Радіоаматорській дозиметр

  • Час 17-12-2014, 10:03
  • Автор admin
  • Коментарів 0 Комент.
  • Силка url

Іонізуючарадіація небезпечна для людини в будь-якіх дозах. У невеликих ее Вплив віявляється очень замаскованім - Наслідки могут проявітіся через роки, десятиліття и даже в Наступний поколіннях (онкологія, генетичні пошкодження та ін.). Зі збільшенням уровня опромінення НЕ Тільки растет ймовірність таких наслідків, но в організмі людини вінікають Порушення, Які могут привести его до загібелі в лічені дні, години, а то й прямо «під Променя» *. Тож знаті рівень радіації, мати можлівість хоча б примерно оцініті его представляється Ніяк НЕ Зайве.

Обнаружили підвіщеній рівень іонізуючого випромінювання, природно поцікавітіся его Джерелом. Що це: таємно поховані радіоактівні відходи? Прискорювач сусіднього НДІ? Рентгенівський апарат, «світів" не туди? Ізотопна «міна» освіченого кілера? Викинути за непотрібністю пожежний датчик? Радіоактівній МІНЕРАЛ? Кость динозавра? ... Яка Активність Виявлення? Конфігурація его випромінювання? ... Для Відповідей на всі ЦІ питання потрібен прилад, здатно в якіх Одиниця вімірюваті рівень іонізуючого випромінювання.

Принципова схема радіоаматорського дозиметра, провідного вимірювання іонізуючого випромінювання в Ерф - в Одиниця природного радіаційного фону (dФ @ 15 мкР / год), наведена на рис. 74 **.

Датчиком радіації BD1 в дозіметрі є лічильник Гейгера типом СБМ20, чутлівій до g- и Жорсткий b-випромінювання (див. Додаток 4). Его Реакція на природний радіаційній фон - імпульсі СТРУМУ, следующие без видимого порядку з СЕРЕДНЯ швідкістю Na = 20 ... 25 Імв / хв ***. ШВИДКІСТЬ Рахунку в лічільніках Гейгера лінійно пов'язана з рівнем радіації.

Радіоаматорській дозиметр

Рис. 74. Радіоаматорській дозиметр

Так, на десятикратне Збільшення ее уровня лічильник СБМ20 відреагує десятикратному ж збільшенням швідкості Рахунку - до Nрад = 200 ... 250 Імв / хв. Пряма пропорційність Перетворення Nрад lt; -gt; Dрад почни порушуватіся лишь при очень значний рівнях радіації, з з'явитися Великої кількості імпульсів, розділеніх Занадто малим, за межами роздільної здатності лічильника, годин інтервалом. У паспорті лічильника зазвічай вказують Nmax - максимально ШВИДКІСТЬ Рахунку. Для лічильника СБМ20 Nmax = 4000 Імв / с. І если ВІН Збереже лінійність Перетворення Nрад lt; -gt; Dрад хоча б до 2000 Імв / с, то по швідкості Рахунку можна буде чисельного оцінюваті радіаційні поля в діапазоні Dрад = (1 ... 5000) dФ - більш чем достатній для побутового приладнав.

Рекомендований Напруга живлення лічильника СБМ20 - Uпит = 360 ... 440 В. На цею діапазон напруг доводитися так званні плато: Зміни Uпит в ціх межах мало позначається на швідкості Рахунку и вжіваті ЗАХОДІВ до его стабілізації немає необхідності. У всякому разі - в приладнав помірної точності.

Пристрій, что перетворює напругу батареї, что жівіть дозиметр, в висока Напруга Uпит на аноді лічильника Гейгера, побудовали на блокинг-генераторі (T1, VT1 та ін.). На підвіщує обмотці I его трансформатора формується короткий - 5 ... 10 мкс - імпульс амплітудою 440 ... 450 В, заряджаючій через діоді VD1, VD2 конденсатор С1. Частота проходження імпульсів блокінг-генератора F @ 1 / 2R6 · C3 @ 40 Гц.

Кожна іонізуюча частко, збудліва лічильник Гейгера, становится причиною короткого лавіноподібно розвівається розряду. Вінікаючі на навантаженні лічильника, резистори R1, імпульсі напруги надходять на одновібратор (DD10.3, DD10.4 та ін.), Що формує з них «прямокутні» імпульсі трівалістю tф1 @ R7 · C7 @ 0,2 мс и амплітудою, Достатньо для управління КМОП-мікросхемамі. Всі потрібні в пріладі Тимчасові інтервалі и частоти формує лічильник DD1. Его задає генератор працює на частоті кварцовий резонатора ZQ1 - 32768 Гц.

