Geiger Counter [ガイガーカウンタの実験] 7L1RLL(若鳥） 2011 September 17, V.1.2 A sample of Geiger Counter A Sample of Geiger Counter. [組み立てたガイガーカウンタパーツセット(USB界面追加）の合成樹脂性の正面覆いを外し，内部の全体像を示す。] 画面は，HV(高圧)：377V(定格380〜460V)，Duty(任務)：308。ガイガーミュラ管の電極は，絶縁テープ（黒）で覆っている。
追加したUSB界面への変換部は，写真左の小さい基板にソケットによって接続し，USBケーブル(B型)を取付けている状態を示す。 1. Abstracts(概要) This page summarises 7L1RLL's experimental activities on Geiger Counter.
［このページには，筆者(7L1RLL)のガイガーカウンタの組立て実験の概要を示す。］ このガイガーカウンタパーツセット は，日本国のCQ出版が2011年8月のハムフェア2011において( 特価11000円,正価12,600円)で販売開始したもので，放射線への教材の一つとして位置付けされている。 ここでは，その組立て，放射線量測定実験，計算機への接続の概要を示す。
1.1 Purpose for the experiments(実験の目的) Study on Geiger Counter(ガイガーカウンタの性質の学習) ガイガーミュラー管が動作する原理を学習する。 Study on Radiation(放射線の学習) 放射線について学習する。
1.2 Outline of the Geiger Counter(ガイガーカウンタの特徴) μSv/h表示機能 10分間隔で放射線量を測り，その値を6倍して毎時当りのマイクロ シーベルト値に換算して表示する。 放射線数/分の表示機能 放射線測定モードの場合，毎分当りの放射線数を表示する。 放射線数の計算機への出力機能 この信号は，USB経由に自家変更した。3.参照(V1.2) β線，γ線検出機能 ガイガーミュラ管（CI-3BG又はSI-3BG)(英語又はロシア語） によって，放射線のうちベータ線及びガンマ線を検出する。 高電圧(HV)設定機能 マイコン(PIC16F88)制御によってPWM(パルス幅変調)の長短（任務)時間比率を変え，そのPWM波を コッククロフト・ウオルトン回路（整流器と容量とによる多段倍電圧整流方式，Cockcroft-Walton）によって昇圧した電圧380〜460Vに設定できる。 この電圧は高くすると感度が高くなる。 LED表示，BEEP（ビープ）音発生機能 高電圧設定モードの場合は電圧とPWMの比率，放射線測定モードの場合は放射線数とマイクロシーベルト/毎時とを表示し，かつ，放射線を感じたとき音が出る。 計測時間(10分）のカウントダウンバーの表示機能 測定の残り時間の目安が分かる。 コッククロフト・ウオルトン回路発明者のJames Douglas Cockcraft, Ernest Thomas Sinton Walton 更に本当の発明者であるHeinrich GreinacherにちなんでGreiacher Multiplierとも呼ばれる。参考記事は， Cockcroft-Walton Multiplier(English)参照
2. Example of Measurement(放射線量測定実験)
2.1 Comparison of the Radiations(放射線量の比較対象) Tokyo Metropolitan Institute of Public Health,Shinjuku,Tokyo and a public radiation point in Kamakura,Kanagawa are used as reference points at the present. 自然環境での放射線量として，東京都健康安全研究センター の発表の新宿区空間放射線量(例0.056μSV/h) 及び 慶応義塾大学の観測網の鎌倉市の空間放射線量(例：0.099μSv/h)とを参考した。
2.2 Adjustment of the Sensibility(組立てパーツキットの感度調整) この簡易装置の表示は，0.00μSv/hと小数点以下2桁であって，1回放射線を検知すると約0.068μSv/hを加算するため， 東京都健康安全研究センターの計測値を基準に校正するには，(放射線を1時間に1回やっと感じる程度まで，）HVを380V以下まで下げた。
3. Enhancement(拡張)
3.1 Addition of USB interface(USB界面の追加) USB界面は，FTDIチップを搭載している秋月電子通商のFT232RL USBシリアル変換モジュール (K-01977，JPY950.-)を使った。 USB-シリアル変換モジュール[FT232RL]とガイガーカウンタとの結線を次表に示す。
Signal_NameFT232RLGeiger_Counter
DTRCN2-2,CN2-8--
RTSCN2-3,CN2-10--
RXDCN2-5CN2-C(PIC RB3 serial out)
GNDCN2-7CN2-G(GND)
DSRCN2-8,CN2-2--
CTSCN2-10,CN2-3--
ここで，EIA-232-Eの信号のうち，DTRはDSRを返し，RTSはCTSを返すとおりにそれぞれ接続した[汎用性を維持する常套手段]。ガイガーカウンタのシリアル出力は， FT232RLのRXDに接続した。GND端子同士も接続した。 なお，Windowsに標準的に添付されているFTDIチップ利用のUSB界面としたので，装置駆動系(Device Driver)は，OS内から探して設定されることが多い。
3.2 Result of USB Interface(計算機へ転送結果) 計算機(computer)がUSB界面から受取ったデータの表示例を次図に示す。 A sample of Computer display 計算機がUSB界面経由で受信したデータ表示例 USB-Port(荷物出入れ口)=11，速度=9600bps，バイト幅＝８ビット，パリティ＝なし，Stopビット長=１，Xon/off=ありとした。
この画面例では，Geiger Counter v1.00という開始電文をまず受け，40分間に6回放射線を検出したことを示す。<CR>は復帰，16進数表現で0Dh，<LF>は改行，16進数表現で0Ahを示す。 ここでは，試験用Freeソフトウエアの“RS232Cテストツール”を用いたが，USB又はEIA-232-Eをモニタできるソフトウエアであれば何でも良い。 EIA-232-Eは，規格案(Recommended Standard)232（C版）が規格(Standard)と認められ，そのE版であることを示す。注意しなければならないのは，+5V/0Vの信号では直列信号とは言えても，RS-232-Cでもなければ，EIA232-Eでもないことである。
4. Troubles on my fablication(参考：組立時の障害)
4.1　表示モジュール部品取付け忘れ 表示モジュールのバックライトを点灯させるため，ジャンパ1箇所と100Ωとを忘れていたので，表示がまったく見えず状態把握に手間取った。 更に，表示濃淡調整VRを反時計方向いっぱいに回していたので，真白で文字が読めなかった。
4.2　半田付け不良 HV=680Vを示していて，SW0とSW1とで電圧調整できないので，CQ出版にメールを送り，設計者からR2-R5の断線か部品差し違えでないかと回答を得た。 しかし，HVを低下させる回路は正常であったため， ＰＩＣマイコンのADCの基準電圧回路(2.495V)の異常と予想し，その部分を半田付け直した結果，正常に電圧制御ができるようになった。 つまり，高圧発生側の故障ではなく，電圧検出(ADC)側の基準電圧の故障だった。
5. History(履歴)
2011.9.16,First Release(開示) 公開開始した。(V1.0) 2011.9.17,Add URL for Tokyo Metoropolitan Institute of Public Health(東京都健康安全研究センタ-のＵＲＬ追加) 東京都健康安全研究センターの環境放射線測定結果のURLを追記し, 同時に，USBシリアル変換モジュール使用の構想を追記した。V1.1 2011.9.17,Add USB Interface Circuit(USB界面回路追加) FTDIチップ搭載のUSB界面回路を追加し，計算機(PC,iPad,Smart-Phoneなどを示す抽象名詞)に転送できるように改造した。V1.2
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