en "Tac tac" typique de compteur geiger, couplé à un signal visuel.
- Il n'y a pas de partie haute tension comme dans les compteurs geiger ou les chambres à ionisation. Le montage est donc sûr du point de vue électrique.

Le schéma est à la fois plus simple que le précédent montage à comparateur, mais aussi bien moins cher à fabriquer :
BPW34 : 1,1€
BC557C : 15cts
BC547C : 15cts
R : 5cts
C : 25cts
Cchimique : 40cts
DEL : 15cts
HP écouteurs : 50cts
Soit à peu près un investissement de 3,80 €

En outre, le montage étant en permanence à l'état bloqué, il seul courant consommé est celui qui circule entre les trois résistances en série (220k, 2,2M, 2,2M), soit environ 2µA.
Sur une pile 9V de 150mA, cela nous assure une autonomie de presque 9 ans; nous pouvons donc laisser le montage alimenté en continu sans craindre de décharger la pile (ou l'accu).

Au niveau de la construction, je conseille de séparer en deux circuits "capteur" et "amplificateur", car le capteur nécessite un blindage absolu afin de ne pas subir d'interférence (comme le 50Hz omniprésent ou la lumière).
Cela permet également de tester séparément les deux circuits car j'ai eu une panne sur l'un puis sur l'autre. Dans les deux cas, le test aurait pu être pénible à réaliser sur un unique circuit.

Le capteur est un peu modifié : j'ai ici utilisé 6 diodes PIN montées en parallèle. Ceci dans le but d'augmenter la surface de détection. Le montage est théoriquement 6 fois plus sensible....voir plus bas pour les résultats.

Il est important de tester le capteur à diodes à chaque étape. En effet, une des diodes avait grillé lors de la soudure (attention à la chaleur dissipée), et un faux contact, invisible de loin, était source d'erreurs de détection.

Pour ce faire, on utilise un multimètre sur mode "testeur de diodes". Le module étant placé dans le noir, nous devons trouver une valeur typique des diodes Schottky, soit une tension seuil de 300mV en sens passant.

Voici la première version du circuit.
Une deuxième est envisagée avec en guise de blindage des plaques époxy double face. Ceci permettrait d'avoir un blindage à la fois efficace contre les parasites électromagnétiques, mais aussi une épaisseur métallique très faible à traverser pour les rayons gamma et bêta durs.

La masse du boitier servant de masse commune entre les deux circuits; le blindage est par ailleurs relié à la masse pour faire office de blindage.

Vérifier à nouveau le fonctionnement du capteur.

Vue de la masse commune circuit/interrupteur/LED (avant la pose du capteur) :

Vue de la fenêtre du capteur (6 diodes PIN en parallèle):



Blindage du capteur
La sonde doit être blindée par une paroi métallique. Nous sommes donc face à un petit dilemme :
Sur l'extérieur, la boite constitue déjà un blindage, mais les rayons bêta durs risquent de ne pas traverser.
Sur la face intérieure (pour isoler du circuit), on peut souder des parties métalliques dures, mais il faut alors envisager de tout dessouder si on souhaite réparer ou apporter des modifications.

J'ai préféré utiliser du film métallique autoadhésif conducteur. C'est de l'aluminium épais du type de ceux que l'on trouve dans les circuits blindés comme les écrans LCD. Ils constituent la masse qui relie toutes les coques.
Ici, il peut s'adapter aux contours du montage, et peut être décollé en cas de besoin :



Ici, le film est doublé sur les bordures afin de minimiser les défauts du blindage. Ce même fil recouvre la fenêtre extérieure. Il convient alors de poncer la peinture de la boite afin de réaliser une jonction électrique parfaite.
Vérifier à nouveau le capteur; il peut y avoir un faux contact avec la couche de métal.

