Radioaktiver Näherungsschalter

Kupferplatine als Sensorfläche

Mosfet Transistoren sind ja dafür bekannt, dass der Gate Anschluss extrem hochohmig ist. Wenn das Gate (welches man als kleinen Kondensator ansehen kann) aufgeladen wird, bleibt es auch nach Wegnehmen der Gatespannung für lange Zeit geladen. Ohne äussere Einwirkung kann die Ladung mehrere Stunden erhalten bleiben und die DS Strecke offen halten. Durch die Hochohmigkeit lässt sich zum Beispiel ein einfacher Sensortaster basteln. Im obigen Bild ist die Kupferplatine mit dem Gate verbunden, wenn man sie berührt, überträgt sich das überall vorhandene 'Netzbrummen' auf das Gate und dieses schaltet den Transistor im 50Hz Rhytmus an und aus.


Finger am Gate, dargestellt ist die Spannung am Drain nach Masse gemessen.

Durch blosse Berührung mit dem Finger kann man also das Gate aufladen und somit den Transistor durchschalten. Wenn man den Finger dann wegnimmt, bleibt der jeweilige Zustand praktisch dauerhaft erhalten.

Ich wollte ausprobieren, ob man nun ein geladenes Gate durch die radioaktive Strahlung eines Glühstrumpfes beeinflussen kann und es eventuell laden oder entladen kann. Radioaktive Strahlung (Alpha und Beta zumindest) entspricht ja bewegten geladenen Teilchen, also Stromfluss. Auch ist diese Strahlung ja "Ionisierend", das heisst sie kann zum Beispiel die Luft etwas Leitfähig machen.

Der einfache Versuchsaufbau hierzu besteheht aus BS170 Mosfet, Leuchtdiode mit Vorwiderstand sowie einem Reststück einer Kupferplatine.


Glühstrumpf auf Platine.

Dabei zeigte sich das interessante Ergebnis, dass diese Anordnung als einfacher Näherungsschalter mit bemerkenswerter Empfindlichkeit funktioniert.

Hierzu wird der Glühstrumpf in einem Plastikbeutel auf die Kupferfläche gelegt und das Gate kurz mit Masse verbunden, die Leuchtdiode erlischt. Wenn man jetzt den Glühstrumpf zusätzlich von oben abdeckt, beginnt die Leuchtdiode zu leuchten. Es handelt sich wohl eindeutig um einen Effekt, der durch die radioaktive Strahlung hervorgerufen wird, eine Gegenprobe mit einem leeren Plastikbeutel bringt die Diode nicht zum Leuchten. Schon ein Blatt Papier reicht aus, um den Mosfet dauerhaft durchzusteuern. Wenn man das Papier wieder entfernt, verlischt die Leuchtdiode sofort wieder.


Glühstrumpf auf Platine abgedeckt: LED leuchtet!


Spannungsverlauf am Drain bei Auflegen des Papiers

Man sieht, dass sofort nach dem Auflegen die Spannung am Drain sinkt, der Transistor also zu leiten beginnt. Es müssen also Elektronen vom Gate gelangen. (Gate positiv -> weniger Elektronen -> Transistor leitet)

Wenn hingegen der Glühstrumpf ohne den Plastikbeutel auf die Kupferfläche gelegt wird, ergibt sich ein ganz anderer Effekt:

Man kann das Gate zwar nicht Aufladen, aber ein zuvor an +5V aufgeladenes Gate lässt sich entladen, wenn man den Glühstrumpf von oben abdeckt. Dann verlischt die Leuchtdiode wieder. Sie bleibt sie dann dauerhaft aus, bis man das Gate wieder manuell auflädt. Offensichtlich überwiegt hierbei dann der Effekt der Alpha Strahlung, die bei der ersten Versuchsanordnung durch die Kunststoff Folie abgeschirmt wurde.

Eigentlich hatte ich erwartet, dass sich durch die radioaktive Strahlung das Gate immer entladen sollte (ähnlich einem Elektroskop), aber das ist wohl nicht der Fall, stattdessen wirkt das ganze wie ein radioaktiver Näherungsschalter!

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