AlphaTeo è un misuratore Geiger avente caratteristiche professionali. L'ho interamente progettato e successivamente costruito, cercando di raccogliere in un piccolo dispositivo elettronico, tutte le opzioni di rilevamento necessarie per approcciarsi con notevole precisione alla misura della radioattività ambientale. Lo strumento si presenta compatto, con box interamente stampato in 3D, utilizzando il polimero biocompatibile atossico PLA. Nel contesto lo strumento presenta la classica forma a clessidra, che ne consente una facile manipolazione durante le misure. All'interno del contenitore trovano posto la circuiteria principale di controllo e la batteria agli ioni di Litio. L'interfaccia utente è costituita da un pratico display TFT a colori, avente risoluzione di 320x240 pixel, rivestito da un sensibilissimo touch screen resistivo che ne semplifica notevolmente l'utilizzo. Il controllo elettronico del dispositivo è affidato alla diffusissima MCU Microchip a 32 bit, siglata: PIC32MX460F512L, sulla cui flash da 512kB è precaricato il firmware 4.4.8 sempre da me progettato, che gestisce interamente tutte le funzioni del dispositivo, compresa un'interfaccia WiFi (che rende AlphaTeo un vero e proprio web server per la consultazione dei valori di radioattività ambientale da remoto) e l'accesso tramite PC/USB (tramite un'APP specifica) alle funzioni di misura e calibrazione più importanti.

Per il conteggio degli eventi rilevati dalla sonda e la loro successiva elaborazione, il firmware di AlphaTeo è dimensionato per sfruttare tutte la potenzialità del microcontrollore sopraccitato, tra cui i performanti contatori a 16 bit integrati, nonché l'hardware specifico di "input capture". Questo insieme di peculiarità consentono di ottimizzare la misura degli impulsi rilevati dalla sonda, effettuarne l'accurato conteggio, escludere con precisione eventuali spurie presenti nel segnale, compensare i dead time dei tubi Geiger e offrire all'utente un'ampia rosa di opzioni degne dei più sofisticati e costosi contatori Geiger disponibili sul mercato.

Per consentire una maggiore durata della sonda di misurazione, inoltre, nonché l'immunità pressoché costante delle stesse al rumore di fondo, tutti i manipoli di misurazione che ho pensato per AlphaTeo sono stati dotati di un sofisticato generatore di alta tensione stabilizzato, completo di limitatore integrato di corrente. Questo mix tecnologico svolge l'importantissimo compito di preservare nel tempo la vita utile delle sonde di misurazione, garantendone il funzionamento all'interno dell'area di Plateau. Quest'ultimo, come noto, rappresenta la regione in cui la resa dei sensori è ottimale, il rumore e le spurie sono minime e le caratteristiche fondamentali degli elettrodi e dei gas presenti nei tubi Geiger stessi, vengono preservate nel tempo al meglio.

La circuiteria di controllo delle sonde è collocata direttamente nel manipolo di misurazione, proprio a pochi millimetri di distanza dal tubo Geiger stesso, contenendo così i disturbi e le perdite derivate da inutili collegamenti elettrici. Attraverso il cavo di interfacciamento tra la sonda e il case di controllo di AlphaTeo (costituito su entrambi i lati da un plug RJ45 e da cavo ethernet di categoria 5E), pertanto, non scorre alta tensione, ma solo segnali elettrici a basso voltaggio, opportunamente adattati in impedenza e transitanti su doppini intrecciati che ne garantiscono la compatibilità elettromagnetica. Come già specificato in precedenza, AlphaTeo supporta diverse tipologie di sonde, tutte funzionanti con tensioni anodiche comprese tra i 400 e i 500V.

Caratteristica fondamentale di questi manipoli di rilevamento su cui tanto ho lavorato, è la configurazione automatica dell'unità di controllo principale che sono in grado di espletare una volta che il collegamento elettrico tra le parti è stato stabilito. Attraverso un apposito bus facente capo ad una memory presente nella sonda stessa, infatti, ogni tubo Geiger è in grado di informare l'unità di controllo principale circa la sua identità e le sue caratteristiche intrinseche che la renderanno specifica per un preciso campo di rilevamento della radioattività. La sonda informerà l'unità principale anche della tensione anodica di cui necessiterà per funzionare nel range previsto dal costruttore e provvederà a configurare il generatore di alto voltaggio presente nel manipolo, alla tensione specifica prevista per il funzionamento ottimale.

