如果把你和 16 歲的兒子關在家裡，你們會做什麼？

好吧，第一個答案可能是造一個遊戲 PC，但現在 DIY 遊戲 PC 的專案太多，有其他一些不一樣的東西嗎？

或許，可以試著做一個粒子探測器？

這個叫 Steve Foster 的博主在網上碰巧看到了一篇介紹歐洲核子研究中心 (CERN)外聯專案的文章，這個專案說，你能以不到 30 英鎊的價格打造你自己的粒子探測器？？

GitHub 連結：https://github.com/ozel/DIY_particle_detector

不過，感覺也挺值得嘗試一番？

於是，Steve Foster 就和兒子一起，搗鼓著 DIY 了一個粒子探測器，過程中肯定也遇到了一些困難和好玩的事，接下來就和文摘菌一起來看看吧。

需要購買的元件

其實要 DIY 一個 CERN 套件並沒有那麼困難，你可以在 kitspace 上訂購需要的零件。但問題是，你能用 30 歐元（27 英鎊）左右的價格搭建出來嗎？

kitspace 連結：https://kitspace.org/boards/github.com/ozel/diy_particle_detector/electron-detector/

單個元件的價格自然在 30 歐元以下了，但只購買單個元件顯然是不夠的，有時候你必須購買 10 個電阻器，因為它們太便宜了，到最後，3 便士的零件你可能前前後後花費了 30 便士。（這消費主義的陷阱）

其中，最大的驚喜是，你最好購買三塊電路板，實際經驗告訴你這會物有所值的，尤其是，如果你對自己的焊接技能不自信的話，可以準備一塊備用板，正好 Alpha 檢測器型號也可以用同一塊板。

總的來說，所有電子元件的成本幾乎都不到 40 英鎊。如果你要購買一個有十幾塊板的經典模型，整體價格將接近每塊木板 33 英鎊 / 37 歐元。

除了上面的零部件外，你還可以考慮購買一些自選零件。

我們在亞馬遜上以大約 8 英鎊的價格購買了連結 BNC（聯結器）和音訊插孔的電纜，因為這樣一來就比從頭開始構建整個模型來得更快，更容易並且更便宜。

我們還購買了一些現在工具箱裡沒有的工具。你可能更願意以 6 英鎊左右的價格購買金屬盒或包裝盒，但我建議可以使用舊的罐子或類似的物品代替。我們用的是我妻子在聖誕節時收到的 Fossil 手錶上的展示盒。

為了在外殼中安裝板子，你需要某種金屬支架。我們在亞馬遜上以約 11 英鎊的價格購買了一盒 M3 黃銅支架，不僅具有各種長度，並且包括所有必要的螺釘和螺栓。（120 個元件，僅需一個！）然後你還需要一些較短的連線線——總計約 30 釐米。（溫馨提示：如果你需要在購買過程中訂購所有這些物品，那麼 Amazon Prime 絕對物有所值。）

最後，你需要某種放射源來嘗試檢測器。我們在亞馬遜上以不到 5 英鎊的價格購買了 100 克高純度的氯化鉀（KCl），這價格明顯比亞馬遜上也有較高鉀含量的富含鉀的鹽替代品更好。

你還需要哪些工具

上面列舉的都是一些專業零件，還有一些基礎零件也不能忘了。

開始之前，請確保你擁有所有需要的工具：

• 帶有小尖頭並且適用於元件和電路板的烙鐵

• 拆焊泵和編織帶（以防萬一）

• 用於在焊接元件時整理多餘的電線的小型剪鉗

• 整理接線末端的剝線鉗

• 用於測試接頭和檢查電路板的小型萬用表

• 在舊的錫盒上打孔的打釘機

• 用於銼掉剛打的孔上尖銳邊緣的銼刀

• 進行焊接時，用來固定電路板和元件的物件。我們用的是舊的牆磚和六角鉛筆

讓我們來動手構造一個探測器吧！

我們在大約 3 周的時間裡每天花了大約 3 個小時來製作電路板，也許還要花一個小時來製作機箱並將把電路板安裝到裡面。

為什麼這麼久呢？好吧，這個專案對於一個 16 歲的年輕人來說，和製造遊戲 PC 的吸引力還是很不同的，做遊戲 PC 通常比這個專案來得更有幹勁兒。

話歸正轉，我們現在決定將元件成組焊接。首先製造電阻器，然後製造電容器，之後是半導體。Wiki 中的構建說明書非常好用，跟著步驟做就行了。

我們在焊接時測試了每個接頭，並且從電路板上的另一點也進行測試，以確保連線沒有問題。我兒子在一塊 PCB 上進行了所有焊接，而我開始在第二塊板上進行工作，一部分用作備份板，另一部分可以構成 Alpha 檢測器的基礎。

