Pocket Geiger

Bij de eerste metingen in augustus leek de sensor te werken in combinatie met een Android apparaat. Bij daaropvolgende metingen, op verschillende apparaten, is dat echter niet meer gelukt. Mogelijk dat dat te maken heeft gehad met de upgrade van Android 4.0 naar 4.1 maar er is nooit een upgrade voor de App uitgebracht. Aangezien ik specifiek de Android versie wilde hebben is de meter op dit gebied een teleurstelling.

De metingen met de IPad zijn echter perfect verlopen. Ook daar valt echter een opmerking te maken. De reproduceerbaarheid valt tegen. Bij sommige metingen lijkt de straling alleen meer toe te nemen. Een goede verklaring heb ik niet.
 

Volgens Wikipedia kunnen we de lage waardes die we meten (1-2 cpm) toekennen aan achtergrondstraling.

• De achtergrond achter deze stralingsmeter is boeiend. Radiation-watch.org is een open en non-profit project opgezet om goedkope en slimme stralingsdetectors te ontwikkelen die door iedere te beruiken zijn maar vooral in de buurt van Fukushima in  Japan. Van oorsprong is heet een Kickstarter project.
• Zowel voor Android als voor de IPad/IPhone is een App beschikbaar om metingen mee uit te voeren.
• Op de Blackberry Playbook kan men via een omweg Android Apps installeren.
• De Halfwaarde tijd van Americium is 432 jaar.
• Radon, dat licht radioactief is, komt vrij uit veel bouwmaterialen en hoopt zich soms op in ruimtes die slecht geventileerd worden. De Pocket Geiger kan niet direct de straling meten die door Radon gas wordt afgegeven (alfastraling). De manier om dat indirect te bepalen is door het Radon gas te concentreren, door gedurende enkele dagen een bakje actieve kool in een ruimte te laten staan. Het Radon concentreert zich dan in deze kool.

• J.J. Bevelacqua; "Fukushima Daiichi Accident and its Radiological Impact on the Environment"; The Physics Teacher; 50 September 2012; p. 354-92.
• David R. Lapp; "Obtaining and Investigating Unconventiona Sources of Radioactvity"; The Physics Teacher; 48 February 2010; p. 90-92.
• Jack G. Couch, Kellt L. Vaughn; "Radioactive Consumer Products in the Classroom"; The Physics Teacher; 33 January 1995; p. 18-22.
• Helen W. Crawley; "Radioctivity Experiments for High Schools Using Orange Glazed Ceramics"; Journal of Chemical Education; 36 4 1959; p. 202-204.
• S.G. Hutchinson, F.I. Hutchinson; "Radioactivity in Everyday Life"; Journal of Chemical Education; 74 5 1997; p. 501-68
• Victor J. Linnenbom; "Radioctivity and the Age of the Earth"; Journal of Chemical Education; 32 2 1955; p. 58-68.
• "Rookmelders redden levens"; Archimedes; 38 3 2002; p. 7
• J.D. Fast; "Energie uit atoomkernen"; Natuur en Techniek; 1980; ISBN 9070157152.

Achtergrondinformatie:

Pocket Geiger

Straling is de emissie van energie vanuit willekeurig welke bron. Als men over radioactieve straling spreekt dan gaat het om hoog-energetische straling zoals röntgenstraling, kosmische straling en de straling die vrijkomt bij kernreacties (gamma straling).

Straling wordt meestal gemeten met een Geiger teller. Een Geiger-Muller tellers is een deeltjes detector die de hoeveelheid ioniserende straling meet. Deze detecteert de emissie van nucleaire straling (alfadeeltjes, bètadeeltjes en gammastraling) door de ionisatie die geproduceerd wordt door het gas dat onder lage druk in de Geiger-Muller buis zit.De Pocket Geiger werkt niet volgens dit principe maas is gebaseerd op de interactie van straling met een silicium hafgeleider. Het silicium kristal is lichtjes verontreinigd.