Ho dimensionato AlphaTeo per monitorare, memorizzare e analizzare a lungo termine i valori della radioattività del fondo naturale, fornendo nel contesto dati di elevata precisione. Con AlphaTeo è inoltre possibile valutare con cura la radioattività emessa dalle più disparate radiosorgenti che immancabilmente, dovranno rientrare nel range di emissione previsto per i misuratori di fascia civile. Con AlphaTeo, inoltre, è possibile valutare la presenza di entità emissive molto deboli (ma insidiose e pericolose) che potrebbero celarsi all'interno di oggetti d'uso quotidiano (vecchie pavimentazioni e rivestimenti contenenti isotopi radioattivi, oggetti obsoleti presenti in casa contenenti ossidi di uranio o radio: orologi, stoviglie, ecc.), all'interno di seminterrati (valutare la presenza di Radon), nell'acqua, nei cibi, negli ortaggi e in tanto altro ancora.

Il contatore Geiger AlphaTeo è dimensionato per rilevare radiazioni di diversa natura, che spaziano dalle corpuscolari Alpha e Beta, sino alle elettromagnetiche X e Gamma, valutandole nel complesso e descriminandole nel limite del possibile, attraverso l'uso di sonde appositamente dimensionate e schermate, addizionate all'uso di specifici filtri rimovibili (in tungsteno, alluminio e carta). Ho dotato lo strumento di quattro specifiche sonde, la cui tipologia costruttiva le contraddistingue per il campo di applicazione per cui sono dimensionate. Queste prendono i seguenti nomi: ATBPP (Alpha+Beta+Gamma Medium Sensitivity, ATEPP (Alpha+Beta+Gamma Pancake High Sensitivity), ATLEP (Beta+Gamma) e ATHEP (solo Gamma).

Le funzioni principali di Alphateo possono riassumersi così:

- Misuratore di tipo Geiger-Muller;
- Batteria interna agli ioni di litio (3,7V 2000 mA/h), ricaricabile attraverso la porta USB;
- Autonomia specifica di circa 8 ore in modalità di funzionamento a batteria. Illimitato tramite alimentazione da porta USB;
- Display a colori TFT con risoluzione 320x240;
- Schermo sensibile touch screen con pennino di selezione;
- Quattro unità di misura disponibili: CPS (colpi al secondo o disintegrazioni al secondo), CPM (colpi al minuto), uSv/h (dose equivalente di radiazione), mR/h (dose di esposizione);
- Modalità di misurazione standard con campionamento manuale settabile a 5 / 10 / 30 e 60 secondi (automatico in modalità web server);
- Range di misurazione da 0,05 uSv/h a 2,500 mSv/h;
- Modalità "LongReader" a 600 secondi (10 minuti di campionamento) per misure di alta precisione. Ideale per testare: acqua, cibo e salubrità degli ambienti;
- Visualizzazione grafica ad istogramma dell'andamento della radioattività delle ultime 200 letture. Con timerate di 5s = 15 minuti di letture // Con timerate di 10s = 30 minuti di letture // Con timerate di 30s = 1h40m di letture    // Con timerate di 60s = 3h 20m di letture;
- Visualizzazione del valore medio di campionamento;
- Visualizzazione della media oraria di campionamento;
- Visualizzazione del valore massimo e minimo di campionamento;
- Modalità dosimetro con regolazione della soglia di allarme desiderata tramite App;
- Unità di misura per la funzione dosimetro espressa in uSv;
- Funzione data e ora per associare gli eventi a istanti di rilevamento specifici;
- Possibilità di memorizzare le letture su file "CSV" nella scheda di memoria micro SD (estraibile solo a strumento spento);
- Possibilità di programmare e interagire con il misuratore Geiger da PC, attraverso la porta USB e con l'apposita App di controllo;
- Possibilità di settare allarmi sonori di soglia o di dose assorbita;
- Possibilità di escludere il buzzer piezoelettrico, che rende udibile il tickettio tipico dalla radioattività rilevata;
- Aggiornamento del firmware eseguibile dall'utente tramite la porta USB e l'App di controllo;
- Possibilità di convertire AlphaTeo in una stazione permanente di misura della radioattività ambientale, attraverso la pratica interfaccia WiFi che lo trasforma in un piccolo web server alimentato dalla porta USB;
- Dimensioni: 115 x 105 x 36 mm,
- Peso: 240 grammi.

