GAMABETA „Do it Yourselves“ - Okénko pro učitele fyziky

Většině učitelů fyziky asi nemusím připomínat, že GAMABETA byla souprava pro demonstraci vlastností záření gama a beta a způsobů ochrany před ionizujícím zářením, kterou koncem 90. let bylo možno získat v rámci vzdělávacího programu ČEZ.

Když jsem učil na ZŠ, neviděl jsem důvod, proč bych si měl tuto soupravu opatřit. Můj náhled se radikálně změnil v okamžiku, když jsem ji uviděl na vlastní oči. Psal se podzim roku 2004. Okamžitě jsem soupravu objednal – ale ouha. Bylo mi s politováním sděleno, že už se tyto soupravy nevyrábějí…

Fénix

Nevzdal jsem to. Začal jsem intenzivně shánět všechny informace. Sehnal jsem schéma indikátoru radioaktivity a G-M trubici. Překvapilo mě, že zapojení indikátoru je velmi jednoduché, tedy každý, kdo umí trochu pájet a umí vyrobit plošný spoj, je schopen si ho sám postavit (u nás je možné koupit si jednoduchou stavebnici indikátoru radioaktivity; bohužel velmi drahou; za stejné peníze je možné koupit v USA hotový přístroj). Asi za tři měsíce práce, shánění a vlastního vývoje jsem uslyšel to „praskání“. Opustil jsem původní schéma a vyvinul jsem úplně vlastní přizpůsobené součástkám běžně dostupným v obchodě. Navíc jsem si vyrobil i připojení k PC (pět jednoduchých součástek napájených v sériovém COM konektoru PC). Takže jsem na jaře 2005 mohl svým žákům v rámci učiva o jaderné energii nejen předvést, ale i velkoplošně promítat výsledky naměřené s mojí soupravou. Byl jsem spokojen.

(Houstone) mám problém

Samozřejmě, jak už to v životě chodí, problém na sebe nenechal dlouho čekat. Přestoupil jsem na gymnázium, kde byl PC s Windows XP. Bohužel původní program byl naprogramován v DOSu a fungoval samozřejmě pouze na Windows 98. Takže začalo úsilí mnohem náročnější, protože připojit GAMABETU k PC a nejlépe přes USB není nic jednoduchého. Jak už to ale v životě chodí, štěstí přeje připraveným. Objevil jsem na internetu (náhodou) stavebnici belgické firmy Velleman – USB experimentální interface F – KV8055. Interfejs je dodáván společně s knihovnou DLL, která umožňuje psát vlastní 32 bitové aplikace v operačních systémech Windows 98SE, 2000, Me a XP při použití programovacích jazyků Delphi, Visual Basic a C++ Builder.

Nyní

Za další čtyři měsíce (přelom roků 2006/2007) jsem vyvinul a postavil nový indikátor radioaktivity s čítačem a USB interfejsem a napsal a odladil program pro Windows 2000 a XP, který povyšuje didaktickou účinnost soupravy GAMABETA (i vaší, kterou máte někteří ve svých školách). Navíc výše uvedený interfejs má pět digitálních vstupů (ty pro tento účel používám), což mi umožňuje připojit a reálně snímat a vyhodnocovat více indikátorů radioaktivity současně! Já zatím používám dva.

USB interface a program

Schéma a podrobný návod stavby čítače a indikátoru radioaktivity mohu zájemcům poskytnout. Čítač i indikátor jsou napájeny z 9V baterií, ale je možno je připojit i na 9V adaptér. Indikátor má dva výstupy k čítači nebo interfejsu a k reproduktoru. Čítač má čtyřmístný LED displej s předvolbou času 10 s, 100 s a neomezeno. Interfejs má pět digitálních vstupů. Měření mohu ukazovat studentům současně. Například stínění záření beta a gama různými materiály (obr. 1). Na obrázku je účinek materiálu záření beta zobrazován modře (vstup 1) a gama červeně (vstup 2). Konkrétní údaje se zobrazují postupně při měření a naměřené hodnoty i materiál (Al, Fe, Sn, Pb) se zapisuje do seznamu vpravo dole. Například je vidět, že hliník odstíní záření beta snadno (druhé dva sloupce), ale gama skoro vůbec. Naopak cín a olovo odstíní záření gama téměř stoprocentně (zbylé hodnoty odpovídají záření pozadí). Dalším příkladem je účinek tloušťky železného stínění záření beta a gama (obr. 2). Z měření je vidět, že záření beta lze odstínit železným plechem o tloušťce 0,5 mm, ale záření gama postupně slábne v závislosti na tloušťce. Mezi výhody měření pomocí PC patří i automatické měření jednotlivých sad (sloupečků). Odpadá ruční nulování, start, zapisování a bezchybné sledování měření.

A co dál??

Vývoj programu samozřejmě nekončí. Chtěl bych připravit další měření, kterým bych například zobrazoval účinek magnetického pole na nabité částice (záření beta), což bych použil i při výuce o stacionárním magnetickém poli v učivu Elektřina a magnetismus. Vám, kteří máte soupravu GAMABETA a chcete zobrazovat naměřené údaje dataprojektorem, tzn. potřebujete pouze program a interface, nabízím: obraťte se na mě. Samozřejmě jsem ochoten předvést zájemcům funkci této soupravy. Premiéra byla na 12. Veletrhu nápadů učitelů fyziky v Praze v srpnu 2007. Na závěr chci poděkovat autorovi původní soupravy GAMABETA (Ing. Jaroslav Švandelík z Příbrami) za jeho práci, na které jsem mohl pokračovat, a tím obohatit svoji výuku i své znalosti o skutečném záření a jeho vlastnostech.