OpenGammaKit — это открытый спектрометр гамма-излучения на базе Raspberry Pi Pico 2 с визуализацией и анализом на Android. Проект воплощает принципы open hardware и open source: в свободном доступе — схема, исходники, прошивка, документация, файлы плат и Android-приложение.

Основные особенности

• Аппаратная основа: RP2350 (Raspberry Pi Pico 2);

• Обработка импульсов от детектора: аналоговая цепь с компаратором, оцифровка сигнала через DMA;

• Готовые двухсторонние печатные платы;

• Подключение к Android-устройству через USB (в том числе через USB-хаб);

• Отображение и анализ спектров в реальном времени;

• Поддержка режима счётчика (CPS) с изменяемым порогом срабатывания;

• Совместимость с корпусом БДГ4-01 от приборов СРП-68 и СРП-88.

Корпус БДГ4-01 — переиспользование промышленной классики

Проект специально спроектирован для размещения в корпусе БДГ4-01, ранее использовавшемся в советских радиометрах СРП-68 и СРП-88. Это позволило:

• Точно совместить геометрию плат с монтажным местом ФЭУ-35;

• Разместить SiPM-детектор и вычислительный блок в штатном отсеке;

• Использовать готовый алюминиевый кожух и экранирование;

• Снизить стоимость сборки, минимизировать пайку и механообработку.

Это один из немногих проектов, который не требует 3D-печати или разработки кастомного корпуса — достаточно найти старый прибор и вдохнуть в него вторую жизнь.

Качество плат от PCBWay

Печатные платы были изготовлены на PCBWay. В проекте используются двухсторонние платы с минимальным числом переходных отверстий, но с плотной компоновкой. Качество изготовления:

• хорошее соответствие размеров;

• чёткая маркировка;

• стабильное лужение и контакт маски;

• при заказе сборки — пайка удовлетворительная, обнаружены остатки флюса

• отличная коммуникация с инженерами

Хотелось бы отметить работу инженеров во время уточнения деталей проекта. Внимательность к деталям, также, их предложения по замене компонентов – оставили приятное впечатление. Это позволяет уверенно заказывать как и печатные платы, так и полностью собранные модули. Вся информация доступна по ссылке на PCBWay-проект (см. в конце статьи).

Недостатки:

• cтоимость доставки

Android-приложение OGK-Inspector

OpenGammaKit сопровождается Android-приложением, которое выполняет:

• захват и отображение спектра в реальном времени;

• калибровка по известным пикам;

• сохранение/загрузку спектров;

• отображение энергии по осям и подписание пиков;

• режим счётчика с цветовой и звуковой индикацией.

OGK-Inspector — это приложение, предназначенное для визуального и числового анализа спектров:

• отображает список детектированных пиков с их энергией и интенсивностью;

• позволяет выбрать и сравнить несколько спектров;

• делает пометки, экспортирует спектры;

• анализирует ширину пиков (FWHM);

• переключение между разными отображениями спектров: гистограмма или интеполированный график;

• сглаживание спектра (фильтр Савицкого — Голея);

Этот функционал делает устройство не просто индикатором, а полноценным инструментом анализа.

Примеры спектров

Ниже приведен спектр, полученный с использованием SiPM-детектора и сцинтиллятора NaI(Tl):

• На графике удобно отмечать пиковые зоны и проводить калибровку

Совместимость и подключение

• Минимальная версия Android: 7.0+;

• Поддерживается OTG-подключение по USB;

• При отсутствии OTG можно использовать USB-хаб с внешним питанием;

• Приложение устанавливается из APK-файла, доступного в GitHub Releases.

Как собрать?

В минимальной конфигурации понадобятся:

• RP Pico 2;

• SiPM, другие электронные компоненты;

• Кристалл NaI(Tl), размер 30х25мм;

• Двухсторонние печатные платы: основная плата и плата для SiPM с термокомпенсацией;

• Корпус БДГ4-01 от СРП-68-01 или СРП-88;

• Кабель USB Type-A или Type-C;

• Термоусадка;

• Силиконовая смазка, вязкость >600 000 сантистоксов;

• Android-смартфон с поддержкой OTG (или USB-хаб);

• Прошивка через Arduino IDE;

• APK-файл приложения из релизов на GitHub.

Все схемы и инструкции доступны в репозитории проекта.

Заключение

OpenGammaKit — это способ вдохнуть жизнь в списанные радиометры, превратив их в современные цифровые спектрометры. Проект подходит как для хобби, так и для образования, позволяет проводить реальные измерения и анализ гамма-излучения.

Следующая версия прибора уже в разработке — она будет иметь улучшенные характеристики, расширенные функции и поддержку дополнительных детекторов.

Продолжение следует.

Ссылки

• GitHub проекта

• Печатные платы и сборка на PCBWay