Caratteristiche delle sonde di rilevamento disponibili:

AlphaTeoBasicPerformaceProbe :: ATBPP :: Alpha + Beta + Gamma

- Sonda Geiger Muller di tipo Tube di fabbricazione LND Inc. (USA) modello LND-712;
- Gas di riempimento: Ne + Alogeni;
- Superficie di raccolta a finestra tonda in mica (d.9,1 mm) per intercettare le particelle Alpha;
- Schermo catodico in acciaio inossidabile;
- Radiazioni rilevabili: raggi Gamma da 30 keV, particelle Beta da 200 keV e particelle Alpha da 4 MeV;
- Diametro finestra di rilevamento anteriore di 32 mm, diaframmato anteriormente con schermo in HDPE a 11,2 mm (larghezza effettiva della finestra in mica del sensore);
- Corpo sonda per schermatura posteriore e laterale del tubo Geiger, realizzata in tungsteno con spessore di 4 mm;
- Tensione di alimentazione anodica tipica: 500V;
- Range termico compreso tra i -40°C e i +75°C;
- Sensibilità tipica al Co60 -> 1080 CPM/mR/h -- Cs137 -> 967 CPM/mR/h;
- Filtro a cappuccio per la discriminazione delle particelle (funzione: "beta+gamma" o "solo gamma");
- Durata della sonda dichiarata dal costruttore: circa 10 anni;
- Sistema elettronico di controllo della tensione e della corrente di funzionamento della sonda, integrato nel manipolo;
- Rilevamento e configurazione automatica di AlphaTeo, quando collegata allo strumento.

AlphaTeoExtendedPerformanceProbe :: ATEPP :: Alpha + Beta + Gamma

- Sonda Geiger Muller di tipo Pankake di fabbricazione LND Inc. (USA) modello LND-73145 (ex LND-7312);
- Gas di riempimento: Ne + Alogeni;
- Grande superficie di raccolta con finestra tonda in mica (d.45 mm) per intercettare le particelle Alpha;
- Schermo catodico in acciaio inossidabile:
- Radiazioni rilevabili: raggi Gamma da 10 keV, particelle Beta da 150 keV e particelle Alpha da 2,5 MeV;
- Tensione di alimentazione anodica tipica: 500V;
- Range termico compreso tra i -20°C e i +60°C;
- Sensibilità tipica al Co60 -> 3300 CPM/mR/h -- Cs137 -> 3340 CPM/mR/h;
- Filtro manuale rotante per la discriminazione delle particelle (funzione: "alpha+beta+gamma", "beta+gamma"," solo gamma");
- Durata della sonda dichiarata dal costruttore: circa 10 anni;
- Rilevamento e configurazione automatica quando installata su AlphaTeo.
AlphaTeoLowEnergyProbe :: ATLEP :: Beta + Gamma

- Sonda Geiger Muller di tipo a tubo di fabbricazione Russa modello SBM-20;
- Gas di riempimento: miscela Ne + Br2 + Ar;
- Superficie di raccolta cilindrica realizzata in acciaio inossidabile (spessore 50um) avente diametro di 10 mm e una lunghezza di 91 mm;
- Densità dello schermo cilindrico 40 mg/cmq;
- Radiazioni rilevabili: raggi Gamma e particelle Beta dure;
- Tensione di alimentazione anodica tipica 400V;
- Range termico esteso compreso tra i -60°C e i +70°C;
- Sensibilità tipica al Co60 -> 1320 CPM/mR/h -- Ra226 -> 1740 CPM/mR/h -- Cs137 -> 1080 CPM/mR/h;
- Durata della sonda dichiarata dal costruttore: circa 10 anni;
- Rilevamento e configurazione automatica quando installata su AlphaTeo.
AlphaTeoHighEnergyProbe :: ATHEP :: Gamma

