Geiger Müller sbm 20'nin gaz deşarj sayacı 1. Geiger-Müller sayacı: yaratılış tarihi, çalışma prensipleri ve amaç. Sayacın izin verilen çalışma sıcaklığı

Geiger-Müller sayacı

D Radyasyon seviyesini belirlemek için özel bir cihaz kullanılır -. Ve bu tür ev cihazları ve çoğu profesyonel dozimetrik kontrol cihazları için hassas bir unsur olarak kullanılır. gayger sayacı ... Radyometrenin bu kısmı, radyasyon seviyesini doğru bir şekilde belirlemenizi sağlar.

Geiger sayacının ortaya çıkış tarihi

V ilki, radyoaktif malzemelerin bozunma yoğunluğunu belirlemek için bir cihaz 1908'de doğdu, bir Alman tarafından icat edildi. fizikçi Hans Geiger ... Yirmi yıl sonra, başka bir fizikçiyle birlikte Walter Müller cihaz geliştirildi ve bu iki bilim insanının onuruna seçildi.

V Eski Sovyetler Birliği'nde nükleer fiziğin gelişimi ve oluşumu döneminde, silahlı kuvvetlerde, nükleer santrallerde ve sivil savunmanın özel radyasyon kontrolü gruplarında yaygın olarak kullanılan ilgili cihazlar da yaratıldı. Geçen yüzyılın yetmişli yıllarından başlayarak bu tür dozimetrelerin bileşimi, Geiger ilkelerine dayanan bir sayaç içeriyordu, yani SBM-20 ... Bu sayaç, tıpkı diğer muadili gibi STS-5 , bu güne kadar yaygın olarak kullanılmaktadır ve aynı zamanda modern dozimetrik kontrol araçları .

1. Gaz deşarj sayacı STS-5.

incir. 2. Gaz deşarj sayacı SBM-20.

Geiger-Muller sayacının çalışma prensibi

VE Geiger tarafından önerilen radyoaktif parçacıkları tespit etme eylemi nispeten basittir. Yüksek yüklü bir radyoaktif parçacığın veya bir kuantum elektromanyetik salınımların etkisi altında inert bir gaz ortamında elektriksel darbelerin ortaya çıkması ilkesine dayanır. Sayacın etki mekanizması üzerinde daha ayrıntılı durmak için, radyoaktif bir parçacık cihazın hassas elemanından geçtiğinde tasarımı ve içinde meydana gelen süreçler üzerinde biraz duralım.

r Kayıt cihazı, inert bir gazla doldurulmuş kapalı bir silindir veya kaptır, neon, argon vb. olabilir. Böyle bir kap metal veya camdan yapılabilir ve içindeki gaz düşük basınç altındadır, bu, yüklü bir parçacığı kaydetme işlemini basitleştirmek amacıyla yapılır. Konteynerin içinde, özel bir yük direnci aracılığıyla yüksek DC voltajı ile beslenen iki elektrot (katot ve anot) vardır.

Şekil 3. Geiger sayaç cihazı ve devresi.

P Sayaç bir soy gazda çalıştırıldığında, ortamın yüksek direnci nedeniyle elektrotlarda herhangi bir boşalma olmaz, ancak cihazın hassas elemanının odasına bir radyoaktif parçacık veya bir miktar elektromanyetik salınımlar girerse durum değişir. Bu durumda, yeterince yüksek enerji yüküne sahip bir parçacık, en yakın ortamdan belirli sayıda elektronu nakavt eder, yani. kasanın elemanlarından veya fiziksel olarak elektrotların kendisinden. İnert bir gaz ortamında bulunan bu tür elektronlar, katot ve anot arasındaki yüksek voltajın etkisi altında, bu gazın moleküllerini yol boyunca iyonize ederek anoda doğru hareket etmeye başlar. Sonuç olarak, gaz moleküllerinden ikincil elektronları koparırlar ve bu süreç elektrotlar arasında bir bozulma meydana gelene kadar geometrik bir ölçekte büyür. Deşarj durumunda, devre çok kısa bir süre için kapanır ve bu, yük direncindeki akımda bir sıçramaya neden olur ve bir parçacığın veya kuantumun geçişini kaydetmeyi mümkün kılan bu atlamadır. kayıt odası.

