Banc d’essai : détecter la radioactivité avec le compteur Geiger en kit de MightyOhm

De quoi s'agit-il ?

Le compteur Geiger de MightyOhm sert à détecter les rayonnements bêta et gamma. Ces types de rayonnements sont émis par le césium -134 (¹³⁴Cs) et le césium-137 (¹³⁷Cs), isotopes radioactifs du césium, libérés dans l'environnement par les essais d’armes nucléaires et les accidents nucléaires, notamment lors des catastrophes de Tchernobyl et Fukushima Daiichi.
 


L'uranium (U) et le thorium (Th), deux des éléments radioactifs les plus courants sur Terre, produisent également ces rayonnements. Leurs chaînes de désintégration entraînent la production de radon (Rn), normalement gazeux, mais facilement inhalé, et qui est donc dangereux pour la santé. Les risques relatifs à ces rayonnements vous convaincront peut-être de surveiller de plus près l'environnement dans lequel vous vivez et d'investir dans un détecteur comme le compteur Geiger MightyOhm que nous avons essayé pour vous.

Clics, bips et flashs

Le détecteur produit un « bip » caractéristique (souvent appelé « clic ») ainsi qu'un éclair lumineux chaque fois que le gaz présent à l'intérieur du tube Geiger-Müller (G-M) est ionisé par le rayonnement appliqué. Pour que tout cela fonctionne, une tension de plusieurs centaines de volts sert à polariser le tube G-M. L'ionisation produit une courte impulsion de courant mesurable et transformable en son ; il s'agit des fameux « clics » que vous avez probablement déjà entendus dans des films (par exemple James Bond).

Nous savons maintenant (à peu près) comment fonctionne un compteur Geiger et à quoi il sert. Ce que je vous propose, c’est d'en construire un à l'aide du kit MightyOhm. Le produit est 100 % ouvert (code source et matériel), ce qui veut dire que vous pouvez l'étudier de manière détaillée. Il est doté d'une LED et d'un haut-parleur piézoélectrique pour « voir »et « entendre », respectivement, les niveaux de radioactivité. Si le bip commence à vous agacer, vous pouvez le réduire au silence à l'aide du bouton Mute (Désactiver le son).

Le kit peut fonctionner avec différents tubes Geiger-Müller courants, notamment les modèles SI-3BG, SI-1G et SBM-20 ; l'alimentation haute tension (HT) est réglable entre 300 V_CC et 600 V_CC.
 

Extensions du compteur Geiger

La carte comporte des barrettes de connexion pour la communication série (signaux de 3,3 V), la programmation in-situ (ICSP) du microcontrôleur AVR et la production d’impulsions (pour connecter l'appareil à autre chose). Il est possible d'utiliser le port série pour enregistrer des données (9600n81) et émettre une fois par seconde un ensemble de valeurs séparées par des virgules (CSV) : nombre par seconde (CPS), nombre par minute (CPM), dose équivalente en microsieverts par heure (µSv/h). Une exposition normale correspond à une dose inférieure à 0,3 µSv/h.
 

Contenu du kit

• Sachet antistatique contenant la carte à circuit imprimé (PCB) et les composants électroniques
• Tube Geiger
• 2 piles AAA
• Sachet contenant le boîtier et les pièces mécaniques, ainsi qu'un bouton-poussoir avec axe long.
• Autocollant portant la mention « Join the resistance » (est-il nécessaire de la traduire ?).

Construction du compteur Geiger

Pour obtenir la procédure d'assemblage et le mode d'emploi, rendez-vous sur le site https://mightyohm.com/geiger. Vous y trouverez aussi quelques liens pour accéder aux fichiers de conception de la carte (format Eagle) ainsi qu’au code source du logiciel.

L’assemblage de la carte est très simple en adoptant la bonne méthode : commencer par les composants les plus petits (les résistances) et poursuivre par taille croissante jusqu’aux gros condensateurs.

