방사능 측정기 가이거 계수기(Geiger Counter) 자작을 위한 사전 조사

 

 

 

 

요즘 저 아래짝 왜구의 나라가 원전 오염수를 바다에 버리겠다고 빼~액하며 난리다. 그 형세를 보아허니 그 옛날 신바람(카미-카제)!!의 망령이 되살아 난 것이 틀림없다. 다 같이 죽자고 덤벼드는 꼬락서니가 이렇게 완벽하게 민폐스러운 나라가 지구상에 또 있을까 싶다.

 

상황이 이러하니 예전 같으면 남의 얘기로만 생각했던 방사능이 이젠 은근히 신경쓰였고,  문득 방사능측정기를 하나 만들어 보는 것도 좋을 듯 싶어 자료 수집을 해보았다. 사실 피폭된 생선의 방사능을 측정하기란 납으로 된 관에 식료품을 넣고 장시간 측정해야 한다고 하니 전문기관이 아니면 이런 테스터기기로는 거의 불가능에 가깝다고 한다. 그럼에도 지적 허영심을 채울겸 겸사겸사 진행하는 것도 나쁘지 않을 것이다.

 

 

 

 

사전 조사

 

먼저 판매중인 시제품들을 살펴봤다.
저렴하게는 스마트폰 이어폰 잭에 꽂아사용하는 2만원대부터 천만원이 훌쩍 넘는 것들도 보인다.

 

 

맨 왼쪽의 스마트폰 연동 제품은 체험 수준의 재미에 의미를 두면 될 듯 하고 특히 저렴한 가격을 생각하면 큰 의미를 부여하긴 어려워보인다. 가운데는 Q-Safe라는 제품으로 국내제작에 30만원대로 조작이 조금 어렵지만 대체로 신뢰할 만한 측정치를 보여주어 많이들 추천하는 듯 싶다. 오른쪽 제품은 3백만원 정도 되는 고급형이라 그냥 이런게 있구나하고 스킵!!

 

 

그럼 직접 만들면 어떨까???
10만원 정도 투자해서 기백만원대의 제품과 비슷한 감도의 제품을 만들 수 있지 않을까 하는 기대감!???

 

 

모든 검출기(측정기)라는 것이 원리는 간단하다.
센서와 센싱된 값을 우리가 알 수 있는 수치와 소리로 표현해주는 MCU만 있으면 되는데 이건 가장 쉽게 접할 수 있는 아두이노와 크리스탈 LCD 화면을 활용하면 쉽게 구현할 수 있다.

 

 

비슷한 고민을 한 선배님(??)들의 노력의 결실이 이미 대륙 쇼핑몰에 수두룩??? 음....
살짝 허탈했지만 내친김에 좀 더 조사를 진행해봤다.

 

 

소개 1)

34.37US $ 22% OFF|Diy Geiger Counter Kit Nuclear Radiation Detector | Geiger Counter Purchase - Geiger - Aliexpress

 

쉽게 생각할 수 있는 형태의 제품인데 역시나 이미 알리익스프레스에 올라와 았다. 가격은 40달러 정도...
아두이노 나노에 LCD 인터페이스까지 꾸며져 있어 적절한 하우징만 맞추면 되니 가장 간단할 듯 싶다.

 

 

소개 2)

22.98US $ 26% OFF|DIY Assembled Geiger Counters Kit Geiger Counter Module Miller Tube GM Tube Nuclear Radiation Detector With So

 

youtu.be/V-yCGMnZSoU

 

이건 J305 검출기 구동을 위한 회로가 포함된 키트로 자체로는 소리로만 판별이 가능하고 수치를 시각적으로 보려면 MCU가 따로 있어야 한다. 여기에 아두이노와 LCD를 연결하면 원하는 형태로 자신만의 측정기를 만들 수 있을 듯 싶다. 직접 코딩을 해야한다.

그런데 이것도 이미 있다. ^^;;;

create.arduino.cc/projecthub/Pedro52/handheld-geiger-counter-with-arduino-nano-d950ff

Handheld Geiger Counter with Arduino Nano

일단 이 프로젝트를 참고하여 만들어 보는 것이 가장 적절해 보인다.

 

18.99US $ 5% OFF|Free Shipping J305 M4011 Tube Glass Tube The Tube For Geiger Counter Kit The Tube For Nuclear Radiation Detecto

 

예시에서 보이는 검출기는 J305 튜브이고 스펙은 다음과 같다.

J305 Geiger Tube Specification:
Tin oxide Cathode, Coaxial cylindrical thin shell structure(Wall density 50±10cg/cm2),Application of pulse type halogen tube
application temperature:-40°C~55°C
Could be used for :γRay 20mR/h~120mR/h  
               and β Ray in range  100~1800 ChangingIndex/minutes·CM2 soft β Ray
               (Both beta and gamma radiation detetion)
Working Voltage: 380-450V 
Working Current: 0.015-0.02 mA
Sensivity to Gamma Radiation: 0.1 MeV
Own Background: 0.2 Pulses/s
Length:   90±3mm,107±3mm,
Diameter:  10±0.5mm 

 

 

 

 

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소개 3)

대체로 구글링에 선점 - 검색하면 쉽게 보임 - 된 DIY 키트로 검출에 필요한 센서는 따로 구입해야한다.

DIYGeiger - Geiger Kit - GK-B5

 

테스트 영상

 

 

SBM-20

45.0US $ |Open Source Geiger Tube/sbm-20 Geiger Miller Tube/ukraine Import/metal Tube/lcd Internet Of Things - Pump Accessories

요 검출기까지 포함하면 대충 10만원 정도 생각하면 될 듯 싶다.
위 유리관과의 비교는 아마도 센싱 능력의 차이일텐데.... 이건 좀 더 공부가 필요한 부분이다. 아마도 요녀석을 이용한 스펙이 꽤 고급형이지 않을까 추정해본다.

 

Gas Filling: Ne + Br2 + Ar
Cathode Material: Stainless Steel, 50 mkm
Maximum Length (mm): 108 / 101
Effective Length (mm): 91.0 / 83.5
Maximum Diameter (mm): 11
Effective Diameter (mm): 10
Connector: Pin
Operating Temperature Range: -60 to +70 C
WALL SPECIFICATIONS
Areal Density (mg/cm2): 40
Thickness (mm): 0.05

ELECTRICAL SPECIFICATIONS
Minimum Anode Resistor (meg ohm): 1.0
Recommended Anode Resistor (meg ohm): 5.1
Recommended Operating Voltage (volts): 400
Operating Voltage Range (volts): 350 – 475
Initial voltage (volts): 260 – 320
Plateau length (volts): at least 100
Maximum Plateau Slope (%/100 volts): 10
Minimum Dead Time (at U=400V, micro sec): 190
Working range (mkR/s): 0.004 – 40
Working range (mR/h): 0.014 – 144
Gamma Sensitivity Ra226 (cps/mR/hr): 29
Gamma Sensitivity Co60 (cps/mR/hr): 22
Inherent counter background (cps): 1
Tube Capacitance (pf): 4.2
Life (pulses): at least 2*1010
Weight (grams): 10 / 9

 

일단 두 검출기 모두 동작전압이 비슷해서 호환이 될 듯 싶지만,, 이제 처음 접한 정보들이라 장담은 못하겠다.

 

 

 

 

소개 4)

rhelectronics.net/store/radiation-detector-geiger-counter-diy-kit-second-edition.html

Geiger Counter Radiation Detector DIY Kit Arduino Compatible ver. 3.00 w/o GM Tube

신뢰도는 이게 더 좋을 듯.. 추가로 살펴봄직하다.

 

 

 

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방사선 검출기 원리

 

 

여기서부턴,,
그냥 상식적인 부분으로 검출기에 대하여 알아보자..

 

알파/베타/감마선의 투과 정도이고,, 알파선은 A4용지도 투과하지 못하지만 인체에 노출되면 가장 위험하다고 함..
좀 더 자세한 정보는 따로...

 

방사선기초-및-측정권정완.pdf

2.45MB

 

 

한국원자력안전기술원의 자료에서 발췌한 표인데,, 형광색 강조된걸 보면 기체 전리를 측정하는 전리함/비례계수관/GM관이 주로 쓰이는 듯 싶다. 각각 측정 포인트가 조금씩 다르다.

 

 

가이거 뮐러 튜브관 원리

 

이 그림은 기본적인 검출 방식으로 관 속 가스 분자가 방사능에 반응(전리)하여 흐르는 전류를 카운트한다. 그레서 가이어계수기라고 부르기도 하는 듯... 센싱을 위한 검출기가 동작하기 위해선 기본적으로 500V 정도의 고압이 필요함을 알 수 있다. 필요 전류는 매우 낮으니 변압모듈은 간단할 듯 싶다.. 초고압의 전자 모기채??도 간단하게 만들지 않나...

 

 

[참고 사이트]

http://large.stanford.edu/courses/2012/ph241/lam1/

Helium-3 Proportional Counters and Alternatives for Neutron Detection

 

 

 

너무 오래 보면 흥미가 떨어지니 요기까지 정리!!

센서만 사서 회로설계부터 프로그래밍까지 모두 만들던지,,
소개 2번 키트틀 사 아두이노 프로그래밍을 이용해 나만의 인터페이스를 만들것인지..
조금 있어보이는 SBM-20을 이용한 3번으로 진행할 것인지...

특히 두 검출기 사이의 센싱 능력/감도가 어느 정도로 차이가 나는지 아직은 가늠이 어려운 상태에서의 고민이라 시간이  좀 더 필요할 듯 싶다.

 

 

 

 

 

제작 샘플

 

방사선 측정기 자작 - 가이거 계수기 DIY 모듈 조립과 아두이노 스케치 파일

방사선 측정기 자작 - 가이거 계수기 DIY 모듈 조립과 아두이노 스케치 파일