Smartphone als Stralingsdetector
Datum:  Februari 2014

Inleiding:

Een iets meer recente interesse, getriggerd doordat ik me iets meer in geologie ben gaan verdiepen, zijn stralingsmetingen. Recentelijk las ik een artikel over het gebruik van je smartphone camera en mijn interesse was gewekt omdat je hier in feite niet veel meer voor nodig hebt.
 

Principe:

De camera van je smartphone als stralingsdetector gebruiken.
 

Materiaal:

  • Samsung Galaxy Note II
  • App: Radioactivity Counter
  • Zwarte tape(elektriciteitstape)

  • Stralingsbronnen:
    a. Kousje
    b. Fiestaware
    c. Am241
    d. Uraanglas
 

Uitvoering:

  • Minimaal heb je een Android smartphone nodig waarop je Radioactivity counter app geïnstalleerd hebt.
  • Plak de camera af met de zwarte tape
  • Start de app op.
  • Deze geeft eerst instructies om een "blanco"meting uit te voeren om het ruisniveau van de camera te bepalen.
Screenshot van een meting (niet een die ik heb uitgevoerd)
noise: 5 fcam (5/5min)  
 

Resultaat:

Gaskousje:

 

 

Meting gedurende 30 min :

49.0 cpm

 

 
Uraanglas:

 

Meting gedurende 30 min :

23.9 cpm

 

 
Am241:

 

Meting gedurende 30 min :

15.9 cpm

Meting gedurende 75 min :

16.2 cpm

 

 
Fiestaware:

 

Meting gedurende 30 min :

28.7 cpm

Meting gedurende 55 min :

15.7 cpm

 

 

 
Blanco:

Meting gedurende 30 min :

Meting 1: 6.8 cpm
Meting 2: 6.9 cpm

 

Discussie:

De App die we hier gebruiken werkt op zowel Android als Apple telefoons/tables en maakt gebruik van de interne camera sensor.

De camerasensor is opgebouwd uit vele miljoenen sensorcellen, elk een beeldpunt (pixel). Ieder van deze cellen is een kleine PN-diode slechts enkele micrometers groot. De halfgeleider overgang is gevoelig voor straling en van dat principe maakt men gebruik om straling te kunnen meten. Het nadeel van de camerasensor is dat het oppervlak niet zo groot is (< 10 mm2) hetgeen ten koste gaat van de gevoeligheid en lange meettijden afdwingt.

Eigenlijk zou je voor de Am241 meting weinig straling verwachten. Am241 is nl een bijna pure alpha straler (90%) dat al tegengehouden wordt door een dun laagje papier en dus ook door de tape en zeker de plastic laag die de CMOS sensor beschermt. Er is echter een kleine hoeveelheid gamma straling die wel op de detector valt en die gedetecteerd wordt a;e men maar lang genoeg meet.
 

Conclusie:

  • Men kan inderdaad de camera van de smartphone als stralingsdetector gebruiken.

Opmerkingen:

  • Er is ook een Apple app beschikbaar.
  • App Radioctivity Counter van Rolf-Dieter Klein
  • De tape die men gebruikt om de camera "af te plakken" moet "licht dicht" zijn. Men kan dat testen door na afdekken een heldere lamp voor de camera te houden. Men mag dan geen counts detecteren. Verdubbelen of verdriedubbelen van de tape is toegestaan.

Literatuur:
  • Jochen Kuhn, Jan Frubis, Thamas Wilhlem, Stephan Luck; "Smartphone als Geigerzahler"; Physik in Unzerer Zeit; 44 5 2013; p. 253-255.

Relevante websites:

Minder relevante websites:

 

Achtergrondinformatie:

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.
Uraanglas zoals het te zien is in het Teylers museum in Haarlem.

26/02/2014