Le tube Geiger est polarisé

La carte pouvant recevoir différents types de tubes Geiger-Müller, vérifiez la compatibilité du vôtre pour déterminer quel support doit être monté en plus de J1 pour le tube. Dans mon cas, c’était J2. Attention, le tube est polarisé. Vous devez donc veiller à insérer le côté marqué « + » dans le connecteur portant également la marque « + » (J1).
 


Pour S2, il est préférable de monter le bouton-poussoir à axe long si vous avez l'intention d’utiliser le boîtier du kit.

Première mise sous tension

Avant de procéder aux essais du compteur, il est préférable d’amener (doucement) le potentiomètre VR1 en butée dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Une fois les piles insérées et le commutateur S1 mis en position ON, j'ai immédiatement obtenu des clics et des flashs. Si vous n'obtenez rien, c'est soit parce que vous êtes dans une pièce dotée d'un blindage en plomb ou parce que la sensibilité doit être réglée, ce que vous pouvez faire à l'aide du potentiomètre VR1. Si vous n'obtenez aucun clic, il y a probablement une erreur quelque part. Vérifiez vos soudures ainsi que l'implantation et l'orientation des composants.

Essais du compteur Geiger

Les essais du compteur sont un peu problématiques parce qu’il vous faut une source de rayonnement. Pour cela, il est possible d’utiliser certains objets ménagers plus ou moins courants, mais je n'en avais pas à portée de main. J’ai donc repéré des mines d'uranium désaffectées non loin de chez moi. J’ai pris ma voiture et après 45 min de route dans la campagne, je suis parvenu à l'endroit indiqué à l’aide d'une carte trouvée sur l’internet.
 

À la recherche de déchets nucléaires autour d'une mine d'uranium désaffectée

Mon choix d'une mine s’est avéré gagnant, car je suis tombé, lors de ma visite, au beau milieu d'une réunion entre des habitants en colère, des représentants des entreprises minières et des écologistes. Au cœur des débats, un fossé dans lequel ont été déversées, de longue date, des eaux résiduaires contaminées, sans qu'il n'ait jamais été nettoyé. Non seulement ces personnes ont pu m'indiquer ce fameux fossé radioactif, mais elles m'ont également donné quelques valeurs de référence pour comparer avec les mesures effectuées avec mon compteur Geiger-Müller.
  
Tout a parfaitement fonctionné. Le compteur était relié à mon ordinateur portable pour enregistrer les données. Je n'ai eu aucun mal à suivre le trajet des rejets nucléaires. Les valeurs observées correspondaient à ce que les écologistes m’avaient indiqué : près de quatre à cinq fois supérieures au niveau du rayonnement de fond. Avec de tels niveaux, le qualificatif de déchets nucléaires est justifié.

Protection avec un sac en matière plastique

Les écologistes présents m'ont également donné un excellent conseil : éviter de polluer le compteur avec de la poussière radioactive, car cela peut conduire à des mesures incorrectes, d'autant que le tube n'est pas facile à nettoyer. D'où l'idée de protéger en permanence le compteur Geiger-Müller dans un sac en matière plastique (sachet refermable, sac à congélation). Cette protection n'empêche nullement de lire les mesures et se remplace facilement.

Conclusion

Le kit du compteur Geiger MightyOhm est facile à monter, et offre une bonne précision de mesure de la radioactivité. De plus, ses capacités d'enregistrement de données en font un instrument très pratique. Si vous devez rester à proximité de l'appareil, l'option Mute, qui permet de couper le son, sera particulièrement appréciée. Protégez toujours l'appareil dans un sac en plastique pour éviter toute contamination du tube.

J'ai testé l'autonomie électrique : l'appareil a fonctionné une semaine complète à l'aide des deux piles AAA livrées, avec buzzer activé et un niveau de rayonnement atteignant environ 0,15 µSv/h.