При знаходженні в місцевості, зараженої продуктами радіоактивного розпаду, або при контролі місць, особливо небезпечних для перебування людей, прилад дозволяє знизити до мінімуму час вимірювань з одночасною можливістю отримати інформацію про найбільш небезпечних ділянках (або предметах), тривале перебування біля яких небезпечно для людини. У цих випадках допоможе прилад, описаний нижче.
Пропонований увазі радіоаматорів прилад призначений для оцінки експозиційної дози гамма-з-лучения до 100 мкР / год в діапазоні енергій 0,1 ... 1,0 МеВ. Результати вимірювань відображаються практично відразу (протягом 1-2 с). Прилад має досить високою чутливістю і дозволяє контролювати навіть незначні зміни рівня випромінювання.
Радіометр при наявності необхідних деталей можна зібрати за дуже короткий час. Прилад (див. Малюнок) зібраний на 6 транзисторах і безвідмовно функціонує протягом 12 років.
Реєстрація випромінювання проводиться по стрілочному приладу і світло-діода. Для харчування використовується будь-яке джерело з напругою не менше 4,5 В. Напруга живлення приладу можна варіювати від 4,5 до 6 В. Працездатність радіометра зберігається при зменшенні напруги живлення до 3,75 В. Струм, споживаний приладом, наведено в таблиці.
Прилад складається з виносного блоку детектування ВД1 - реєстратора імпульсів, в якості якого використовується лічильник Гейгера-Мюлле-ра, поміщений в герметичний пластмасовий корпус; високовольтного перетворювача на транзисторі VT1, що є джерелом живлення лічильника імпульсів; емітерного повторювача на VT2; підсилювача на VT3; підсилювача на польовому транзисторі VT4; вихідних транзисторних підсилювачів на VT6, VT5 з інтегратором; стрілочного приладу РА1 і світлодіода НІ.
Високовольтний джерело живлення лічильника імпульсів (лічильника Гейгера-Мюллера) складається з перетворювача напруги на транзисторі VT1 по схемі трансформаторного автогенератора і випрямляча, зібраного за схемою помножувача напруги на VD1-VD4, С1-С4, що дозволяє отримати необхідну напругу живлення лічильника імпульсів. Зазначене напруга коливається в межах від 360 до 450 В в залежності від обраного лічильника імпульсів. Автор застосував малогабаритний лічильник СБМ-20, проте дана схема без будь-яких змін і доробок дозволяє використовувати будь-який лічильник промислового виробництва, наприклад, СТС-6, СІ-19г, СІ-20Г, СІ-21Г, СІ-22Г. Всі вищевказані типи лічильників перевірені на працездатність в розглянутій схемі і показали хорошу надійність.
При попаданні в лічильник ВД1 зарядженої частинки (beta-частинки) або гамма-кванта, що є результатом розпаду радіоактивних елементів, в газовому середовищі лічильника виникають іони і електрони. Це призводить до лавиноподібного процесу, в результаті якого відбувається газовий розряд, який відразу ж гаситься гасить елементом - домішкою галогенів. В результаті на конденсаторі С5 виникає негативний імпульс, який подається на базу транзистора VT2 (підсилювача струму) емітерного повторювача, і через підсилювачі на VT3-VT6 відбивається одиночної спалахом світлодіода НІ.
Якщо таких імпульсів в одиницю часу в результаті радіоактивного розпаду кілька, то вони будуть безперервно "відбиватися" на світлодіоді НІ. Крім цього, сформовані схемою радіометра імпульси через підсилювач на VT5 і через ланцюжок R1, С6 будуть фіксуватися на стрілочному індикаторі РА1.
Для кращого розуміння функціонування радіометра розглянемо два режими роботи транзисторів: коли імпульс від лічильника на вході VT2 відсутній і коли він присутній.
У першому режимі (гамма-квант відсутній) напруга (щодо загального проводу, тобто позитивного висновку джерела живлення) на емітер VT2 одно "0" (VT2 закритий), на колекторі VT3 напруга "-4.5" (VT3 закритий), на стоці VT4 - "0" (VT4 відкритий), світлодіод НИ не світиться (транзистор VT6 закритий).
У другому режимі в результаті радіоактивного розпаду одиночний короткочасний імпульс від лічильника імпульсів (від одиночного гамма-кванта) надходить на VT2. Цей одиночний імпульс можна проконтролювати за осцилограф: на емітер VT2 - негативний, на колекторі VT3 - позитивний, на стоці VT4 - негативний, на колекторах VT5 і VT6-позитивний.
Якщо імпульсів від лічильника ВД1 в результаті радіоактивного розпаду beta- або гамма-частинок в одиницю часу надходить кілька, то ці імпульси будуть одночасно реєструватися на світлодіоді HL1 і на стрілочному індикаторі РА1. Показання приладу за шкалою мкА неважко перевести в мкР / год.
Якщо прилад працює нормально, то наявність цих імпульсів в вищевказаних точках можна проконтролювати за осцилограф. При цьому імпульси будуть проглядатися аналогічно проходженню одиночного імпульсу і в аналогічній полярності.
