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Geigerzähler
von Plapperkatze am 1.Mai 2011 um 15:00
Bereits irgendwann Anfang dieses Jahres hatte ich begonnen, bei ebay die Preise für Geigerzähler zu beobachten, und zwar nicht, weil ich hellsichtigerweise die katastrophalen Geschehnisse in Fukushima vorausahnte, sondern der Anlass war ein ganz anderer: Mein Bruder war von einem Bekannten eingeladen worden, die Sperrzone von Chernobyl zu besuchen, und ich wollte mitkommen. "Wollen" trifft es nicht so ganz, ich war nicht allzu begeistert, aber den Bruder alleins dorthin fahren zu lassen, kam auch nicht in Frage. Für eine Reise nach Chernobyl ist so ein Geigerzähler natürlich eine sinnvolle Anschaffung.

Ich verfolgte also ganz relaxed die Preise und machte mir ein Bild über die Qualität der angebotenen Geräte, als plötzlicherweise der Supergau in dem Daiichi Kraftwerk dazwischenkam. Binnen weniger Tage stiegen die Preise für Geigerzähler ins Unverschämte, gute Geräte waren bereits nach kurzer Zeit überhaupt nicht mehr zu bekommen. Ich grämte mich - hätte ich nicht noch schnell ein Schnäppchen machen können?

Nun habe ich, bereits seit Jahren, einen alten Landis&Gyr EMB-3 Geigerzähler im Schrank, den ich irgendwann mal als Schnäppchen für etwa 20€ gekauft hatte. Ich hatte mich mit dem recht klobigen Kasten nie sonderlich intensiv befasst, denn nichts, aber auch gar nichts was ich davorhielt brachte die Zeigernadel zu auch nur dem geringsten Ausschlag. "Wahrscheinlich muss erst eine Atombombe im näheren Umkreis explodieren, damit man mit dem Ding etwas messen kann!" dachte sich die Katze, und räumte den Geigerzähler weg.

Mag es makaber klingen oder nicht, Fukushima war der Anlass, den alten Zähler wieder hervorzuräumen und sich das Gerät mal etwas genauer anzusehen. Verbaut sind 2 Zählrohre von Landis&Gyr, beschriftet mit EQH1 und EQH2. Ersteres ist ein Hochdosiszählrohr, das zweite, größere, ist empfindlich genug um auch kleine Abweichungen der Hintergrundstrahlung zu detektieren. Der empfindlichste Messbereich (es sind 3 Messbereiche umschaltbar) endet bei 10mr/h, was 100µGy entspricht - auch das also zu viel, als dass sich bei kleinen Strahlungsquellen etwas auf der Anzeige tut, auch wenn der Messbereich logarithmisch ist. Nun ist aber ein kleines Zählfenster da, hinter dem eine Glimmlampe die einzelnen Impulse sichtbar macht, dort könnte man ja einen Microcontroller anklemmen und damit von den counts/minute auf die Energiedosis umrechnen.

Ich suchte eine ganze Weile nach einem Datenblatt für das Zählrohr, leider erfolglos. Einziger Anhaltspunkt waren also ein paar Beispielwerte in der Dokumentation des Gerätes und die Skala vorne drauf, wobei letztere nur bedingt vertrauenswürdig ist, da das Gerät schon mehrere Jahrzehnte nicht mehr kalibriert worden ist. Gut wäre dann wenigstens ein Strahler, dessen Zusammensetzung und Dosisleistung genau bekannt ist, aber auch so etwas besitzt eure Katze nicht. Kurz gesagt erhalte ich also Messwerte, die zwar einigermaßen plausibel sind, aber keineswegs so verlässlich wie die Ergebnisse eines guten, geeichten Geigerzählers. Völlig wertlos ist der Kasten aber trotzdem nicht, denn auch wenn die Absolutwerte fehlerbehaftet sein können, lassen sich Abweichung bei der Messung von Regenwasserproben oder ähnlichem schon damit nachweisen.

Zum Aufbau ist folgendes zu sagen: Die umra 60V, die eine Glimmlampe zum zünden braucht, kann man einem Atmega µC natürlich nicht antun, mit Vorwiderstand und Zenerdiode kann man aber schön auf 4,7V stabilisieren, die den externen Interrupt des Microcontrollers zuverlässig auslösen. Eine Reihenschaltung aus ein paar Dioden setzen die 5V, mit denen der Atmega versorgt wird, auf 3V herunter, um damit gleich den Geigerzähler mitzuversorgen. Die 5V stammen übrigens der Einfachheit halber aus einem 7805, mal wieder. Als kleine Spielerei hängt an dem Atmega nicht nur ein 2x16 LCD, sondern noch eine LED und ein Lautsprecher, um geigerzählertypisches Knacksen und Blinken zu erzeugen. Dazu noch ein Taster fürs Menü und fertig ists.