Лічільній вузол дозиметра Складення з трьох десятковіх лічильників DD4, DD5, DD6, люмінесцентні Індикатори HG1, HG2 и HG3 якіх индицируют, відповідно, «одиниці», «десятки» и «сотні», и одного двійкового лічильника - DD7, что представляет «тісячі» . Виходи десятковіх лічильників підключені до відповідніх сегментах люмінесцентніх індікаторів, а виходи лічильника DD7 - до децимальних точкам ціх же індікаторів, на якіх «тісячі» индицируются в двійковому коді: °°° - «0», °° * - «1», ° * ° - «2», ..., ** ° - «6», *** - «7» (° - точка «Не горить», * - точка «горить»). Ємність лічільного вузли збільшується таким чином до «7999».

Лічильник DD3 формує Одиниця виміру, прийнятя в Авторитети пріладі. Если его датчик перебуває в условиях нормального радіаційного фону, то на вімірювальному інтервалі tізм = 39 с (це длительность «нуля» на віході М лічильника DD1) на вхід DD3 Надходить у Середньому Nф · 39/60 = (20 ... 25) · 39/60 @ 16 імпульсів. Тобто в нормі, при Nрад @ Nф на табло лічильника буде зафіксовано: «000», если Nрадlt; 16, або «001», если 16

Вімірювальній Інтервал tізм завершується tінд - 3-секундної демонстрацією результату вимірювання. Ее формує лічильник DD2. На годину t блокується вхід лічільного вузли и включається Пристрій (VT3, VT4, Т2 та ін.), Що перетворює Напруга живлення мікросхем в значний більш низька Напруга живлення напружености люмінесцентніх індікаторів. Его форма - меандр, частота - 32768 Гц.

Інтервал індікації tінд закінчується Переклади всех лічильників приладнав в Нульовий стан. І тут же ПОЧИНАЄТЬСЯ новий цикл вимірювання.

Прилад змонтованій на односторонній друкованій платі розмірамі 123х88 мм, віготовленої з фольгованому склотекстоліті товщина 1,5 мм (рис. 75). На платі Встановлені всі деталі, крім Вимикач харчування, звуковіпромінювача ї батареї «Корунд». Майже всі резистори в пріладі - типу МЛТ-0,125 (R1 - КІМ-0,125). Конденсатори: С1 - К73-9, С2 - КДУ або К2М (на напругу НЕ менше 500 В), СЗ, С4 и С5 - К53-1, решта - КМ-6, К10-176 та ін ..

Трансформатор Tl намотують на феритових кільцях М3000МН К16х10х4,5, Попередньо загладити его ребра наждачним папером и обмотати тонкої лавсановою або фторопластовою стрічкою. Дерло намотують обмотку I, что містіть 420 віт ков дроту ПЕВ-2 0,07. Ее розміщують почти по всьому сердечнікові, з проміжком 1,5 ... 2 мм между качаном и кінцем. Намотування ведуть почти виток до витка, зміщуючісь по сердечнику лишь в одну сторону. Обмотку I такоже покрівають кулею ізоляції. Обмотки II (8 вітків) i III (3 витка) намотують проводом певшиеся 0,15 ... 0,25.

Радіоаматорській дозиметр

Рис. 75 друкована плата дозиметра (масштаб 1: 2)

Смороду повінні буті розподілені по сердечнику можливо рівномірніше. При монтажі трансформатора та патенти Дотримуватись фазировку его обмоток (їх качана відзначені на схемі значком «•»). Експеріментуваті з ЦІМ НЕ слід - можна спалити транзистор VT1.

Трансформатор Т2 намотують на кільці К10х6х5 (ферит 2000НН). Его готовятся до намотування так само, як и сердечник для трансформатора Т1. Обмотку I (400 вітків) намотують в два дрота (ПЕВ-2 0,07). Кінець однієї полуобмоткі з'єднують з качаном Іншої, так утворюється середня точка. Обмотка II містіть 17 вітків дроту ПЕВ-2 0,25 ... 0,4.

Зовні трансформатори рекомендується обмотаті пластікової ізоляційною стрічкою - Вузька смужка, вірізаної з липкою ПВХ. Це ЗАХИСТ їх від несприятливого зовнішніх вплівів. Кріплять трансформатори Гвинт МОЗ (Різьблення в платі). Більш просте, здавай б, кріплення трансформатора дротяної скобою таїть у Собі небезпеки: скоба может утворіті в трансформаторі короткозамкненій виток; нерідка, на жаль, помилка. Щоб унікнуті обрів обмотки або замикання ее вітоків кріплення повинною буті м'яким, еластичність.

Плату монтуються на передній панелі приладнав (ударостійкій полістірол, дюралюміній и т.п.), в Якій вірізане вікно проти люмінесцентніх індікаторів. Воно может буті Закрито зеленим фільтром. На ній же в вірізі потрібного розміру монтуються п'езоізлучатель ЗП-1 або ЗП-22. А під світлодіод HL1 роблять відповідне его розмірам отвір.

Корпус приладнав - стандартна пластмасова коробка 130х95х20 мм (Наприклад, з-під шашок). Щоб унікнуті помітного Зменшення чутлівості приладнав до м'якого іонізуючого випромінювання в стінці корпусу, что прімікає до лічильника Гейгера, нужно сделать віріз 10х65 мм, Який потім можна перекритий рідкісної гратами.

Звичайний, далеко не всі з перерахованого вищє є строго обов'язковим. Резистори типу МЛТ можна замініті на Інші такого ж розміру. В якості VT3, VT4 могут буті взяті практично будь npn транзистори. Если їх Посилення по Струму буде невелика, буде нужно, можливо, Дещо Зменшити Опір резісторів R9 и R10. Можлива и даже бажана заміна люмінесцентніх індікаторів ІВ3 на ІВ3А, что мают менший струм напружености.

Чи не є незаміннім и лічильник СБМ20. Прідатні будь 400-вольтні лічильники Гейгера, что мают фонових Активність Nф @ 24 Імв / хв. У Авторитети випадка в схему приладнав НЕ нужно вносіті жодних змін. Если ж Nф буде іншім, то между виходе 1, 2, 4, 8 и 16 лічильника DD3 и входом лічильника-накопичувачі нужно Включити діод-резисторний дешифратор, В якому установкою відповідніх діодів винне буті набрано число, можливо більш близьким до 0,65 Nф . На фрагменті схеми (рис. 76) показано, як це сделать для Nф = I6. Тут 0,65 Nф @ 11, что в двійковому коді и набрано в дешіфраторі. На друкованій платі передбача місце для установки діод-резисторного дешифратора.

Радіоаматорській дозиметр

Рис. 76. Дешифратор для корекції Nф {Nф = 16)

Можливий и Інший шлях: необхідній Nф может буті ОТРИМАНО паралельних включенням декількох малочутлівіх лічильників Гейгера. Підійде, Наприклад, «батарея» з п'яти лічильників СБМ10 або СБМ21.

Параметри найбільш підходящіх для побутових дозіметрів лічильників Гейгера наведені в Додатках 4.

Таблиця 12

Напруга живлення, В

9,0

8,0

7,0

6,0

5,6

ШВИДКІСТЬ Рахунку, од. Nф

35,8

34,2

34,0

32,8

32,8

Світлодіод HL1, Який включається при переповненні лічильника-накопичувачі, тобто при очень скроню Рівні іонізуючого випромінювання, винен буті червоним и можливо більш Яскраве: АЛ307КМ, АЛ307ЛМ та ін.

Параметри трансформатора Т1 Вибрані так, что при розряді батареї живлення Напруга на лічільніку Гейгера залішається в межах плато лічільної характеристики. Таблиця 12 демонструє залежність швідкості Рахунку від напрузі живлення приладнав при незмінній актівності джерела радіації.

У табліці 13 показана залежність споживання приладнав Струму від напруги джерела живлення.

Маса приладнав з батареєю «Корунд» - 225 м

Табло лічильника-накопичувачі может буті виконан и на Рідко-крісталічніх індікаторах. Принципова схема цього Вузли з табло типу ІЖЦ5-4 / 8 показана на рис. 77.

Оскількі в табло ІЖЦ5-4 / 8 Чотири розряду, лічильник «тисяч» Виконання тут аналогічно попереднім - на десятковому лічільніку К176ІЕ4.

У дозіметрі з РКІ НЕ потрібен, звічайній, блок Формування напруги напружености. Тому елементи VT3, VT4, Т2, R9, R10 могут буті відалені, a DD9.1 и DD9.2 вікорістані за іншім призначення (у противному випадка їх входь нужно з'єднати з «землею» або з «+» джерела живлення).

Таблиця 13

Режим

Споживання струм, мА, при напрузі живлення, В

9.0

8,0

7,0

6,0

Рахунок при N @ Nф.

0,82

0,66

0,53

0,42

Рахунок при N @ 130Nф

1,20

0,95

0,75

0,60

Індікація

23,5

21,0

18,5

16,0

Радіоаматорській дозиметр

Рис. 77. РКІ табло для дозиметра

Лічильник DD7 может буті Збереження, но лишь для Формування сигналу тривоги: при появі на табло «8000» - уровня радіації, в 8000 разів перевіщує рівень природного радіаційного фону, - ВІН включити трівожно звукову та світлову сигналізації.

Ще одна особлівість РКІ - сигнал на его сегменті винен мати форму меандру. Сегмент становится помітнім (чорним), если его меандр находится в протіфазі з меандром підкладкі РКІ (Висновки 1 і 34), и залішається фонових, что НЕ віділенім, если їх фази збігаються. Лічильник К176ІЕ4 формує на своих виходе меандр «одінічної» и «нульовий» фази, если на его вхід S (вив. 6) поданих опорний меандр з частотою проходження кілька десятків або сотень герц. Можна, Наприклад, підключіті входь S всех чотірьох лічильників до виходе F (частота 1024 Гц) лічильника QD1.

Енергоекономічність дозиметра з рідкокрісталічнім табло буде, звічайній, значний вищє, чем з люмінесцентнім.

*) Homo sapiens - один з найбільш чутлівіх до іонізуючої радіації біологічних видів. Летальна доза для людини - 600 рентген.

**) Природний радіаційній фон в якості свого роду тест-генератора дает можлівість прокалибровать побутової Дозиметричний прилад, в тому чіслі и саморобний, що не вдаючися до допомоги яких-небудь служб. Ця нестрогая одиниця дозволила свого часу легалізуваті Саморобні дозіметрічні прилади.

***) Деяка частина N. винна буті віднесена до самого лічільніку, зокрема, до впліву на него радіоізотопів, что входять безпосередно в его конструкцію. У хороших лічільніках Гейгера ця ськладової N. й достатньо мала и в побутових приладнав зазвічай НЕ Враховується.

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість DD1 DD2 DD3 DD4-DD6 DD7 DD8, DD9 DD10, DD11 VT1-VT4 VD1-VD3 HL1 C1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9 С10, С11 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9, R10 R11, R13 R12 R14 T1 Т2 BD1 BF1 HG1-HG3
Кварцовий генератор и подільнікі частоти на 32768 и 60К176ІЕ121
Десятковій лічильник з дешифраторомК176ІЕ81
Пятіразрядній двійковій и десятковій лічильникК176ІЕ21
Десятковій лічильник з виходу на семисегментний індикаторК176ІЕ43
Шестіразрядній двійковій лічильникК176ІЕ11
4 елементи 2ИЛИ-НЕК176ЛЕ52
4 елементи 2І-НЕК176ЛА72
Біполярній транзисторКТ3102Е4
ДіодКД510А3
СвітлодіодАЛ3071
Конденсатор2200пф х 630В1
Конденсатор10 пФ1
Електролітічній конденсатор3.3мкФ х 16В1
Електролітічній конденсатор68мкФ х 16В1
Електролітічній конденсатор33мкФ х 16В1
Конденсатор0.15 мкФ1
Конденсатор1200 пФ1
Конденсатор30 пФ1
Конденсатор10 пФ1
Конденсатор0.015 мкФ2
Резистор15 МОм1
Резистор180 кОм1
Резистор3 МОм1
Резистор1 кОм1
Резистор62 кОм1
Резистор39 кОм1
Резистор180 кОм1
Резистор20 Ом1
Резистор62 кОм2
Резистор270 кОм2
Резистор15 МОм1
Резистор150 кОм1
Трансформатор1
Трансформатор1
Датчик радіаціїЛічильник Гейгера СМБ-201
пьезоізлучательЗП-11
ІндикаторІВ-33 ІВ-3А
Елемент живлення "Корунд"4
Вимикач живлення1
Tags

Коментарі до новини