第1步：基礎(chǔ)理論

蓋革計(jì)數(shù)器的工作原理很簡(jiǎn)單。內(nèi)部帶有低壓氣體的薄壁管（稱(chēng)為Geiger-Muller管）通過(guò)其兩個(gè)電極上的高壓通電。產(chǎn)生的電場(chǎng)不足以引起介質(zhì)擊穿 - 因此沒(méi)有電流流過(guò)管。直到電離輻射的粒子或光子通過(guò)它。

當(dāng)β或γ輻射通過(guò)時(shí)，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(chǎng)的存在，這些粒子開(kāi)始移動(dòng)，電子實(shí)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(gè)短暫的電流脈沖可以通過(guò)原理圖中所示的電路檢測(cè)，然后可以用來(lái)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(jì)算的微控制器。

我正在使用SBM-20 Geiger管，因?yàn)樗苋菀自趀Bay上找到，并且對(duì)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(xiàng)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(dòng)顯示器而不會(huì)有太多延遲。

對(duì)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(qǐng)記住，在測(cè)試輸出電壓時(shí)，您無(wú)法使用萬(wàn)用表直接測(cè)量 - 阻抗太低而且會(huì)降低電壓，因此讀數(shù)將不準(zhǔn)確。創(chuàng)建一個(gè)與萬(wàn)用表串聯(lián)至少100 MOhms的分壓器，并測(cè)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(gè)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(dú)找到。

雖然不需要PCB，但是可以幫助簡(jiǎn)化電路組裝并使其看起來(lái)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(duì)我的PCB設(shè)計(jì)做了一些修改，所以新設(shè)計(jì)不需要額外的跳線。但是，這尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試。

案例是用PLA打印的，可在此處找到部件。我對(duì)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(qǐng)注意，這尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試。

第3步：代碼和UI

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

主頁(yè)顯示自設(shè)備開(kāi)啟以來(lái)的劑量率，每分鐘計(jì)數(shù)和累計(jì)總劑量。用戶(hù)可以選擇慢速或快速積分模式，將滾動(dòng)和間隔更改為60秒或3秒。蜂鳴器和LED可以單獨(dú)打開(kāi)或關(guān)閉。

有一個(gè)基本設(shè)置菜單，允許用戶(hù)更改劑量單位，警報(bào)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(shí)檢索它們。

第4步：測(cè)試和結(jié)論

蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量自然背景輻射的每分鐘15-30次點(diǎn)擊率，這大約是SBM-20管的預(yù)期值。一小部分鈾礦石注冊(cè)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(shí)點(diǎn)擊速度超過(guò)5000 CPM！

我計(jì)劃用標(biāo)準(zhǔn)的銫-137來(lái)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(lái)的改進(jìn)，我還可以添加WiFi功能和數(shù)據(jù)記錄功能，因?yàn)镋SP8266已經(jīng)內(nèi)置了WiFi。