（同時我悲催的發現了這兩樣在第三個元件 R3 上已經是不一樣的組裝構造了！）

以下是不同建設階段的一些鏡頭：

第一階段

底部電阻

頂部電阻

第二階段

電容器底部

電容器頂部

第三階段

成品的底部

成品的頂部

第四階段

帶有開關，電池和聯結器的完整探測器

探測器測試

測試檢測器時，要做的第一件事是通過測量電源聯結器上的電阻來確保沒有短路，（技能 get！一個令人滿意的 9.8 千歐姆），並確保電源已到達板上。

然後我們將它插入 PC 並開啟電源。

接著我們用 JavaScript 的脈衝檢測器來檢查它是否正常工作。我輕按了開關，…… 居然什麼也沒有。因此，我們檢查了電路板。有些焊接處看起來很乾，而在另外一兩個焊接處上，我們不能百分百確定相鄰焊接處之間是否有氣隙，因此我們只好拆焊並重新制作了大約 3 個焊接。

然後，我們再次連線到 PC，並在開啟和關閉裝置時看到了令人滿意的脈衝。當錫罐被移動或當我們中的一個人靠近錫罐講話時，我們還看到了很多拾音器。

OK，那麼下一步就是嘗試使用輻射源。我稱出約 10g 氯化鉀放入一個塑料蓋中，並放在檢測器中的二極體下方。雖然我們沒有在錫的蓋子上開一個輻射窗，但是二極體就在氯化鉀表面上方約 1.5 釐米處。接著我打開了檢測器，哎… 什麼都沒有，甚至沒顯示開 / 關脈衝。

看到探測器似乎沒啥反應，我只好將裝置拆開並重新測試了與萬用表的連線，並所有外殼連線都是可以的，以及檢查外殼是正確接地的。我檢查了電池的電是否都通到每一個必備的部件，也看了一下電池電量是良好的。檢查完這一圈，還是沒發現哪裡有錯。

不過很快地，我就發現了一個間歇性問題。有時，當裝置開啟或關閉時，JavaScript 檢測器會看到一個脈衝，但是其實並沒有東西在檢測。有時你會在網路示波器上看到噪音，有時卻看不到。

於是當我在摸索到底出了什麼問題時，我終於想到，或許可以嘗試收聽音訊輸出，這在 Windows 下就是一件微不足道的事情。

還真的是！開啟裝置後，我會聽到白噪聲，每過 20-30 秒，就會聽到輕聲的咔嗒聲。顯然，檢測器正在工作，只不過是因為軟體的問題。

論一臺舊電腦和音效卡的重要性

我不得不說，在嘗試使檢測器工作時，Oliver Keller 太給力了。有一說一，聽他說一些關於音訊連線和音效卡的建議真的很重要。

GitHub 主頁雙手奉上：https://github.com/ozel

問題在現代 PC 中的音效卡（或晶片）太過智慧了。它們主要任務是優化 Skype 和 Zoom 的麥克風輸入，但這也意味著消除了恰好是探測器發出的訊號噪聲和多餘的喀噠聲。

因為現代技術假設檢測器訊號為有害噪聲，所以我需要一些原始技術。我有一臺舊的膝上型電腦——Asus EeePC901，大約是十年前買的。多年來，它一直兢兢業業的成為我的實驗工具人。

比如說，我試過把它的記憶體升級到 2GB，又把可笑的小型 4GB SSD 換成 32GB。我還通過多個版本的 Ubuntu 將它從 Windows XP Home 升級到 Windows 10 Home。你可能會驚訝於這樣的機器居然可以執行 Windows 10 和 MS Office，只不過雖然可以執行，但是效果不佳。

不僅如此，我又將它備份（對 VMWare 進行了虛擬化），並安裝了 Lubuntu 的新副本。我還在 FireFox 下啟動了網路示波器，此時我們終於有一個可以正常工作的檢測器：

你可以在螢幕截圖中清楚地看到檢測器脈衝。噪聲有時會達到峰值，並可能導致讀數錯誤，但這些噪聲是很容易被發現的。虛假脈衝是單邊的，沒有真實脈衝的回彈峰。

從大約 25 克的氯化鉀中，我發現檢測器每分鐘有兩到三個脈衝。

那麼，接下來呢？

OK，既然檢測器能工作了，接下來還能用它來做什麼？

我們首先考慮的計劃是嘗試 Python，確保我們可以看到並正確分析 KCl 的能譜，然後將嘗試各種措施以減少電氣噪聲。我懷疑錫會向內部洩漏一點光，但是可以用黑色膠帶來補救。

第三步將從我在探測器中，對收集的小型礦物質進行實驗——那裡肯定有放射性的東西。

第四步會很有趣。不知道你是否聽說過古老的格言，即香蕉也具有放射性？我們計劃通過測量一團即美味又富含鉀的香蕉的β衰減率來證明這一點！

請大家拭目以待吧！