Наприклад, при спостереженні природного радіоактивного фону (це гамма-кванти - результат природного розпаду радіоактивних елементів плюс космічні розпади) за осцилограф можна спостерігати рідкісні поодинокі імпульси в кількості 50-100 імпульсів / хв. При цьому кожен імпульс, контрольований на осціллогрфе, буде зафіксовано спалахом світлодіода HL1.
Межа, обраний автором, становить 0-100 мкР / год і його можна легко змінити в сторону зменшення або збільшення. Для цього достатньо змінити параметри інтегруючого ланцюга R1, С6 і R4.
Налагодження приладу починають після закінчення його монтажу, підключення до нього (через роз'єм Х1) лічильника імпульсів і подачі напруги харчування 4,5-6 В. Спочатку необхідно перевірити наявність високовольтної напруги, яке буде тільки в тому випадку, якщо працює бло-кінг-генератор на транзисторі VT1. Якщо ж блокінг-гені-ратор не порушується, необхідно перепаять обидва кінці будь-якої з обмоток Т1, яка підключена до колектора або базі VT1. Після цього високоомним вольтметром (наприклад, ВК7-9) треба контролювати напругу, що подається на лічильник імпульсів. У зв'язку з тим що плато [5] характеристик лічильників широко і становить приблизно 100 В, вибираємо оптимальне напруга живлення лічильника (UnocT = 380 В). У разі відсутності високоомного вольтметра наявність високої напруги можна проконтролювати короткочасним підключенням простого вольтметра (з опором не нижче 10 кОм / В) на самому високовольтному межі вольтметра (1000-2000 В). При цьому тільки фіксується наявність напруги, а не його величина.
Таблиця
і піт. Б
1 по тр.м А. поодинокі імпульси
1потр, чйкс.нА. реєстрації підвищеної активності
3.75
7.5
ДО 9
4.0
8
до 10
4,5
12,5
до 14
5,0
18
до 20
5,5
30
до
5.8
38
до 40
Й.О
4й
до 46
Для регулювання напруги живлення лічильника імпульсів призначена обмотка IV трансформатора Т1, яку при необхідності можна підключати послідовно або назустріч високовольтної обмотці III. Якщо прилад зібраний без помилок і є працездатний лічильник, то після подачі напруги живлення буде фіксуватися натуральний фон, про що будуть сигналізувати поодинокі спалахи в кількості 50-100 імпульсів / хв. При реєстрації радіоактивного випромінювання по приладу РА1 (в мкР / год) необхідно фіксувати тільки показання приладу, які протягом 0,5 с змінюються незначно (стрілка коливається поблизу деякого значення шкали приладу).
Деталі. Як трансформатора Т1 використано тороїдальне пермаллоєвого кільце розмірами 18x26x5 мм. Замість пермаллоєвого кільця можна застосувати феррито-ше кільце аналогічних розмірів, проте в цьому випадку необхідно дуже акуратно виконати намотування кожної обмотки по всьому периметру феритового кільця. Кількість витків трансформатора становить: I (колекторна) - 30 витків ПЕВ 0,21-0,25, II (базова) -56 витків ПЕВ 0,15-0,21, III (високовольтна) - 660 витків ПЕВ 0,1-0 , 12, IV (налагоджувальна) - 60 витків ПЕВ 0,1-0,12. Як приладу застосований мікроамперметр М476 зі шкалою 0-100 мкА, проте можна застосувати і будь-який інший прилад з аналогічним межею вимірювань (0-100 мкА). Роз'єм Х1 для підключення лічильника імпульсів типу РШ2Н-1-17. Можна застосувати будь-який інший малогабаритний роз'єм.
Конденсатори високовольтного випрямляча ємністю 0,01 мкФ на робочу напругу 200 В типу БМ-2. Діоди випрямляючі типу КД105Г можна замінити на будь-які аналогічні. Резистори R9, R11 потужністю 0,5 Вт, інші резистори малопотужні (0,25 Вт або 0,125 Вт). Конденсатори С6-С8 типу К50-6. Конденсатор СЮ типу К73-9. Транзистор VT4 - польовий з малим напругою відсічення. Допускається заміна на 2П103А, КП201Е. Транзистор VT1-будь із серії МП21, МП25 або МП26. Транзистори VT3, VT5, VT6 - будь-які кремнієві р-п-р типу.
На закінчення слід зазначити, що в розпорядженні радіоаматорів не завжди є прилади для виконання точного калібрування шкали радіометра. Тому його показання орієнтовні і їх можна використовувати тільки для наближеної оцінки рівня потужності експозиційної дози гамма-випромінювання.
Автор: О. В. Никитенко, г. Киев
література:
1. Молчанов А. Домашній дозиметр // Моделіст-конструк-тор.-1992 №8.-С.28-29.
2. Нунупаров Г., Цвєтков А. Переносний радіометр. ВРЛ, Вип.84.1983.-С.1-7.
3. Виноградов Ю. Вимірювач інтенсивності іонізуючого випромінювання // Радіо - 1990 - №7.-С.31-35.
4. Климчук Г. Дозиметр-радіометр // Радіо.-тисяча дев'ятсот дев'яносто дві. -№6.-С.12-17.
5. Виноградов Ю. Лічильники Гейгера // Радіо.-1992 №9.-С.57-58.
6. Лічильники ядерних випромінювань. Рекламний проспект Тех-снабекспорта.- Зовнішторгвидав, 1987.