Die Software zählt die Anzahl der Impulse über jeweils eine Sekunde (häufig hat man innerhalb dieser Sekunde gar keinen Impuls, aber das macht ja nichts - sollte man doch mal viele Impulse haben, läuft wenigstens kein Zähler über) und berechnet daraus einen Mittelwert, der auf dem Display wahlweise als Bequerel, counts/minute oder µGy/h ausgegeben werden kann. Das Gerätchen kommt mit einem Taster aus, der lange und kurze Tastenbetätigungen unterscheiden kann und damit eine halbwegs brauchbare Navigation in meinem Menü erlaubt. Dort kann (ausser der Einheit) auch noch der Lautsprecher und die LED aktiviert werden, ausserdem kann der Zähler resettet werden.

Übrigens ist es ja für einen gleitenden Mittelwert nicht erforderlich, Messwerte zu speichern, es genügt die Anzahl der bereits durchgeführten Messungen und der letzte Mittelwert, ein neuer Wert wird dann einfach mit "Mittelwert(n)=(alter_Mittelwert*(n-1)+neuer_Wert)/n" hinzugefügt.

Es ist angedacht, Messwerte im Speicher zu halten und dann über die serielle Schnittstelle des µC an den PC übertragen zu können, um daraus hübsche Verlaufs-Graphen zu generieren. Ich bin mir aber noch nicht schlüssig, ob ich das umsetzen will, der Geigerzähler müsste dazu fest hier irgendwo aufgebaut werden und dann 24/7 in Betrieb sein. Die letzten Wochen haben gezeigt, dass sich dieser Aufwand evtl nicht lohnt, meistens will man lieber alle paar Tage mal eine Regenwasserprobe oder anderes Material kurz analysieren.

Wenn jemand übrigens zufällig Informationen (oder ein Datenblatt) zu der verwendeten Zählröhre Landis&Gyr EQH2 auftreiben kann, oder sonst etwas zu dem EMB-3 Geigerzähler sagen möchte, lasst mir bitte einen Kommentar da, ich wäre euch sehr dankbar.

Hier noch ein paar Bilder vom Inneren des Gerätes:






Bella - дозиметр Белла
Unter "Bella" stellt sich der West-Europäer wohl meist eine dunkelhaarige Schönheit vor; die russischen Entwickler ticken da ganz anders, kA was sie geritten hat, dieses Gerät so zu nennen. Aussen hässlich, innen primitiv - und dennoch hat der Apparat seinen eigenen Charme, der ihn mir lieb und teuer macht, einen Charme der aus Unverwüstlichkeit und Robustheit gestrickt ist.

Das Ding kam defekt bei mir an, was augenscheinlich obigem Absatz zu widersprechen scheint; auf dem Display war nichts sinnvolles zu erkennen, nur sporadisches Piepsen legte die Vermutung nahe, dass da "überhaupt noch etwas funktioniert". Ein Blick ins Innere offenbarte primitive TTL-ICs und schön grosse THT-Bauteile. Ich weiss nicht wie es euch geht, aber mir ist das um Welten lieber als ein schwarzer Klecks mit 50 Anschlüssen, der weder reparabel noch austauschbar ist.

Google servierte mir auf der Suche nach einem Schaltplan erstmal nichts als Mist. Man muss erst "Schaltplan Dosimeter Bella" (Схема дозиметр Белла) durch den Übersetzer jagen und dann auf http://www.google.ru danach gucken. Dann allerdings wird man gleich mit einem Volltreffer belohnt, man findet ein russisches Bastelkatzenforum http://www.radiokot.ru/forum/viewtopic.php?t=10380 und dort die ersehnten Schaltpläne. Mein Herz sprang in die Höhe, dass es dort Katzen gibt, die mit Elektronik herumbasteln! Я люблю Россию!