- Sonda Geiger Muller di tipo Tube di fabbricazione LND Inc. (USA) modello LND-71217;
- Gas di riempimento: Ne + Alogeni;
- Superficie di raccolta cilindrica realizzata in acciaio inossidabile (spessore 254um) avente diametro di 72,6 mm e una lunghezza di 15,1 mm;
- Schermo Catodico in acciaio inossidabile;
- Radiazioni rilevabili: raggi Gamma da 30 keV;
- Tensione di alimentazione anodica tipica: 500V;
- Range termico compreso tra i -10°C e i +75°C;
- Sensibilità tipica al Co60 -> 1620 CPM/mR/h;
- Durata della sonda dichiarata dal costruttore: circa 10 anni;
- Rilevamento e configurazione automatica quando installata su AlphaTeo.
- Filtri discriminatori (diametro 32 mm):

- Filtro laminare in carta per la discriminazione delle particelle Alpha (misurazione beta + gamma);
- Filtro in lamina di alluminio da 0,1 mm per discriminare le particelle Beta a bassa energia (da 0,2 MeV);
- Filtro in lastra di alluminio da 3 mm per discriminare completamente le particelle Beta e misurare solo le Gamma.

Filtri discriminatori (diametro 32 mm):

- Filtro laminare in carta per la discriminazione delle particelle Alpha (misurazione beta + gamma);
- Filtro in lamina di alluminio da 0,1 mm per discriminare le particelle Beta a bassa energia (da 0,2 MeV);
- Filtro in lastra di alluminio da 3 mm per discriminare completamente le particelle Beta e misurare solo le Gamma.

 AlphaTeo: l'interfaccia utente a display:

Ho dotato AlphaTeo di una pratica interfaccia utente molto intuitiva, con ampie aree grafiche riservate ai dati di misurazione e altre dedite ai rispettivi pulsanti touch screen di controllo delle varie funzionalità. Comandi non essenziali, come lo switch per l'esclusione della batteria interna "BATT" (pensato per preservarla da lunghi periodi di inattività), o quello per attivare e disattivare il tickettio emesso dalla radioattività "TICKER", sono collocati invece nella testata superiore dello strumento, proprio accanto al pulsante di accensione principale "ON" e al plug RJ45 "PROBE" destinato al collegamento della sonda di rilevamento. Nella testata inferiore del dispositivo, invece, trovano posto il connettore USB (di tipo B) per il collegamento di AplhaTeo al PC e per la ricarica della batteria "USB/CHG", nonché la fessura per l'inserimento e la rimozione della mini "SD CARD".

Per accendere lo strumento è necessario premere per un paio di secondi il tasto "ON" (freccia ossa). Comparirà dapprima lo splash screen di Teolab :-) ...

Successivamente, le schermate con il logo del dispositivo e il safety message:

Se durante lo startup il firmware non rileverà la sonda di rilevamento, lo strumento visualizzerà la schermata di allerta. Diversamente indicherà quale manipolo risulterà presente:

Quando lo startup sarà terminato, apparirà l'interfaccia di misura dello strumento. Il rilevamento della radioattività inizierà subito e in modo automatico. Nella foto di destra è contemplata la legenda della schermata di controllo principale:

Nel dettaglio che segue ogni funzione ...

AREA 1 :: in questo riquadro di sola visualizzazione è riportata l'unità di misura in uso, al momento, dallo strumento. Quest'area può esprimere due indicatori: "Sv (Sievert) o "R" (Roentgen). I Sievert sono l'unità di misura della dose equivalente di radiazione. Rappresentano l'indice degli effetti biologici e per estensione, i danni provocati dalle radiazioni sull'organismo, indipendentemente dall'entità della radiazione incidente. Questa unità è stata adottata dal Sistema Internazionale di misura per normare a livello globale tutte le attività umane che prevedono l'esposizione alla radioattività, sia nel mondo del lavoro, sia a livello naturale. I Roentgen sono l'unità di misura dell'esposizione a una radiazione ionizzante di tipo elettromagnetico (raggi Gamma e X). Non fa più parte del Sistema Internazionale di misura, in quanto la sua indicazione è utile solo qualora si abbia la certezza di essere in presenza di questo genere radiazioni. L'unità di misura può essere variata in qualsiasi momento, agendo sul pulsante touch screen "Udm" riportato in legenda con il numero 9.

