第1步：基礎(chǔ)理論

蓋革計數(shù)器的工作原理很簡單。內(nèi)部帶有低壓氣體的薄壁管（稱為Geiger-Muller管）通過其兩個電極上的高壓通電。產(chǎn)生的電場不足以引起介質(zhì)擊穿 - 因此沒有電流流過管。直到電離輻射的粒子或光子通過它。

當(dāng)β或γ輻射通過時，它可以電離內(nèi)部的一些氣體分子，產(chǎn)生自由電子和正離子。由于電場的存在，這些粒子開始移動，電子實際上獲得足夠的速度，最終電離其他分子，產(chǎn)生一連串瞬間導(dǎo)電的帶電粒子。這個短暫的電流脈沖可以通過原理圖中所示的電路檢測，然后可以用來產(chǎn)生咔噠聲，或者在這種情況下，饋送到可以用它進(jìn)行計算的微控制器。

我正在使用SBM-20 Geiger管，因為它很容易在eBay上找到，并且對β和γ輻射非常敏感。

第2步：零件和構(gòu)造

我使用的是NodeMCU板基于ESP8266微控制器作為該項目的大腦。我想要的東西可以像Arduino一樣編程，但速度足以驅(qū)動顯示器而不會有太多延遲。

對于高壓電源，我使用Aliexpress的這款HV DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器為Geiger管提供400V電壓。請記住，在測試輸出電壓時，您無法使用萬用表直接測量 - 阻抗太低而且會降低電壓，因此讀數(shù)將不準(zhǔn)確。創(chuàng)建一個與萬用表串聯(lián)至少100 MOhms的分壓器，并測量該方向的電壓。

該設(shè)備由18650電池供電，該電池輸入另一個升壓轉(zhuǎn)換器，為電路的其余部分提供恒定的4.2V電壓。

以下是所需的所有組件。電路：

SBM-20 GM電子管

高壓升壓轉(zhuǎn)換器

升壓轉(zhuǎn)換器為4.2V

NodeMCU esp8266主板

2.8“SPI觸摸屏

18650鋰離子電池

18650電池座

所有其他電子元件（電阻器，電容器，LED等）都在我的GitHub的LCSC訂單列表中（如果您使用LCSC，您可以將電子表格導(dǎo)入他們的網(wǎng)站）這些部件也可以從AliExpress或亞馬遜等零售商處單獨找到。

雖然不需要PCB，但是可以幫助簡化電路組裝并使其看起來整潔。用于PCB制造的Gerber文件圖靈也可以在我的GitHub中找到。我已經(jīng)對我的PCB設(shè)計做了一些修改，所以新設(shè)計不需要額外的跳線。但是，這尚未經(jīng)過測試。

案例是用PLA打印的，可在此處找到部件。我對CAD文件進(jìn)行了更改，以反映PCB中鉆頭位置的變化。它應(yīng)該工作，但請注意，這尚未經(jīng)過測試。

第3步：代碼和UI

我使用Adafruit GFX庫為顯示器創(chuàng)建用戶界面。代碼可以在我的GitHub帳戶中找到。

主頁顯示自設(shè)備開啟以來的劑量率，每分鐘計數(shù)和累計總劑量。用戶可以選擇慢速或快速積分模式，將滾動和間隔更改為60秒或3秒。蜂鳴器和LED可以單獨打開或關(guān)閉。

有一個基本設(shè)置菜單，允許用戶更改劑量單位，警報閾值以及與CPM與劑量率相關(guān)的校準(zhǔn)因子。所有設(shè)置都保存在EEPROM中，以便在設(shè)備復(fù)位時檢索它們。

第4步：測試和結(jié)論

蓋革計數(shù)器測量自然背景輻射的每分鐘15-30次點擊率，這大約是SBM-20管的預(yù)期值。一小部分鈾礦石注冊為中度放射性物質(zhì)，大約400 CPM，但是釷燈罩可以使它在靠近管子時點擊速度超過5000 CPM！

我計劃用標(biāo)準(zhǔn)的銫-137來正確校準(zhǔn)試管，這樣可以使劑量讀數(shù)更準(zhǔn)確。為了將來的改進(jìn)，我還可以添加WiFi功能和數(shù)據(jù)記錄功能，因為ESP8266已經(jīng)內(nèi)置了WiFi。