Als aan zuiver silicium een kleine hoeveelheid fosfor wordt toegevoegd, kunnen de fosfor-atomen op silicium plaatsen in het rooster gaan zitten. Omdat fosfor 5 elektronen in de buitenste schil heeft, en er maar 4 nodig zijn voor de bindingen met de buuratomen, heeft elk fosforatoom een elektron over. Dit elektron kan vrij gemakkelijk worden losgemaakt: er is maar een kleine hoeveelheid energie voor nodig. Het gevolg is dat bij kamertemperatuur vele elektronen zich losmaken, onder achterlating van een positief fosfor ion, dat niet van zijn plaats kan. Het fosfor 'levert' dus vrije elektronen aan het silicium. Het wordt daarom donor genoemd. Het toevoegen van een stof als fosfor heet doping. In het silicium zelf treedt natuurlijk de zopas genoemde paarvorming op, waarbij evenveel vrije elektronen als gaten ontstaan. Aangezien er nu vele extra vrije lektronen aanwezig zijn, zullen door recombinatie maar weinig gaten overblijven, veel minder dan in intrinsiek silicium. Als silicium dus met een donor wordt verontreinigd, zullen in het silicium veel vrije elektronen en weinig gaten aanwezig zijn. De vrije elektronen zijn de meerderheidsladingsdragers; de gaten de minderheidsladingsdragers. Omdat elektronen een negatieve lading hebben, noemt men silicium dat met een donor verontreinigd is: n-type silicium. Men kan het silicium ook dopen met een element dat 3 elektronen in de buitenste schil heeft, zoals gallium. Een gallium-atoom heeft dan een elektron te weinig om alle bindingen met buuratomen te verzorgen. Het zal graag een elektron van een buuratoom willen opnemen, waardoor echter bij het buuratoom een gat ontstaat. Omdat er weinig energie voor nodig is om zo'n elektron op te nemen, zullen er veel gaten ontstaan. Het gallium wordt daarom een acceptor genoemd. Ook nu geldt dat de paarvorming gewoon doorgaat. Omdat er nu veel gaten zijn, zullen door recombinatie maar weinig vrije elektronen overblijven. de gaten (die zich gedragen alsof ze een positieve lading hebben) zijn de meerderheidsladingsdragers en de vrije elektronen de minderheidsladingsdragers. Men spreekt nu van p-silicium. Beschouwen we nu een halfgeleiderdiode, waarop nog geen spanning is aangesloten dan bestaat de ene helft van de diode bestaat uit p-materiaal en de andere uit n-materiaal. Omdat de concentratie gaten in het linkerdeel veel groter is dan rechts, zullen er geen gaten naar het rechterdeel gaan en daar recombineren met vrije elektronen; andersom zullen er vrije elektronen naar links gaan en daar recombineren. Hierdoor ontstaat er links een overmaat aan negatieve lading en rechts een overmaat aan positieve lading, waardoor een elektrisch veld ontstaat in de grenslaag. Over de grenslaag staat hierdoor een potentiaalverschil F. 

In de grenslaag zelf blijven heel weinig vrije ladingsdragers over, ze zouden nl. direct kunnen recombineren. Men noemt de grenslaag daarom ook wel de depletielaag of uitputtingslaag. Door het elektrisch veld in de grenslaag wordt de gatenstroom van p naar n tegengewerkt, evenals de elektronenstroom van n naar p. Slechts een kleine fractie van deze meerderheidsladingsdragers heeft voldoende thermische energie om de grenslaag te passeren. Voor de minderheidsladingsdragers is de richting van het elektrisch veld juist gunstig. De (weinige) gaten in het n-materiaal kunnen dus allen de grenslaag over. Aangezien er voortdurend nieuwe paren gegenereerd worden, is er een kleine stroom gaten van n naar p. Zolang er geen uitwendige spanning wordt aangelegd, zal deze gatenstroom precies even groot zijn als die van p naar n. Het elektrisch veld in de grenslaag stelt zich automatisch zo in, dat er evenwicht is. 

De werking van de Pocket Geiger berust er nu op dat als er straling op het silicium kristal valt er gaten geproduceerd worden in de depletielaag met als gevolg dat er elektronen transport paatsvindt en de stroomsterkte stijgt.

Door zijn afscherming kan de Pocket Geiger alleen maar gammastraling waarnemen,

O₂ + He⁺⁺ --> O₂⁺ + e^- + He⁺⁺