Decidi usar como sensor uma pequena câmara de ionização com um amplificador de corrente construído em um transistor composto.
Mas quando conectei a base do transistor composto diretamente ao fio do sensor, praticamente não havia corrente de coletor. Eu esperava ver alguma corrente de fuga devido à “base flutuante” e um ganho de dezenas de milhares. Não sei se todos os transistores npn compostos são tão bons quanto esses MPSW45A, mas a corrente de fuga foi surpreendentemente baixa e o ganho parecia muito alto, talvez 30.000, com uma corrente de base de várias dezenas de picoamperes. (Verifiquei o ganho usando um resistor de teste de 100 MΩ conectado a uma fonte de alimentação com tensão de saída regulada.)
De repente, vi uma oportunidade de usar esses componentes comuns para fazer um sensor realmente sensível. Eu adicionei outro transistor como mostrado abaixo
Quem precisa de resistores de polarização?! Usei uma lata de cerca de 10 cm de diâmetro com furo no fundo para o fio da antena e papel alumínio para cobrir a parte aberta.Rapidamente percebi que um resistor conectado à base 2N4403 (10k) é uma boa ideia para evitar danos por curto-circuito. O desempenho deste circuito foi excelente e detectou facilmente a grade de brilho de Tório de uma lâmpada Coleman! Então, por que não adicionar outro transistor composto? Pareceu engraçado, mas aqui está o que eu descobri:
Usei uma tensão de alimentação de 9 V, mas recomendaria usar uma tensão um pouco mais alta para obter potencial suficiente na câmara de ionização. Resistores foram adicionados para proteger contra curtos-circuitos acidentais, que poderiam destruir rapidamente um transistor ou amperímetro. Durante a operação normal, eles têm pouco efeito na operação do circuito.
Este circuito funcionou muito bem e após 5 a 10 minutos que levou para estabilizar, ele conseguiu detectar a grade luminosa a uma distância de cerca de dez centímetros. Mas o circuito revelou-se sensível às mudanças de temperatura e as leituras do amperímetro aumentaram com um ligeiro aumento na temperatura ambiente. Portanto, decidi adicionar compensação de temperatura construindo um circuito idêntico, mas sem o fio do sensor conectado à base do transistor, e conectando um dispositivo de medição entre os pontos de saída de ambos os circuitos:
Isso parece um pouco confuso, mas na verdade é muito fácil de fazer. O circuito foi montado na mesma lata usada em um dos projetos JFET descritos acima, e todas as partes do circuito foram montadas em uma placa de circuito de 8 pinos. O leitor astuto notará que na verdade usei resistores de 2,4 kOhm e 5,6 kOhm, mas essas diferenças de valores não fazem grande diferença.Também usei um capacitor de bloqueio conectado em paralelo com a bateria, com valor de, por exemplo, 10 uF. O fio do sensor é conectado diretamente à base do transistor e passa por um orifício feito no fundo da lata. O circuito é bastante sensível a campos elétricos, portanto, ter um invólucro como esse é uma boa ideia.
Deixe o circuito “aquecer” por alguns minutos após aplicar a tensão de alimentação, após o que a leitura do amperímetro deverá cair para valores muito baixos. Se a leitura do amperímetro for negativa, troque o fio do sensor para a base de outro transistor e inverta a polaridade da conexão do amperímetro. Se houver uma queda de tensão perceptível nos resistores de 2,2k, talvez até um volt, tente limpar tudo com solvente e secar completamente. Quando a leitura do amperímetro ficar baixa e estável, traga uma fonte radioativa, como uma grade luminosa, para a janela coberta com papel alumínio e a leitura deverá aumentar rapidamente. Como dispositivo de medição, você pode usar um voltímetro digital com escala de até 1 V ou um amperímetro com escala de 100 μA. O medidor mostrado abaixo já possui escala graduada em unidades de radioatividade, e a leitura de cerca de 2,2 se deve à exposição à grade incandescente.
Este é um sensor simples considerando sua sensibilidade! Um experimentador ativo pode tentar outros transistores, provavelmente compostos, como o MPSA18, ou mesmo um amplificador operacional de corrente controlada por tensão, como o CA3080, com feedback de malha aberta.
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