T Bu mekanizma, bir parçacığın kaydedilmesini mümkün kılar, ancak iyonlaştırıcı radyasyonun yeterince yoğun olduğu bir ortamda, tespit edebilmek için kayıt odasının hızlı bir şekilde orijinal konumuna geri dönmesi gerekir. yeni radyoaktif parçacık ... Bu, iki farklı şekilde gerçekleştirilir. Bunlardan ilki, elektrotlara kısa bir süre için voltaj beslemesini durdurmaktan ibarettir, bu durumda inert gazın iyonlaşması aniden durur ve test odasının yeni bir aktivasyonu, kaydı en baştan başlatmanıza izin verir. . Bu tür sayaç denir kendiliğinden sönmeyen dozimetreler ... İkinci tip cihazlar, yani kendi kendine sönen dozimetreler, çalışma prensibi, brom, iyot, klor veya alkol gibi çeşitli elementlere dayalı özel katkı maddelerini bir soy gaz ortamına eklemektir. Bu durumda, varlıkları otomatik olarak deşarjın sona ermesine yol açar. Test odasının bu yapısıyla, yük direnci olarak bazen onlarca megohm'luk dirençler kullanılır. Bu, deşarj sırasında, iletken süreci durduran ve oda orijinal durumuna geri dönen katot ve anotun uçlarındaki potansiyel farkı keskin bir şekilde azaltmaya izin verir. Elektrotlardaki 300 voltun altındaki voltajın otomatik olarak deşarjı sürdürmeyi durdurduğuna dikkat edilmelidir.

Açıklanan mekanizmanın tamamı, kısa sürede çok miktarda radyoaktif parçacığın kaydedilmesine izin verir.

Radyoaktif radyasyon türleri

H tam olarak neyin kaydedildiğini anlamak için Geiger-Müller sayaçları , ne türlerin var olduğu üzerinde durmaya değer. Hemen belirtilmelidir ki, çoğu modern dozimetrenin bir parçası olan gaz deşarj sayaçları, yalnızca radyoaktif yüklü parçacıkların veya kuantumların miktarını kaydedebilir, ancak bunların enerji özelliklerini veya radyasyon türünü belirleyemez. Bunun için dozimetreler daha çok işlevli ve hedefli hale getirilir ve bunları doğru bir şekilde karşılaştırmak için yeteneklerini daha doğru anlamak gerekir.

P Modern nükleer fizik kavramlarına göre, radyasyon radyasyonu, ilki formda olmak üzere iki türe ayrılabilir. elektromanyetik alan , formdaki ikinci parçacık akışı (korpüsküler radyasyon). İlk tip şunları içerir: gama parçacık akışı veya röntgen ... Ana özellikleri, çeşitli nesnelerden oldukça kolay geçerken ve çeşitli malzemelere kolayca nüfuz edebilirken, çok uzun mesafelerde bir dalga şeklinde yayılma yeteneğidir. Örneğin, bir kişinin nükleer bir patlama nedeniyle gama ışınlarının akışından saklanması gerekiyorsa, nispeten sıkı olması şartıyla bir evin bodrum katında veya bomba sığınağında saklanıyorsa, kendini bu tipten koruyabilecektir. Radyasyonun sadece yüzde 50'si.

4. X-ışını ve gama-ışını kuantumu.

T Bu tür radyasyon, doğada darbelidir ve çevrede fotonlar veya kuantumlar, yani. kısa elektromanyetik radyasyon patlamaları. Bu tür radyasyon farklı enerji ve frekans özelliklerine sahip olabilir, örneğin X-ışınları gama ışınlarından binlerce kat daha düşük bir frekansa sahiptir. Böyle gama ışınları önemli ölçüde daha tehlikelidir insan vücudu için ve etkileri çok daha yıkıcıdır.

VE parçacık ilkesine dayalı radyasyon, alfa ve beta parçacıklarıdır (parçacıklar). Bazı radyoaktif izotopların muazzam miktarda enerji açığa çıkararak diğerlerine dönüştürüldüğü bir nükleer reaksiyonun sonucu olarak ortaya çıkarlar. Bu durumda beta parçacıkları bir elektron akışıdır ve alfa parçacıkları birbirine bağlı iki nötron ve iki protondan oluşan çok daha büyük ve daha kararlı oluşumlardır. Aslında, böyle bir yapı bir helyum atomunun çekirdeğine sahiptir, bu nedenle alfa parçacıklarının akışının bir helyum çekirdeği akışı olduğu iddia edilebilir.

Aşağıdaki sınıflandırma benimsenmiştir , alfa parçacıkları en az nüfuz etme kabiliyetine sahiptir, kendilerini onlardan korumak için, bir kişi için kalın karton yeterlidir, beta parçacıkları daha fazla nüfuz etme kabiliyetine sahiptir, böylece bir kişi kendini bu tür radyasyonun akışından koruyabilir, ihtiyacı olacak birkaç milimetre kalınlığında metal koruma (örneğin, alüminyum levha). Gama kuantadan neredeyse hiçbir koruma yoktur ve bunlar, merkez üssünden veya kaynaktan olan mesafe ile sönümlenerek ve elektromanyetik dalgaların yayılma yasalarına uyarak önemli mesafeler boyunca yayılırlar.

