• Category Archives wetenschap/science
  • Detecting Radon with an ionization chamber

    Since I am interested in radiation I have been looking into ways of detecting radon and logging the results electronically. There are different ways of detecting radon.There are alpha track detectors which measure radon by having the alpha particles damage plastic and analysing the material later. Lucas cells are used to take an air sample and count the amount of alpha decays detected by a ZnS(Ag) scintillator and a photomultiplier.

    Alpha particles are strongly ionizing due to the fact that they are heavy particles that easily interact with matter. They have enough energy to hit a zinc sulphide scintillator and be visible to a dark-adapted human eye.

    A different way of detecting alpha particles is measuring the amount of ions they generate when they travel through a distance of air. By using an ion chamber, these ions can be converted into a measurable current, and even a discrete current pulse for each alpha ionization event.

    I found Alan Yates’ “Ion Chamber Alpha Particle Counter” to be easy to build. It is a small ion chamber with a JFET and a small circuit using a plain TL072 opamp.

    Some notes for anyone building this circuit:

    • A nice ion chamber can be made using a BNC male to SO-239 adapter and the screw hull from a PL-259 connector. Remove the teflon/plastic from the SO-239 end and solder the source of the JFET to the center pin and the drain to the wall. I covered one end of the screw hull with copper tape and punched a lot of holes in it to allow air to enter the ion chamber
    • Shielding of the JFET is critical, if shielding is insufficient the circuit will detect electric fields from static charges, mains voltage etc. and become unstable.
    • The circuit shows a 2N5484, I used a J201 that I intended to use for another type of alpha detector. I did not need to change the 560 ohm resistor on the source of the JFET.
    • It usually takes a minute for the circuit to settle down. This is because the gate of the JFET is floating and slowly charges up to a stable voltage. Before this happens no proper detections can take place.
    • This is a slow detector, when an alpha particle strikes it takes 100’s of milliseconds for the charge to leak away. During this time no other particles can be detected. In practice this is not a problem since alpha count rates even in high radon environments will not exceed the maximum count rate.

    This circuit is highly recommended for people wanting to research radon. It is easy and cheap to build, does not require high voltages and could be easily adapted to enable logging with microcontrollers. The last thing is a matter of converting the output into a 5/3.3V signal using a voltage divider and connecting it to a microprocessor GPIO pin. I am thinking of using a ESP8266 and ESP Easy’s pulse counting feature to make radon measurements available on the network/internet.

    Here is a video of my build of this circuit in action:

     


  • Vroege Vogels over Triops

    Onlangs werd in het TV programma Vroege Vogels van de VARA aandacht besteed aan het feit dat je in Nederlandse speelgoedwinkels setjes kan kopen om Triops op te kweken. Triops zijn kreeftjes uit de order Notostraca welke al miljoenen jaren in vrijwel dezelfde vorm op aarde voorkomen. Ze groeien op uit eitjes welke droog decennia lang vruchtbaar blijven. De diertjes leven kort, want hun manier van bestaan is gericht op overleven in poelen welke maar tijdelijk bestaan na zware regenval.

    In het programma en het begeleidende artikel worden diverse onwaarheden en typische antidierhoudersargumenten verkondigd.  Er wordt gesuggereerd dat de verkochte Triops longicaudatus een “neefje” is van het in Limburg voorkomende kiewpootkreeftje (Eubranchipus grubii), terwijl beide dieren onderdeel uitmaken van de klasse Branchiopoda welke ongeveer 500 diersoorten omvat, waaronder watervlooien. Er is een verwantschap maar deze lijkt puur te worden gebruikt om de Triops met een zeldzame (en daarmee zielige) diersoort  te associëren.

    Verder wordt ook op de website de “moeilijk te verzorgen” kaart getrokken:

    Intensieve verzorging
    De gedroogde eitjes moeten in een speciale bak met gedemineraliseerd water worden opgekweekt. Het water moet om de paar dagen worden verschoond. Door de bak onder een lamp te plaatsen, moet de watertemperatuur op 25 graden worden gehouden. Een temperatuurschommeling van 4 tot 5 graden kan de beestjes fataal worden. De bak moet verder 14 uur licht per dag krijgen. Na ongeveer twee dagen komen de eitjes uit. Na een paar weken kunnen de kreeftjes enkele centimeters groot zijn. De diertjes kunnen tot twee maanden oud worden.

    Aangezien ik uitgebreide ervaring heb met het kweken van Triops zal ik uitleggen waarom er weinig van deze uitleg klopt.

    Er is geen speciale bak nodig, een willekeurige doorzichtige bak voldoet. Niet al te hard kraanwater voldoet over het algemeen. Een klein aquarium is het beste omdat je de dieren dan het beste kan zien. De watertemperatuur moet ongeveer 20 graden zijn (bron), wat warmer is over het algemeen geen probleem, zolang het maar niet ver onder de 20 of ver over 25 graden komt. Kamertemperatuur dus. De lamp is nodig om de eitjes te laten uitkomen, daarna is licht van minder belang. Triops verzorgen is ongeveer hetzelfde als vissen houden. Je moet het water schoon houden, voor licht,voedsel en wat warmte zorgen. Dat komt in mijn ogen bij lange na niet in de buurt van “intensieve verzorging”.

    Zoals de woordvoerder van het IVN in het programma aangeeft zijn Triops geen speelgoed. Ik zie echter geen probleem met de verkoop van dergelijke setjes in speelgoedwinkels. Triops zijn een prima manier om kinderen verantwoord om te leren gaan met huisdieren. Ze leven kort dus als ze saai worden is dat geen probleem. Sterven door slechte omstandigheden (vervuiling, overbevolking, ziektes) is een way of life van de Triops dus eventuele verwaarlozing door de eigenaar is weinig anders dan wat er in de natuur gebeurt. Uiteraard is het wel de taak van ouders om kinderen te motiveren dieren zo goed mogelijk te verzorgen.

    Als laatste vraagt presentatrice Janine Abbring aan kenner Martin Soesbergen, maker van onder andere dit mooie document wat hij er van vind. Hij geeft vrij genuanceerd aan dat het voor kinderen wat te hooggegrepen is maar vertoont geenszins de reflexen van antidierhouders. Janine echter kan het niet laten om te concluderen:

    Toch blijf ik er bij, dieren hoor je niet te verkopen in de speelgoedwinkel!

    Met dit nogal stellige standpunt ben ik het niet eens. Triops zijn geen huisdieren zoals cavia’s en konijnen. Ze kunnen decennia lang op de plank liggen en dan alsof de eitjes gisteren waren gelegd weer tot leven komen. Hun simpele levensstrategie is uitkomen, opgroeien, eitjes leggen en weer sterven. Waar dieren verkocht worden is ook helemaal niet zo relevant, het gaat erom dat mensen de juiste voorlichting krijgen en dat impulsaankopen worden voorkomen.

    Ik vind het jammer dat op de publieke omroep de bekende ongenuanceerde antidierhouderpraatjes worden verkocht. Met wat aanpassingen vind ik het prima dat dit soort setjes worden verkocht.


  • Nederlandse kernindustrie: geheimzinnigheid troef

    Jaren geleden, in 2001, bezocht ik de Hoge Flux Reactor in Petten. In die tijd was het namelijk mogelijk om als geïnteresseerde burger een dergelijke nucleaire faciliteit te bezoeken. Het heeft op mij een onvergetelijke indruk gemaakt. Er werd uitleg en antwoorden op vragen gegeven door een fysicus in dienst van de reactor. Er werden anekdotes verteld, over mensen die in het reactorbad waren gevallen en milieuactivisten die zich aan de verkeerde toegangspoort hadden vastgeketend om een transport van kernafval te voorkomen.

    De daadwerkelijke rondleiding door de reactor was kort maar gaf inzicht in een wereld waar de gemiddelde Nederlander weinig van weet. Je moest alvorens de reactorhal te betreden langs een gevoelige stralingsdetector om vast te stellen of je geen radioactieve besmetting de reactor inbracht, dit om bij eventuele besmetting vast te stellen of dit van binnen of buiten de reactor afkomstig is. De rondleiding ging verder naar de ruimte waarin onderzoek gedaan werd naar de kankerbehandelmethode BNCT, waarbij neutronen afkomstig uit de reactorkern worden gebruikt om tumoren te bestralen.

    Het hoogtepunt van de rondleiding was het bezoeken van de centrale reactorhal en het daarin aanwezige reactorbassin. Middels een trap was de bovenkant van het reactorbassin te bereiken. Vanaf hier kon je naar beneden recht in de kern van de reactor kijken. Door de kernreacties is er een blauwe gloed zichtbaar, de zogenaamde tsjerenkovstraling, welke wordt veroorzaakt door electronen welke zich sneller dan de lichtsnelheid in water voortplanten.

    De hierboven beschreven ervaringen hebben mijn interesse in nucleaire technologie in grote mate beïnvloed en gestimuleerd. Ik heb geigertellers gebouwd, speur alledaagse radioactieve bronnen op en heb een aparte site over dit onderwerp gemaakt. Ik ben een voorzichtige voorstander van kernenergie, omdat ik niet geloof in voldoende snelle opschaling van wind en zonne-energie om de klimaatverandering tegen te gaan. Ontkennen dat kernenergie risico’s heeft doe ik niet, maar ik durf wel te stellen dat de angst voor nucleaire technologie te vaak gedreven wordt door emoties.

    Ik vind het belangrijk dat mensen kennis kunnen nemen van nucleaire techniek. Helaas zijn rondleidingen van nucleaire faciliteiten in Nederland voor de normale burger zeer beperkt. Ik zou de HFR in Petten graag nogmaals bezoeken maar dit is tegenwoordig alleen nog maar mogelijk voor “stakeholders” en professionele relaties. Hetzelfde geldt voor Borssele en het Reactorinstituut Delft. Tip: Urenco lijkt wat vriendelijker te zijn. Wat overblijft is een bezoek aan de COVRA waar men radioactief afval opslaat. Dat is op zich niet oninteressant maar slechts een deel van het hele verhaal.

    Over de reden van  deze beperkte mogelijkheden is mij weinig bekend. Ik vermoed dat het te maken heeft met een stukje “veiligheid” in verband met wijdverspreide angst voor terrorisme van heden ten dage. Het draagt echter wel bij aan de geheimzinnige status van kernenergie en nucleaire technologie. In plaats van dat je het met eigen ogen kan zien is het het terrein van mannen en vrouwen in beschermingspakken ergens in een gebouw met grote hekken eromheen. Geheimzinnigheid is een broeinest voor wantrouwen en misvattingen. Een goed geïnformeerde burger laat zijn verhaal in de maatschappij horen en kan voor een positievere houding ten opzichte een onderwerp zoals deze zorgen. Zeker gezien de recente herrie om de HFR Petten zou dat zeker nut hebben.


  • Trinket powered geiger counter

    Lately I have been messing around a bit with microprocessor powered geiger counters. One smart guy came up with the idea of generating high voltage using PWM signals from the microprocessor itself. With some additional external parts a HV supply and negative going pulse suitable for microprocessors is easy to make. Here is a schematic I came up with:

    gm counter interface

    The circuit works as follows: A ~1 Khz squarewave turns the MPSA44 high voltage transistor on and off, generating high voltage when the  inductors current is shut off. The voltage depends on the pulse width of the square wave which can be tweaked in software. The 1N4007 diode rectifies this voltage, and the HV cap removes most of the ripple on this voltage. The resistor limits current to the GM tube. The current pulses from the tube generate a voltage drop over the 100K resistor which turns on the BC546. When this happens the voltage through the 10K resistor is pulled to ground, generating a negative going pulse each time the GM tube detects an ionizing ray or particle.

    To drive this circuit I used my new Adafruit Trinket, a small board with a Attiny85 microprocessor. Using the tutorials on the Adafruit website it is easy to work with from the Arduino environment. Here is the code:

    void setup() {
     analogWrite(0, 30); //starts PWM on pin 0, generates about 400V
     analogWrite(1, 255); // needed to get LED to full brightness
     attachInterrupt(0,countPulse,FALLING); // attach interrupt to pin 2
     }
    void loop() {
     //nothing much really
     }
    void countPulse(){
     //pulse led
     digitalWrite(1, HIGH);
     delay(100);
     digitalWrite(1,LOW);
     }

    And here is a video of the setup in use:

     

    Of course it is rather wasteful to only use the microprocessor to generate PWM and flash a LED. I plan on implementing counting and serial output in software later. Unfortunately the Trinket does not have native serial USB capability but bit banging a serial signal on one of the pins should work fine according to several sites. Then it is just a matter of adding a cheap PL2303 serial to USB adapter.

    Update 18/4/2014

    Added serial logging capability. Using a tx only software serial library, the Trinket outputs the measurements in CPM each 10 seconds on pin 4. New code:

    // Trinket GM counter by Johan/dynode.nl
    
    //counting vars
    long count = 0;
    long countPerMinute = 0;
    
    // init softserial only tx on pin 4
    #include <SendOnlySoftwareSerial.h>
    SendOnlySoftwareSerial mySerial (4);
    
    void setup() {
      mySerial.begin(9600); // init serial 9k6
      analogWrite(0, 30); //starts PWM on pin 0, generates about 400V
      analogWrite(1, 255); // needed to get LED to full brightness
      attachInterrupt(0,countPulse,FALLING); // attach interrupt to pin 2
      mySerial.println ("Trinket GM counter starting..."); 
    }
    
    void loop() {
      delay(10000); //the count is incrementing during this delay
      countPerMinute = 6 *count;
      mySerial.println (countPerMinute);
      count=0; //reset the count
    }
    
    void countPulse(){
        count++;
        //pulse led when count is increased
        digitalWrite(1, HIGH);
        delay(100);
        digitalWrite(1,LOW);
      }

    Example serial output using cheap eBay USB<>TTL serial adapter:

    Trinket GM counter starting...
    84
    12
    6
    0
    402        <--- thorium bearing mantle held next to GM tube
    996
    1218
    1146
    1074
    1104
    
    

    There still need to be some tweaking done, the circuit is quite susceptible to electromagnetic interference which causes erroneous counts.


  • Spits en Metro, promotors van angst voor radiostraling

     

    Geenstijl was me al voor, maar ik las met verbazing gisteren een artikel in de Metro waarin weer de bekende onzin werd uitgekraamd over de vermeende schadelijkheid van radiostraling van mobiele telefoons.
    Nu is de angst voor radiostraling van mobieltjes niet echt een nieuw onderwerp. Op het internet maken legioenen hypochonders en lijders aan paranoïde wanen zich hier al jaren druk over. Feit is echter dat de schadelijkheid van de elektromagnetische straling van mobieltjes, wifi e.d. nooit hard is aangetoond. Er zijn vele, vele onderzoeken geweest maar er is nooit een duidelijk verband tussen deze radiogolven en gezondheidsproblemen waargenomen.

    De Spits en de Metro lijken zich van de domme te houden, en voelen zich blijkbaar niet gehinderd door enige journalistieke integriteit. Het artikel in beide bladen is namelijk niks meer dan een advertorial voor  RADYGO “antistralings”hoesjes welke door ene Derck Mekkering worden verhandeld.

    Over het nut van dergelijke hoesjes kan ik kort zijn (niet), maar aangezien mijn doel voorlichting over dergelijke onzin is: hieronder een samenvatting van de claims bij dit product en mijn commentaar.

    Iedere 900 milliseconde vormt zich rondom smartphones een stralingsbol ter grootte van een voetbal.

    Dit is onzin aangezien de “stralingsbol” veel groter is en over vele honderden meters tot kilometers reikt om de dichtstbijzijnde “toren” te bereiken. Er wordt ook niks over de aard van deze bol gezegd. Is het een denkbeeldige bol met signalen boven een bepaalde veldsterkte? Hoe is bepaald vanaf welke veldsterkte de radiostraling schadelijk is? Dit wordt allemaal in het midden gelaten.  Het doel hier is om mensen te laten denken dat hun hoofd in een bol van schadelijke straling zit als ze met een mobieltje bellen. Pure angstzaaierij dus.

    Om gebruikers daar tegen te beschermen brengt het Amsterdamse bedrijf RADYGO nu speciale beschermhoesjes op de markt. Die reduceren deze stralingsbol tot de grootte van een golfbal en verminderen daarmee naar eigen zeggen de gezondheidsrisico’s.

    Wederom onwaar, de “bol” zal er nog steeds zijn en nog steeds de afstand tot de toren halen. Mogelijk dempt het hoesje de radiogolven enigszins maar en de elektronica zal daarop reageren en met meer vermogen gaan zenden, wat het nut van het hoesje teniet doet.

    Mekkering is bezorgd over de risico’s voor de langere termijn. ”Die zijn pas over enkele decennia duidelijk, zoals ook lange tijd het geval was bij roken. Pas dan zal duidelijk worden hoe gevaarlijk dat whatsappen, sms’en en bellen was.

    Dit is pure angstzaaierij met de motivatie geld te verdienen met de verkoop van deze hoesjes. Het feit dat de schadelijkheid van tabak jarenlang is ontkend door een krachtige lobby is geen bewijs voor de mogelijke schadelijkheid van radiostraling. Er is maar een manier om dit duidelijk te maken, met wetenschappelijk onderzoek.

    Helaas zijn vele mensen makkelijk beïnvloedbaar met alarmistische verhalen, en twijfelachtige figuren zoals Mekker(ing) kunnen daar fijn geld mee verdienen. De Metro en de Spits mogen van mij de oudpapierbak in, dat ze vol staan met advertenties is prima, maar als deze worden gepresenteerd als normale artikelen is er iets fors mis.