글쓴이 : SOONDORI
1979년 미국 3마일 섬 원전 폭발 사고, 1986년 소련 체르노빌 원전 폭발 사고, 2011년 일본 후쿠시마 원전 폭발 사고… 현재 국내에만 21개, 중국 동남 해안가에는 상태 모를 (예정 포함) 100여 기 원자력 발전소가 포진해 있다.
언젠가는, 어디에선가는 반드시 사고가 일어날 것이니…
그게 아니어도 후쿠시마 방사능 오염 폐수 방류에 의해 2년쯤 후에는 대한민국 지리산 깊은 산속에서조차 방사능 수치가 쭉~ 올라갈 수밖에 없을 것. 이제는 독일처럼 원자력을 철저히 통제해야 한다고 생각하고,
아무튼, 그래서…
10~20만 원대의 휴대형 방사능 측정기는 인터넷에 널려 있지만, DIYer에게 그런 게 별 의미가 없으니까… Siemens, Vishy 등이 만든 1000원대 PIN 다이오드 감광 센서를 가지고, 인터넷에 널려 있는 변형, 응용 사례를 참조하여 DIY 방사능 감지기를 만들어 보기로 한다.
■ 참조 회로
오호? 2003년의 Analog Device/Maxim社가 그럴듯한 회로를 제안했다.
복잡해 보이지만, 딱히 그렇지도 않음. 그저 두 개 OP.AMP를 배치하고 나머지 수동 부품을 규칙적으로 붙여주면 된다. MAX4447, MAX987 모두는 인터넷에서 입수 가능.
Maxim社가 물건을 팔기 위해 꿀맛, 참외맛 참조 회로를 제공한 사례인데… 각 IC의 특성은,
1) MAX4447, 증폭기로서의 OP.AMP
방사능 감응 시의 nA급 전류 흐름 즉, 극미 단발성 펄스를 빠르게 증폭해야 하는 조건에 부합하는 OP.Amp.
Slew Rate : 6500V/µs, SFDR : -78dB@100kHz, Low Differential Gain/Phase : 0.01%/0.02°, Ultra-Low Noise : 23nV/√Hz at fIN = 1MHz… 기타 생략.
2) MAX987, 비교기로서의 OP.AMP
아무것이나 무방할 것으로 생각하지만, Maxim 엔지니어가 충분히 테스트하고 공개했을 것이니 리스크 회피 차원에서 그대로 따라가기로 한다.
“…The output stage’s unique design limits supply-current surges while switching, virtually eliminating the supply glitches typical of many other comparators…”
3) BPW34, PIN DIODE
반도체 카메라의 앞쪽 필터를 제거하면 갑자기 적외선 카메라로 둔갑하는 것처럼, 가시광선 필터 역할을 하는 앞쪽 에폭시 층을 제거해야 한다. 드레멜 소공구라도 있어야…
(▲ Wavelength 430~1000nm, Peak 900nm이지만, 에폭시를 제거하면 광폭의 입자 감지기가 된다는…)
■ 고려 사항
○ 다음은 알파, 베타, 감마선, 중성자의 투과 특성.
(▲ “납을 투과하는 것은 어떻게 막으라는 겨?” 에놀라 게이에 탑재된 원자폭탄 두 발을 만들기 전에, 맨해튼 프로젝트와 트리니티 핵실험 등에 관여한 사람들 상당수가 중성자 때문에… 쩝! || 대한민국 원전 초창기에, 복도에 흘러나온 물이 있어서 쓰레받기로 담아 버렸다는 ~카더라 전설이 있던데, 그 맑은 물이 중수소 또는 머시기였다면? || 1945년 이후 오랜 동안, 눈에 보이지도 않고 위험성을 미처 알지도 못한 상태에서 얼마나 많은 일이 벌어졌는지를 아무도 모른다. 철저한 함구. 그러면… 사람에 대해서 가차 없던, 지극히 냉혈한 성향이었던 오펜하이머는 충분히 알고 있었을까?)
○ 여러 가지를 종합한 결론은,
1) 주방 알루미늄 호일을 센서 앞쪽의 가림막으로 쓴다.
2) 감지 확률을 높이기 위해서 2개 이상의 PIN 다이오드를 병렬 배치한다.
3) 스냅 단자에 물린 9V 건전지 두 개를 직렬로 연결해서 사용한다. 즉, 동작 전원은 DC 18V. 그 전압을 흔한 LM7812와 LM7805로 낮춘다. 참고로 PIN 다이오드 구동은 더 높은 전압이 유리함.
4) (방사능 입자가 아닌) 외란의 영향을 배제하기 위해 센싱부 + 증폭부는 동박 기판으로 차폐. 그러므로 플라스틱 함체 안에 내부 격납 용기가 들어가는 형태가 될 것. 아니면 금속 함체를 써도 되는데… 굳이?
5) MAX4447, MAX987의 크기가 작으니까 뒤집어서 동박 기판에 고정하고 적당히 하드 와이어링 하는 것으로 한다.
6) V_out 뒤에 무엇을 붙일 것인지는 나중에 즉흥적으로 결정. Maxim 회로에 덧칠을 하여 소리와 빛 그리고 아날로그 미터로 상태 표시.
* 관련 글 : PIN 다이오드 방사능 측정기 만들기 (2)