Tests :
J'ai tout d'abord été bluffé, puis un peu déçu. Le fait de mettre 6 diodes PIN en parallèle augmente la surface de détection....mais augmente la capacité de jonction des diodes, et le signal détecté est bien plus faible; on capte donc in fine moins de rayonnement qu'avec une seule diode !
La solution serait d'augmenter la tension d'alimentation des diodes aux environs de 30V, afin de diminuer cette capacité de jonction. Soit on met en série plusieurs piles 9V, soit on utilise un survolteur (qui génère des parasites).
Là où mes tubes geiger détectent entre 40 et 70 impulsions par minute, ce montage en détecte entre 5 et 8 à peine. C'est déjà pas mal pour un détecteur de radioactivité, mais cela demande des améliorations sur cette surface de détection.

Améliorations possibles :
Pourquoi pas joindre en sortie un compteur d'impulsion, afin de mesurer sur une minute. Pour faire simple, je propose aux bidouilleurs de joindre un compte-tour de vélo; de ceux qui calculent la distance parcourue en comptant le nombre de passages de l'aimant devant un ILS. On pourrait alors remplacer ce contact par un optocoupleur, un phototransistor, un relais, etc....

Bons bidouillages à tous !

Salut à tous !
J'avais parlé dans le topic électronique de mon détecteur de radioactivité DIY fonctionnant avec une chambre à ionisation.
Pour tous ceux qui ne peuvent obtenir de tube geiger (du projet geiger à transistor) ou ne veulent fabriquer la haute tension de la CI, il est possible de fabriquer un détecteur de fortune grâce à la haute impédance d'un simple multimètre numérique (en général 10MΩ), un transistor et une résistance.
Hormis la différence de tension, le circuit est sensiblement identique à mon ancien projet; le montage Darlington étant remplacé directement par un transistor Darlington BC517.


Ce n'est pas vraiment sensible, mais déjà utile pour savoir si l'on a affaire à une source importante (objets ou peintures au radium, manchon de lanterne au thorium, etc...).

La chambre à ionisation fonctionnant particulièrement bien avec le rayonnement alpha, une source d'américium 241 (aujourd’hui disparu des détecteurs de fumées) fera sursauter tout compteur :
(attention, à ne pas faire chez soi car 1 mg de Am241 présente une activité de plusieurs MégaBecquerels...)



Je suis sûr que l'on peut augmenter la sensibilité en augmentant la tension aux bornes de la chambre à ionisation....

À noter donc que ce montage n'est pas efficace pour les rayonnements gamma et moyennement efficace pour les béta... Par contre tout à fait opérationnel pour les alpha.

Un très bon complément donc des radex et autres compteurs dépourvus de capteur alpha

Au passage, t'as une jolie voix ! Merci de l'info, ça peut être utile.

Salut à tous !
Le numéro Juillet/Août d'Elektor propose à nouveau un petit montage détecteur de radioactivité, spécialisé dans les rayonnements alpha et bêta.
Celui-ci a l'avantage d'être ultra minimaliste : un transistor FET (le BF245) enfermé dans une chambre, et un multimètre.
L'auteur (Mr Kainka), réalise plusieurs mesures avec un manchon de lanterne, de la pechblende, et une pastille d'américium 241.
Il a pu remarquer une différence de résistance de grille du FET de quelques ohms; ce n'est pas énorme au vu de l'activité des éléments testés, mais cela a de quoi mettre en évidence un principe qui aurait pas mal de potentiel.
Plus de détails ici : Radiomètre à FET

Hello,

Burkhard Kainka et son détecteur de radioactivité sont de retour dans le numéro d'octobre d'Elektor.
Y sont évoqués en particulier le problème de l’étalonnage, l'utilisation d'un photo-transistor 2N3055 pour la détection des rayons alphas, et différentes variantes du montage: détection simultanée des rayons alphas, bétas et gammas, connexion à un ordinateur par liaison série, sensibilité à la lumière ambiante, etc.
Voir également ici.

En anglais, la fabrication d'un détecteur alpha ouvert: de l'ionisation sans chambre:

Superbe montage ! Et pas trop difficile apparemment à fabriquer.

Un truc m'étonne un peu dans la description de la vidéo :

Sources of alpha radiation demonstrated in the clip include a 5-millicurie Po-210 source,

Si je me souviens bien, 5 mCi tournent autour de 200 mégabecquerels ! Donc le détecteur semble relativement "peu" sensible