AREA 2 :: in questo riquadro di sola visualizzazione è riportato lo stato generale della sonda di misura. Se l'indicatore circolare è di colore rosso, la sonda collegata ad AlphaTeo è in buono stato, configurata correttamente per l'utilizzo e alimentata con il giusto voltaggio e la giusta corrente. Se nel riquadro appare un punto interrogativo "?" la sonda per qualche ragione non ha risposto ad un'interrogazione periodica di AlphaTeo. Questa condizione viene ignorata per 3 volte. Se al quarto tentativo (scandito dal TimeRate selezionato) la sonda non risponde ancora, viene generato un segnale di errore e il funzionamento del dispositivo viene interrotto. Se la sonda viene scollegata a strumento acceso, invece, apparirà il classico messaggio di errore riportato in fase di startup.

AREA 3 :: In questo riquadro di visualizzazione/commutazione touch screen è riportato lo stato generale del server web wifi integrato. L'area dove è presente l'indicatore circolare colorato è sensibile al tocco touch screen e permette di accendere e spegnere il server web integrato. Se l'indicatore circolare è di colore nero, il server web wifi è spento. Se l'indicatore circolare è invece di colore rosso, il server wifi è stato attivato ed è in corso di configurazione. Se nel riquadro appare un punto interrogativo "?" il server web è acceso ma non configurato (manca la configurazione TCP/IP, i parametri di autenticazione WiFi sono errati o mancanti, oppure la rete necessaria al collegamento non è stata trovata). La presenza di un punto esclamativo "!", invece, indica un problema o un guasto al server web interno.

AREA 4 :: In questo riquadro di sola visualizzazione è riportato lo stato generale di memorizzazione dei dati sulla SD-CARD. AlphaTeo permette il salvataggio dei dati rilevati durante le varie sessioni di misura, in un file CSV memorizzato sulla SD-CARD del dispositivo. Durante la fase di scrittura il file CSV viene costantemente aggiornato riga per riga, inserendo il valore dei CPM rilevati, l'ora e la data di campionamento, il modello della sonda di misura utilizzata e il timerate di acquisizione in uso. Quando nel riquadro è presente l'indicatore circolare di colore rosso, la memorizzazione dei dati è in corso. Quest'ultima è assente, invece, se nel riquadro è presente l'indicatore circolare di colore nero. L'attivazione o lo spegnimento di questa funzionalità, è mediata dal pulsante touch screen "Store" riportato in legenda con il numero 11.

AREA 5 :: in questo riquadro di sola visualizzazione è riportato il valore in secondi del tempo di campionamento (TimeRate) dello strumento. Di default è settato a 10 secondi. La radioattività pertanto, verrà campionata per questo periodo di tempo e i dati a display, verranno aggiornati con la stessa cadenza. Il TimeRate può essere variato in qualsiasi momento, agendo sul pulsante touch screen "TRate" riportato in legenda con il numero 9. I valori disponibili sono: 5 secondi, 10 secondi, 30 secondi e 60 secondi. Lo scorrere del tempo di campionamento è visualizzato in basso a destra, nel riquadro dedicato denominato "TR" (numero 21). Il valore di TimeRate di 5 secondi, è pensato per essere utilizzato in presenza di radiosorgenti a grande attività. Il valore di 10 secondi, invece, per il monitoraggio degli ambienti o per la prima valutazione delle sorgenti. Valori di timing più alti (30 e 60 secondi) si possono utilizzare per ispezionare con cura l'entità delle sorgenti più deboli o ritenute tali.

AREA 6 :: in questo riquadro di visualizzazione/commutazione touch screen è riportato lo stato del dosimetro. AlphaTeo, infatti, può campionare a lungo termine la radioattività incidente, fornendo una stima accurata della dose di esposizione accumulata, con la possibilità di vagliare i valori con una soglia di allarme, raggiunta la quale può essere innescato lo stato di allerta. Per azzerare i valori rilevati, basta cliccare con l'apposito pennino l'indicatore circolare nero. Il valore della dose acquisita è visualizzato nell'area dati n.16 ed è espressa in Sievert (Sv). Accanto a questo valore è riportata la somma degli eventi ionizzanti (colpi) rilevati dall'inizio della misurazione.

