Bestückte Geigerzähler-Platine mit eingesetztem SBM-20-Zählrohr

Geigerzähler mit SBM-20-Zählrohr

Dieser Geigerzähler verwendet ein SBM-20-Zählrohr zur Erfassung von Beta- und Gamma-Strahlung. Die Schaltung basiert auf den Arbeiten von Jeff Keyzer (MightyOhm). Für das Projekt wurden Schaltung und Platine in KiCAD umgesetzt.

Das Zählrohr wird mit 400 V betrieben. Die Schaltung besteht aus einer Hochspannungserzeugung mit einem 555-basierten Flyback-Treiber und einem Impulsformer. Dieser gibt die Zählimpulse mit 5-V-TTL-Pegel aus. Der Ausgang lässt sich mit einem dafür geeigneten digitalen Eingang eines Arduino verbinden.

Grundlagen zu Geiger-Müller-Zählrohren beschreibt die japanischsprachige Seite von Einstlab.

Datenblatt des SBM-20-Zählrohrs

Schaltung und Bauteile

Pinbelegung und Lage der Testpunkte
Achtung: Hochspannung. Die Schaltung arbeitet mit 400 V und kann auch deutlich höhere Spannungen erzeugen. Bei Inbetriebnahme und Betrieb ist deshalb Vorsicht erforderlich. Die angegebenen Bauteilwerte und insbesondere die Spannungsfestigkeit müssen eingehalten werden. Nur die Bauteile aus der Stückliste verwenden.

Aufbau und Inbetriebnahme

Platine bestücken

Die Bauteile in dieser Reihenfolge bestücken: Widerstände, Dioden, Kondensatoren, Transistoren, IC, Trimmpoti, Spule und Steckverbinder. Das SBM-20-Zählrohr bleibt zunächst ausgebaut.

Hochspannung einstellen

Ohne eingesetztes Zählrohr die Betriebsspannung von 5 V anlegen: +5 V an Pin 1 von J3, Masse an Pin 3. Die Hochspannung wird anschließend mit dem Trimmpoti VR1 auf 400 V eingestellt.

Die Hochspannungsschaltung ist für das SBM-20 mit einem Innenwiderstand von rund 1 GΩ ausgelegt. Ein Multimeter hat im Spannungsmessbereich gewöhnlich einen Eingangswiderstand von etwa 1 bis 10 MΩ. Wird es direkt an TP1 angeschlossen, ergeben sich grobe Messfehler. Beim im Projekt verwendeten UNI-T61D mit 10 MΩ Eingangswiderstand sank die Spannung dabei auf etwa 200 bis 260 V. Für die Messung wird deshalb ein Widerstand von 1 GΩ in Reihe zum Multimeter geschaltet.

Bei einem Multimeter mit 10 MΩ Eingangswiderstand entsprechen die 400 V an TP1 einer Anzeige von etwa 3,96 V. Dieser Wert gilt für den in der Abbildung gezeigten Spannungsteiler aus 1 GΩ und 10 MΩ.

Messung der Hochspannung mit Vorwiderstand und Multimeter

Beim Hochspannungsabgleich kann der Makerspace unterstützen.

Zählrohr einsetzen und Impulse prüfen

Nach dem Abgleich auf 400 V die Schaltung von der Versorgungsspannung trennen. Erst danach das SBM-20 einsetzen und dabei die Polung beachten. Die Anode ist meist mit „+“ markiert.

Nach dem Wiederanschließen der Versorgungsspannung lässt sich mit einem Oszilloskop an TP2 prüfen, ob Zählimpulse ausgegeben werden. Bei normaler Umgebungsstrahlung können zwischen den Impulsen längere Abstände liegen.

Für eine schnellere Impulsfolge kann eine Armbanduhr oder ein Wecker mit im Dunkeln grün leuchtenden Ziffern oder Zeigern in etwa 1 cm Abstand zum SBM-20 gehalten werden.