Индикатор радиоактивности

Описываемый в статье индикатор был разрабо­тан в 1986 г., после Чернобыля. Он изготовлен из подручных недорогих деталей. Целью автора бы­ло создать малогабаритный, несложный, но доста­точно чувствительный индикатор загрязнения ок­ружающей среды и продуктов питания. Описание этого индикатора было опубликовано ранее в журнале «Радио» с существенными редакторски­ми ошибками, исправить которые редакция отка­залась. Ниже предлагается авторский вариант описания индикатора радиоактивности.

Известно, что человек подвергается как косми­ческому излучению, так и земному излучению раз­личных радиоактивных минералов, находящихся в почве, строительных материалах, часах и прибо­рах со светящимися стрелками и циферблатами, особенно ранних выпусков, где использовался ра­дий, а также излучению газа радона, постоянно выделяющегося из земной коры. Кроме того, ис­точники излучения используются в настоящее время, например, в датчиках задымления. По­дробно эта проблема изложена в [1].

Замечу, что незначительное превышение ра­диоактивного фона практически безопасно для человека при внешнем воздействии. Однако при по­падании радиоактивного вещества внутрь, картина резко меняется. Особенно вредны альфа- частицы, излучаемые таким веществом, попав­шим, например, в лёгкие с пылью или в желудоч­но-кишечный тракт с продуктами питания. Они интенсивно разрушают окружающие ткани.

Чтобы зафиксировать наличие радиации с по­мощью простых индикаторов, обычно требуется и секундомер. Считать импульсы и одновременно следить за стрелкой секундомера неудобно, в опи­сываемом индикаторе эти функции совмещены.

Схема индикатора показана на рис.1.

Рис. 1

Индикатор состоит из источника высокого на­пряжения, счётчика Гейгера, счётчика импульсов, расширителя импульсов, таймера и индикаторов счёта на светодиодах.

В качестве счётчика Гейгера BD1 применён СБТ-11, поскольку из всех малогабаритных, имев­шихся в то время, только он, благодаря наличию в окне тонкой слюды (20…25 мкм), способен ре­гистрировать частицы с малой энергией.

Источник высокого напряжения для питания счётчика Гейгера собран по известной схеме блокинг-генератора на транзисторе VT1, импульсном трансформаторе Т1 и выпрямителе с удвоением напряжения на элементах VD2, VD3, С2, СЗ.

При прохождении частиц или гамма-излучения через счётчик Гейгера импульсы тока вызывают импульсное падение напряжения на резисторе R5, которое поступает на вход счётчика импульсов (вывод 2 DD1) и параллельно через диод VD5 на расширитель импульсов на полевом транзисторе VT2 КП303А, вызывая вспышки светодиода HL1. Диод VD4 ограничивает максимальную амплитуду импульсов на выходе счётчика Гейгера.

На микросхеме DD1 К176ИЕ5 реализовано два узла: таймер и счётчик импульсов.

После включения напряжения питания счётчи­ки устанавливаются в нулевое состояние путём по­дачи зарядного тока С7 на вход сброса 3 DD 1. За­тем начинается счёт импульсов от счётчика Гейгера с входа 2 и импульсов генератора, собран­ного на элементах С8, С9, R8, R10, части микро схемы с входа 9. Резистор R11 служит для полной разрядки конденсатора С5 перед началом счёта.

После заполнения старшего разряда счётчика импульсов со счётчика Гейгера (выводы 2 и 5), за­горается HL3, а после заполнения старшего разря­да счётчика импульсов генератора (выводы 9,11,12) загорается HL2. Частоту генератора подбирают с помощью R8 такой, чтобы при наличии только фо­нового излучения HL2 загорался раньше HL3, сиг­нализируя об отсутствии превышения естественно­го фона. Если за этот же период времени (примерно 2,5 мин) загорится HL3 — это будет означать, что чис­ло частиц превышает фоновое, причем, чем мень­ше будет промежуток времени между включением индикатора переключателем S1 и загоранием HL3, значит, тем интенсивнее излучение. При большой

интенсивности излуче­ния HL3 мигает, причём частота мигания пропор­циональна интенсивнос­ти (так как счётчик запол­няется быстрее), затем светится непрерывно. Таким образом, можно судить о величине радиоактивного загрязнения ок­ружающей среды или продук­тов. Так, в 1986-1987 гг. мной было обнаружено небольшое загрязнение некоторых об­разцов чая, сухого травяного сбора и сгущёнки.

Индикатор собран в ме­таллическом корпусе разме­рами 120x40x30 мм (фото 1), все детали расположены на печатной плате (фото 2).

Фото 1

Фото 2

Счётчик вставляется в обычную семиштырьковую панельку и прикрывается откидывающейся защит­ной крышкой. Выключатель и светодиоды располо­жены в торце. Питается индикатор от батареи типоразмера «Крона», расположенной внутри кор­пуса индикатора. Импульсный трансформатор был выпаян из неисправной аппаратуры, маркировки не имеет, никакие данные не сохранились за давнос­тью лет, но подойдёт любой трансформатор, изго­товление которого подробно описано в [2-4]. Не­обходимо только уменьшить в 2 раза число витков высоковольтной обмотки, так как в описываемом индикаторе применено удвоение напряжения, ли­бо отказаться от удвоения.

На выходе выпрямителя при свежей батарее должно быть 450…460 В.

В устройстве использованы детали следующих типов:

• R7 — КИМ-0,125;
• R8 — СП-38а;
• остальные резисторы — МЛТ-0,125;
• С5 — К 50-6;
• С2 и СЗ трубчатые, КТ-м;
• остальные конденсаторы — КМ5, КМ6;
• VD1 — КД510А;
• VD4, VD 5 — КД522А;
• VT1 — КТ315Г;
• VT2 — КП303А;
• HL1-HL3 — АЛ102, АЛ307.

Светодиоды желательно применить повышен­ной яркости и разноцветные. В 1986 г. у меня та­ких не было.

В устройстве вместо указанных типов радиоде­талей допустимо использовать аналогичные типы элементов других производителей.

Наладка индикатора сводится к установке вы­сокого напряжения 450 В (рабочий диапазон счёт­чика 320…460 В) путём подбора резисторов R1, R2 и установке частоты генератора с помощью R8. Измерение высокого напряжения необходимо проводить вольтметром с высоким входным со­противлением, например современным цифро­вым, а частоту генератора устанавливают так, что­бы HL2 загорался чуть раньше, чем HL3 при отсутствии другого источника излучения, кроме естественного фона. Необходимо учитывать, что фон непостоянен, поэтому настройку частоты ге­нератора придётся производить несколько раз.

Ток, потребляемый индикатором в режиме счё­та, 0,8…0,9 мА.

Литература

1. Радиация. Дозы, эффекты, риск. — М.: Мир, 1990.
2. Виноградов Ю. Питание газоразрядного счётчика // Радио. — 1989. — №2.
3. Виноградов Ю. Измеритель интенсивности ионизирующего излучения // Радио. — 1990. — N
4. Виноградов Ю. О любительских дозиметрах // Радио. — 1992. — №10.

Автор: Генрих Закоморный, г. Тбилиси