AREA 7 :: in questo riquadro di visualizzazione/commutazione touch screen è riportato lo stato dell'avvisatore sonoro di AlphaTeo. Se l'indicatore circolare è rosso, i suoni sono abilitati. E' quindi possibile udire i vari segnali acustici generati dallo strumento, dell'attivazione del touch screen, nonché gli effetti sonori generati della varie funzionalità dello strumento. Con indicatore circolare nero, invece, l'audio risulta escluso; questa opzione non elude gli allarmi di sistema relativi al raggiungimento delle soglie previste dal dosimetro, quelli relativi alla batteria scarica o quelli generati dai valori pericolosi di radioattività, rilevati dallo strumento in corso di misura.

AREA 8 :: in questo riquadro è visualizzato costantemente il valore residuo della carica della batteria al litio espresso in valore percentuale, nonché il valore e lo stato della ricarica durante l'operazione medesima.

AREA 12 :: in questo riquadro è presente il pulsante touch screen per l'accesso alla General Utility Board, il menù principale del dispositivo con tutte le funzionalità aggiuntive dello strumento. La selezione di quest'area causa la sospensione di tutte le funzioni di misura attive e l'apparizione del menù medesimo. Nella General Utility Board sono presenti alcuni pulsanti touch screen che permettono la visualizzazione dei dati principali memorizzati nello strumento, quali: i valori di radioattività massimi, minimi e medi rilevati nel corso delle misurazioni. Da questo menù, inoltre, è possibile spegnere lo strumento, visualizzare la guida di controllo per i valori rilevati dallo strumento e accedere alla funzionalità "LongReader" che consente l'analisi approfondita (con un tempo di campionamento di circa 10 minuti) di oggetti, bevande e cibi, fornendo valori molto precisi sull'effettiva presenza di radioattività.

AREA 13 :: questa sezione si trova all'interno dell'area di visualizzazione del valore di attività istantanea "IA" (area 14) e prende il nome di indicatore grafico istantaneo dell'entità radioattiva rilevata. E' costituito da un cerchietto colorato con all'interno una lettera colorata identificativa. Funziona all'unisono con l'area messaggi numero 18 che ne espleta il significato. Ogni volta che viene completato un ciclo di acquisizione scandito dal TimeRate prescelto, l'area di visualizzazione di attività istantanea, così come l'area 13 e l'area 18, vengono aggiornati con gli indici di radioattività rilevati. L'area 13 identifica la radiazione campionata in modo immediato e con 7 messaggi colorati:

- Disco verde con la lettera "N": i valori rilevati rientrano nel campo del fondo naturale. Area message: Background;
- Disco blu con lettera "L": i valori rilevati rientrano nel campo della lieve attività. Area message: Low activity;
- Disco blu con lettera "W": i valori rilevati rientrano nel campo della soglia di attenzione. Area message: Warning data;
- Disco rosso con lettera "S": i valori rientrano nel campo del limite di sicurezza. Area message: "Safety limit" + 1 beep di allarme;
- Disco rosso con lettera "R": i valori rientrano nel campo dei valori rischiosi. Area message: Risk values!" + 2 beep di allarme;
- Disco rosso con lettera "D": i valori rientrano nel campo dei valori pericolosi. Area message: "Danger values!!" + 3 beep di allarme;
- Disco rosso con lettera "L": i valori rientrano nel campo dei valori letali. Area message: "Letal values!!!" + 4 beep di allarme;

AREA 14 :: in questa sezione viene visualizzato il valore numerico dell'entità radioattiva misurata dalla sonda. Gli impulsi rilevati vengono convertiti nell'unità di misura desiderata attraverso appositi algoritmi matematici interni e poi visualizzati in quest'area in Sievert o in Roentgen (Sv/h, mSv/h, uSv/h, R/h, mR/h) a seconda di quanto prescelto in precedenza.

AREA 15 :: quando lo strumento è in fase di rilevamento, il simbolo della radioattività lampeggia di giallo, evidenziando così l'attività in corso.

AREA 16 :: in questa sezione viene visualizzato il valore raggiunto dal dosimetro. La dose è espressa in uSv. Accanto è visualizzata la somma degli impulsi rilevati dall'inizio della misura. I valori presenti in questa sezione possono essere azzerati in qualunque momento, cliccando con il pennino touch screen, sul cerchietto nero dell'area 6.