Ich kratzte zwei Lötbrücken weg, die meiner Meinung nach fehl am Platz waren, und justierte die Potis neu - und, sieheda, die Bella tat wieder was sie tun soll; einigermassen. Es ist nämlich so, dass eines der wenigen empfindlicheren Bauteile an dem Teil das LCD ist. Höchstwahrscheinlich durch unsachgemässe Handhabung bzw Ungeschicklichkeit bei der Reparatur habe ich es geschafft, dass manche Segmente nicht mehr verlöschen, sondern (sogar nach dem ausschalten) stehenbleiben. Mit etwas Übung kann man ablesen, was da "eigentlich" stehen soll, aber hmmmm eine 1,2,3,4, alles sieht verdächtig nach einer 8 aus. Im Nachhinein wurmt mich meine Ungeschicklichkeit; wäre ich etwas bedachtsamer zu Werke gegangen, wäre die Bella vielleicht nun in besserem Zustand.

Der Ablauf einer Messung ist übrigens denkbar einfach: Jeder Impuls des Zählrohrs (es ist das russische Universal-Zählrohr SBM-20 verbaut) erhöht den Wert auf dem Display um 1. Nach 40 Sekunden endet die Messung und die Kommastelle wird eingeblendet, so dass zB 18 Impulse in 40 Sekunden zu 0,18µSv/h werden - recht viel primitiver geht es wirklich nicht mehr. Das Ergebnis bleibt dann weitere 40s auf dem Display, danach beginnt eine neue Messung. Man kann sich ausmalen, dass da gewaltige Abweichungen der Messwerte auftreten können. Dafür eben echt robust, die Kiste.

Ich habe inzwischen einen Beta-Strahler, ein Granulat, das K-40 in einem messbaren Anteil enthält - genaueres wusste der Verkäufer leider selber nicht. Das Material, das mein EMB3 Geigerzähler durchaus erfassen kann (deutlich mehr counts/minute), lässt die Bella allerdings ziemlich kalt. Das SBM-20 Zählrohr ist vorwiegend auf Gammastrahlung ausgelegt und energiearme Betastrahlung bleibt zum grössten Teil schon in der Metall-Ummantelung hängen.
















Update
Übrigens hat mir das keine Ruhe gelassen, und ich habe mir ein Ersatzdisplay organisiert. Natürlich war die Pinbelegung komplett anders, so dass das ein ganz schönes Fädeldrahtgewurschtel war, das Display zu tauschen. Die Bella funktioniert nun wieder!

Grüße von der Katze


[3 Kommentare]

Drazen (Gast) schrieb am 13. November 2014 um 13:04
Hallo, sehr schöner Artikel.Der Bella Geigerzähler kann nur Gammastrahlung messen.Auf den Bildern sieht mann eine Ummantelung des Zählrohrs SBM-20. Sieht wie Blei oder Alu aus.Was passiert wenn man die "Folie" entfernt? Werden dann auch Betastrahlung erfasst? Mein Radex 1503+ hat das gleiche Zählrohr und kann Beta und Gamma messen.MfG

andreas kolb (Gast) schrieb am 9. August 2015 um 13:31
Hallo, ein wirklich schöner Artikel.
Habe mir auch diesen Zähler emb3 gekauft, weiß aber nicht wie man ihn bedients bzw wie man ihn testen kann
können Sie mir da weiterhelfen ?
freue mich auf eine Antwort
mfg kolb62[at]gmx[dot]de

Plapperkatze schrieb am 10. August 2015 um 20:09
@Drazen: Das Kathodenmaterial soll laut Datenblatt 50µm rostfreier Stahl sein. Ich würde das nicht abmachen, bin nahezu sicher dass das Zählrohr dann kaputt ist. Sowohl in dem Bella Zähler als auch in dem Radex 1503 sind SBM-20 Zählrohre verbaut, die also gleichermaßen auf Beta ansprechen sollten.

@andreas: Das Gerät hat einen sehr breiten Messbereich, umschaltbar kommt das große Zählrohr EQH2 zum Einsatz, bei höheren Dosisleistungswerten das kleine. Dazu hat man die Glimmlampe die bei jedem Puls kurz aufleuchtet.

In der Apotheke kann man Kaliumchlorid kaufen, das ist relativ ungefährlich und großteils ein Betastrahler, den man mit dem Messgerät gut messen können sollte. Mit dem Artikel aus der Wikipedia https://de.wikipedia.org/wiki/Kalium#Radioaktivit.C3.A4t kann man aus Kaliumchlorid einen Prüfstrahler basteln.

Weiterhin sollte gehen: Wischprobe draussen nach Niederschlag, klingt binnen etwa 4h vollständig ab (Radon-Folgeprodukte, die aus der Luft gewaschen werden).

Thorierte Gasglühstrümpfe ("Petromax") gehören schon zu den etwas stärkeren Strahlern, sollten auch gut erkannt werden.

MFG katze

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