О. В. Нікітенко, м. Київ

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-випромінювання 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) зібрано на 6 транзисторах і безвідмовно функціонує протягом 12 років.

Реєстрація випромінювання проводиться по стрілочному приладу і світло-діоду. Для живлення 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 вибраного 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 частки (beta-частки) або гамма-кванта, що є результатом розпаду радіоактивних елементів, в газовому середовищі лічильника виникають іони й 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 відображається одиночної спалахом світлодіода НІ.

Якщо таких імпульсів в одиницю часу в результаті радіоактивного розпаду декілька, 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 напругу "-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 емітері 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-часток 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 / ч.

Якщо прилад працює нормально, то наявність цих імпульсів у 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 бік 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 живлення 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 перепаяти обидва кінці кожної 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. одиночні 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

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 (у 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 пермаллоевое кільце розмірами 18x26x5 мм. Замість пермаллоевого 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 випрямні 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 точної калібрування шкали радіометра. Тому його показання орієнтовні та їх можна використовувати тільки для наближеної оцінки рівня потужності експозиційної дози гамма-випромінювання. 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.-1992. – № 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.