AREA 17 :: in questo riquadro è riportata in forma grafica, l'andamento della radioattività rilevata dalla sonda di misura. Ogni volta che viene completato un ciclo di acquisizione scandito dal TimeRate, il grafico viene aggiornato con una nuova linea verticale, avente la lunghezza in pixel paragonabile al valore in cpm calcolato. Il colore delle linee dell'istogramma è identico al valore visualizzato dall'indicatore grafico istantaneo dell'entità radioattiva rilevata. Una linea verde, pertanto, indica che il range si sta mantenendo nel campo del fondo naturale, una di colore diverso, invece, denota una variazione in crescere dello stesso. Il grafico mostra l'andamento delle ultime 200 letture, per poi azzerarsi automaticamente. Con TimeRate di 5 secondi si ottiene l'andamento di circa 15 minuti di letture, con TimeRate di 10 secondi quello di 30 minuti di letture, con TimeRate di 30 secondi quello di 1h e 40 minuti di letture e con TimeRate di 60 secondi quello di 3h e 20 minuti di letture.

AREA 19 :: in questo riquadro viene visualizzata la versione corrente del firmware caricato nella MCU del dispositivo.

AREA 20 :: in questo riquadro viene visualizzato il modello di tubo geiger presente all'interno della sonda di misura. Quando questo riquadro è popolato di dati, significa che lo startup è andato a buon fine e i dati della sonda sono stati ricevuti e compresi con successo dall'MCU. Se nel riquadro appare un punto interrogativo "?" la sonda per qualche ragione non ha risposto ad un'interrogazione periodica di AlphaTeo. Questa condizione viene ignorata per 3 volte. Se al quarto tentativo (scandito dal TimeRate selezionato) la sonda non risponde ancora, viene generato un segnale di errore e il funzionamento del dispositivo viene interrotto.

AREA 21 :: nel riquadro "TR" viene riportato costantemente il valore del cronometro TimeRate. Quando lo strumento è fase di misurazione, in quest'area appare lo scorrere dei secondi che intervallano i campionamenti.

AREA 22 :: in questo riquadro è visualizzata l'ora di sistema del dispositivo.

AREA 23 :: in questa sezione viene visualizzato il valore numerico dell'entità radioattiva rilevata dalla sonda di misura in colpi per minuto (cpm).

AREA 24 :: in questa sezione viene visualizzato il valore numerico dell'entità radioattiva rilevata dalla sonda di misura in colpi per secondo (cps). Per praticità si associa a questo valore quello dell'attività intrinseca di un radionuclide espresso in "Bequerel "Bq", anche se in realtà, questo valore è puramente indicativo, anche perchè data la ridotta superficie di rilevamento della sonda, non è possibile intercettare con precisione l'effettiva radioattività emessa da un sorgente puntiforme in decadimento.

AREA 25 :: in questo riquadro è visualizzato l'andamento dei valori massimi e minimi rilevati. I valori sono espressi in "cpm" o "colpi al minuto", completi di data e ora del rilevamento.

AlphaTeo: funzionalità longreader

Ho dotato AlphaTeo di una funzione molto importante denominata "LongReader". Questa utility è pensata appositamente per rilevare la presenza occulta di radiosorgenti all'interno di luoghi, oggetti, bevande e cibi. E' attivabile direttamente dal menù principale di AlphaTeo, interdicendo con il suo funzionamento tutte le altre opzioni di rilevamento in corso. La funzione LongReader utilizza un algoritmo specifico del firmware che richiede per il suo funzionamento l'uso esclusivo del microcontrollore. Solo così, infatti, è possibile misurare ininterrottamente e per un lasso di tempo pari a 600 secondi (10 minuti), il valore di entità radioattive sospette poste sotto indagine accurata.

La funzione LongReader è studiata per compensare l'effetto aleatorio della radioattività, distinguerla con buona precisione dal normale rumore di fondo generato dalle sonde di misura, analizzandola così più facilmente nel contesto e con tutta la precisione necessaria.

 

Al termine della misura la strumento visualizzerà i valori rilevati a display, fornendo indicazioni specifiche dell'attività in gioco e fornendo consigli pratici su come comportarsi in caso di identificazione di sorgenti degne di nota.

