Визуализатор альфа-излучения

Идея упёрта отсюда: http://inventgeek.com/Projects/alpharad/Page1.aspx

Суть проекта заключалась в следующем: с помощью CCD матрицы зафиксировать альфа-частицы, излучаемые радиоактивным материалом. Так же этой штуковине может быть найдено практическое применение, например в качестве источника энтропии для генератора случайных чисел (ГСЧ — англ. random number generator, RNG).

Теория

Эффект Вавилова-Черенкова

Эффект Вавилова-Черенкова в ядре Advanced Test Reactor

Эффект Вавилова — Черенкова (излучение Вавилова — Черенкова) — свечение, вызываемое в прозрачной среде заряженной частицей, которая движется со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде. Черенковское излучение широко используется в физике высоких энергий для регистрации релятивистских частиц и определения их скоростей.

Теория относительности гласит: ни одно материальное тело, включая быстрые элементарные частицы высоких энергий, не может двигаться со скоростью, равной скорости света в вакууме. Но к скорости движения в прозрачных средах это ограничение не относится. В стекле или в воде, например, свет распространяется со скоростью, составляющей 60-70% от скорости света в вакууме, и ничто не мешает быстрой частице (например, протону или электрону) двигаться быстрее света в такой среде.

Америций (лат. Americium (Am)) — 95-й элемент таблицы Менделеева, четвёртый синтезированный трансплутониевый элемент. Самый долгоживущий изотоп америция — Am243, живет 8 000 лет и используется для радиохимических исследований и накопления более отдаленных трансуранов, вплоть до фермия. Значительно многообразнее применение самого первого изотопа америция — Am241. Он имеет период полураспада 433 года. Этот изотоп, распадаясь, испускает альфа-частицы и мягкие (60 кэВ) гамма-лучи (для примера энергия жестких гамма-квантов, испускаемых кобальтом-60 — несколько МэВ). Защита от мягкого излучения Am-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В частности, Америций-241 находится внутри некоторых детекторов дыма (~0,26 микрограмма на детектор).

Процесс

Найти ионизационный детектор дыма в продаже оказалось не так уж просто, но всё-таки мне в руки попал Apollo XP95 Ionisation Smoke Detector 55000-500 APO, заказанный через eBay.

Детектор дыма Apollo XP95

Apollo XP95 Ionisation Smoke Detector 55000-500 APO

С веб-камерой куда легче: в ближайшем компьютерном магазине куплена Logitech C250.

Logitech C250

Logitech C250

Самое интересное — источник альфа-излучения — находится внутри ионизационной камеры, его-то и нужно раздобыть, орудуя отвёрткой, плоскогубцами и ножом.

Детектор без крышки

Детектор без крышки

Постепенно избавляясь от лишних деталей добираемся до ядра будущей системы, изотопа Америция:

Плата из детектора

Плата из детектора

Плата из детектора

Плата из детектора

Капсула с радиоактивным материалом оказалась вклёпана в текстолит, поэтому пришлось применять грубую силу, сгибая текстолит пополам до раскола, иными способами извлечь её не получилось.

Дело за камерой: аккуратно разбираем, если конечно планируется собрать схему обратно в корпусе камеры, а не в каком-то другом.

Разобранная камера

Разобранная камера

В таком состоянии камера вполне работоспособна, что впоследствии пригодится для проверки. Держатель оптики выкручивается и снимается, после чего необходимо избавиться от оргстекла внутри него. Так как в дешёвых камерах стекло «плюшевое», то это занимает всего несколько минут. Я выковыривал перочинным ножичком и шилом.

Порадовало то, что после удаления оптики из держателя капсула с Америцием просто идеально вписалась в освободившуюся нишу, осталось лишь зафиксировать её суперклеем.

Замена оптики в камере

Замена оптики в камере

Чтобы понять, каким образом закреплять капсулу (излучение направлено только в одну сторону), я предварительно опробовал «сухую сборку» без клея, направляя деталь на матрицу включенной камеры. Желаемый эффект наблюдался уже на этом этапе. Кстати микрофон камеры также можно использовать как дополнительный источник энтропии! Было желание нарочно изуродовать его так, чтобы при записи создавалось максимум помех, но я ограничился лишь снятием резинового колпачка с микрофона.

Отверстие объектива можно зашпаклевать и закрасить в эстетических целях :-)

Визуализатор в действии

Визуализатор в действии

Автор оригинальной статьи рекомендовал изолировать устройство от помех медной фольгой, я посчитал это излишним, тем более покрывать фольгой корпус веб-камеры изнутри весьма напряжно.

Тестирование

Примерно такую картинку генерирует устройство:

Количество вспышек на самом деле несколько больше, так как самые тусклые потеряны при кодировании. Дальше можно хоть на скринсейвер себе это повесить, хоть скормить video_entropyd. В перспективе хочу поисследовать девайс на предмет качества/объёма генерируемых данных, но это уже в другой раз.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *