Il y a beaucoup de choses utiles que vous pouvez faire avec un Raspberry Pi Pico (s’ouvre dans un nouvel onglet)comme notre liste des meilleurs projets Raspberry Pi (s’ouvre dans un nouvel onglet) souligne. Cependant, en voici une à laquelle nous admettons n’avoir jamais pensé : la détection des radiations. Physicien Matthias Rosezky, alias Nuclear Phoenix (s’ouvre dans un nouvel onglet)dont le travail a également été couvert par Hackaday (s’ouvre dans un nouvel onglet)a rédigé un compte rendu détaillé de la construction d’un spectromètre gamma DIY dans IEEE Spectrum (s’ouvre dans un nouvel onglet).
L’appareil agit un peu comme un compteur Geiger mais est plus sensible et peut identifier la combinaison exacte d’isotopes qui fait cliquer le détecteur. Rosezky a décrit le Pico comme le « choix naturel » pour un microcontrôleur lors de la création de ce projet. Il a acheté un petit cristal d’iode de sodium sur eBay pour 40 $ et l’a combiné avec un photomultiplicateur en silicium. Tout cela était connecté à une carte porteuse, dans laquelle le Pi Pico était inséré. Un rayon gamma produit un électron avec une énergie proportionnelle dans le cristal, qui excite les atomes lorsqu’il se déplace à travers la structure. Cela provoque l’émission de photons – de la lumière – et en comptant les photons, vous pouvez connaître l’énergie du rayon gamma.
Connu sous le nom de détecteur gamma ouvert (s’ouvre dans un nouvel onglet), l’objectif derrière le projet est de maintenir le prix bas, car les appareils peuvent coûter plus de 1 000 $ s’ils sont achetés auprès d’un fournisseur de laboratoire. Mesurant seulement 6 cm x 6 cm (2,3 pouces carrés), le PCB du détecteur personnalisé constitue la majeure partie de la zone de l’appareil, car le Pico lui-même s’y insère.
Les photons qui sortent du cristal sont amplifiés et mesurés par un photomultiplicateur, qui libère une tension. Celui-ci est ensuite augmenté à un niveau détectable à l’aide d’un amplificateur opérationnel non inverseur, qui est capté par un détecteur de crête et un discriminateur d’impulsions connectés au microcontrôleur. Toutes les détections sont envoyées à un enregistrement vocal via USB et peuvent également émettre un clic audible en guise d’avertissement. Aucun matériel audio externe n’est requis.
La programmation se fait via l’IDE Arduino. Rosezky a écrit sa propre bibliothèque pour calibrer le détecteur, et tout le code, ainsi que les spécifications de la carte porteuse, sont disponibles sur GitHub (s’ouvre dans un nouvel onglet)y compris un exemple d’application Web qui trace les spectres.
Un problème notable avec le Pico est une erreur de non-linéarité différentielle, supposée être quelque chose à voir avec les condensateurs de la carte, qui conduit à quatre canaux d’entrée (sur 4 096) beaucoup plus sensibles que les autres. Rosezky utilise la solution simple consistant à rejeter les signaux de ces canaux afin de ne pas avoir de pics qui faussent les lectures et espère que cela sera bientôt corrigé dans le matériel.