AlphaTeo: App di controllo

Come tutti i contatori Geiger professionali anche AlphaTeo è dotato di una App di controllo per PC. Realizzata in .net racchiude al suo interno sia le normali funzionalità di misura, registrazione e visualizzazione grafica dell'andamento della radioattività, sia funzionalità specifiche per la programmazione e la calibrazione dell'hardware stesso di AlphaTeo.

Queste le caratteristiche dell'App e delle funzioni in essa contenute:

- Compatibilità con sistemi operativi Microsoft Windows 7, 8 e 10 (32 e 64 bit);
- Collegamento con AlphaTeo tramite la porta USB;
- Consente di monitorare in tempo reale la radioattività istantanea rilevata da AlphaTeo, visualizzarne il valore su 4 strumenti analogici a lancetta (per i quali si ringrazia pubblicamente l'Ing. Ambalavanar Thirugnanam, per averli distribuiti gratuitamente su CodeProject) e su 4 strumenti digitali (cpm, cps, uSv/h e mR/h);
- Consente di settare il timerate di campionamento di AlphaTeo a 5, 10, 30 e 60 secondi;
- Consente di discernere l'entità radioattiva rilevata in pratici messaggi identificativi, completi di allarmi visivi e sonori;
- Consente di registrare le letture rilevate da AlphaTeo e di salvarle in tempo reale in un file CSV esportabile;
- Consente di visualizzare su grafico l'andamento delle letture rilevate da AlphaTeo;
- Permette di settare le soglie di allarme e i valori di riferimento del dosimetro di AlphaTeo;
- Permette di settare la data e l'ora dell'orologio interno di AlphaTeo;
- Permette di visualizzare lo stato di carica della batteria interna allo strumento;
- Permette di misurare la temperatura della CPU dello strumento;
- Permette di programmare le funzionalità del modulo WiFi necessario al web server;
- Permette di accendere e spegnere lo strumento direttamente da PC;
- Permette di leggere e salvare in un file CSV i dati memorizzati nella SD card di AlphaTeo.

AlphaTeo Server Web:

Quando questa pratica funzione è abilitata, AlphaTeo può diventare un piccolo server web per la pubblicazione su internet dei dati di radioattività rilevati in tempo reale dallo strumento. Il sistema funziona in modo indipendente da qualsiasi PC, attraverso l'intermediazione elettronica del microcontrollore interno e di un piccolo modulo WiFi configurabile dall'apposita App di controllo. Attraverso questa, infatti, è possibile programmare AlphaTeo con tutti i parametri necessari al collegamento in rete, quali: IP, Subnet Mask, Gateway, SSID e chiave di connessione criptata WPA2-PSK. Per attivare il servizio web server è sufficiente accendere lo strumento, attendere l'avvio del sistema e una volta comparsa la schermata principale, cliccare sull'area touch screen n.3. Lo strumento a quel punto, tenterà la connessione WiFi all'access point indicato, utilizzando i dati impartiti precedentemente dall'APP. Se la connessione avverrà con successo, sul display apparirà la dicitura: "HTTP server active!". A quel punto, aprendo l'internet browser di un qualsiasi PC o smartphone connesso alla medesima rete e digitando l'indirizzo IP di AlphaTeo, sarà possibile visualizzarne la pagina web con tutti i dati rilevati negli ultimi istanti. In questo modo, sarà possibile tenere d'occhio in qualsiasi momento anche da remoto, l'attività radioattiva di una particolare zona d'interesse.

Conclusioni:

Il progetto e la costruzione di AlphaTeo nel suo insieme (elettronica, firmware, software e box) sono stati molto impegnativi, ma nel complesso, dato l'approccio multidisciplinare che il dispositivo ha richiesto per la sua sintesi, mi ha permesso di affinare molto bene le mie conoscenze sia della fisica delle radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari, sia delle tecniche elettroniche per il rilevamento e la discriminazione del rumore elettrico. La stesura del firmware, inoltre, molto complessa nel suo insieme, mi ha permesso di conoscere in modo molto approfondito l'MCU utilizzata, nonché i protocolli d'analisi dei segnali rilevati, di scrittura su SD card e del protocollo di trasmissione USB e WiFi.