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
- Радиация. Дозы, эффекты, риск. — М.: Мир, 1990.
- Виноградов Ю. Питание газоразрядного счётчика // Радио. — 1989. — №2.
- Виноградов Ю. Измеритель интенсивности ионизирующего излучения // Радио. — 1990. — N
- Виноградов Ю. О любительских дозиметрах // Радио. — 1992. — №10.
Автор: Генрих Закоморный, г. Тбилиси