Diseño y Fabricación de un contador Geiger–Müller

Abstract

Este Trabajo Fin de Grado presenta el diseño y la fabricación de un contador Geiger que evoluciona hacia un contador–espectrómetro híbrido mediante el acoplamiento de un centelleador. Se construyeron varios prototipos funcionales para iterar sobre la mecánica, el front-end analógico y el diseño de PCB orientado a la integridad de señal y a la robustez EMI/EMC. Antes de la implementación, los bloques analógicos críticos se validaron mediante simulaciones de circuito (SPICE) para reducir riesgos del diseño. El sistema embebido se basa en un ESP32-S3 que controla una pantalla táctil de 4 pulgadas con una GUI basada en LVGL. El dispositivo proporciona lecturas en tiempo real de tasa y dosis, histogramas de eventos de radiación, una interfaz dedicada para una futura implementación de espectrograma y alarmas configurables. La conectividad incluye Wi-Fi para monitorización remota mediante interfaz web y fluidas actualizaciones de firmware por OTA. Los módulos de firmware gestionan el conteo de pulsos, las marcass temporales, el buffering de datos y la interacción con el usuario. Los resultados de las pruebas muestran un comportamiento de conteo estable, consistente con lo esperado, y una discriminación energética preliminar a través de la ruta de centelleo. El trabajo concluye con la identificación de limitaciones (ruido, resolución energética, apantallamiento) y mejoras futuras.

This Bachelor’s Thesis presents the design and fabrication of a Geiger counter that evolves into a hybrid counter–spectrometer by coupling a scintillator. Several functional prototypes were built to iterate on the mechanics, analog front-end, and PCB layout aimed at signal integrity and EMI/EMC robustness. Prior to implementation, the critical analog blocks were validated through circuit simulations (SPICE) to de-risk the design. The embedded system is based on an ESP32-S3 and drives a 4-inch touchscreen running an LVGL-based GUI. The device provides real-time rate and dose readings, histograms of radiation events, a dedicated interface for a future spectrogram implementation, and configurable alarms. Connectivity includes Wi-Fi for remote monitoring via a web interface and seamless OTA firmware updates. Firmware modules handle pulse counting, timestamping, buffering, and user interaction. Test results demonstrate stable counting behavior consistent with expectations and preliminary energy discrimination through the scintillator path. The work concludes with identified limitations (noise, energy resolution, shielding) and future improvements.