Şekil 5. Alfa ve beta tipi radyoaktif parçacıklar.

İLE Tüm bu üç radyasyon türünün sahip olduğu enerji miktarı da farklıdır ve bunların en büyüğü alfa parçacıklarının akışına sahiptir. Örneğin, alfa parçacıklarının sahip olduğu enerji, beta parçacıklarının enerjisinden yedi bin kat daha fazladır. , yani çeşitli radyasyon türlerinin nüfuz etme kabiliyeti, nüfuz etme kabiliyetleri ile ters orantılıdır.

D İnsan vücudu için en tehlikeli radyoaktif radyasyon türü kabul edilir. gama kuantum , yüksek nüfuz gücü ve ardından azalan beta parçacıkları ve alfa parçacıkları nedeniyle. Bu nedenle, sıradan bir sayaçla söylemek mümkün değilse, alfa parçacıklarını belirlemek oldukça zordur. Geiger - Müller, hemen hemen her nesne onlar için bir engel olduğundan, bir cam veya metal kaptan bahsetmiyorum bile. Beta parçacıklarını böyle bir sayaçla belirlemek mümkündür, ancak ancak enerjileri sayaç kabının malzemesinden geçmek için yeterliyse.

Düşük enerjili beta parçacıkları için geleneksel Geiger - Müller sayacı etkisizdir.

Ö gama radyasyonu ile kardeşlik durumu, iyonlaşma reaksiyonunu tetiklemeden kabın içinden geçme olasılığı vardır. Bunun için sayaçlara özel bir ekran (yoğun çelikten veya kurşundan yapılmış) yerleştirilmiştir, bu da gama kuanta enerjisini azaltmanıza ve böylece sayaç odasındaki deşarjı etkinleştirmenize olanak tanır.

Geiger - Muller sayaçlarının temel özellikleri ve farklılıkları

İLE Ayrıca, aşağıdakilerle donatılmış farklı dozimetrelerin bazı temel özelliklerini ve farklılıklarını vurgulayacaktır. gaz deşarjlı Geiger - Müller sayaçları... Bunu yapmak için bazılarını karşılaştırmalısınız.

En yaygın Geiger-Muller sayaçları aşağıdakilerle donatılmıştır: silindirik veya son sensörler... Silindirik, küçük bir yarıçapa sahip bir tüp şeklindeki dikdörtgen bir silindire benzer. Uç iyonizasyon odası, küçük boyutlu, ancak önemli bir uç çalışma yüzeyine sahip yuvarlak veya dikdörtgen bir şekle sahiptir. Bazen, uç tarafında küçük bir giriş penceresi olan uzun silindirik bir boruya sahip uç oda çeşitleri vardır. Farklı sayaç konfigürasyonları, yani kameraların kendileri, farklı radyasyon türlerini veya bunların kombinasyonlarını (örneğin, gama ve beta ışınlarının bir kombinasyonu veya tüm alfa, beta ve gama spektrumu) kaydedebilir. Bu, sayaç gövdesinin özel olarak geliştirilmiş tasarımı ve yapıldığı malzeme sayesinde mümkün olur.

E Sayaçların hedeflenen kullanımı için bir diğer önemli bileşen ise, giriş algılama elemanının alanı ve çalışma alanı ... Başka bir deyişle, ilgilenilen radyoaktif parçacıkların gireceği ve kayıt altına alınacağı sektördür. Bu alan ne kadar büyük olursa, sayaç parçacıkları o kadar fazla yakalayabilir ve radyasyona duyarlılığı o kadar güçlü olur. Pasaport verileri, genellikle santimetre kare olarak çalışma yüzeyinin alanını gösterir.

E Dozimetrenin özelliklerinde belirtilen bir diğer önemli gösterge ise gürültü büyüklüğü (saniyedeki darbelerle ölçülür). Başka bir deyişle, bu gösterge kendi geçmişinin değeri olarak adlandırılabilir. Laboratuvar koşullarında, cihazı iyi korunmuş, genellikle kalın kurşun duvarlı bir odaya veya odaya yerleştirerek ve cihazın kendisinin yaydığı radyasyon seviyesinin kaydedilmesiyle belirlenebilir. Bu seviyenin yeterince anlamlı olması durumunda, bu indüklenen gürültülerin doğrudan ölçüm hatasını etkileyeceği açıktır.

Her profesyonel ve radyasyonun, saniyedeki darbeler (imp / s) veya mikro röntgen başına darbeler (imp / μR) olarak da ölçülen radyasyon duyarlılığı gibi bir özelliği vardır. Böyle bir parametre veya daha doğrusu kullanımı, sayacın ayarlandığı ve daha fazla ölçümün gerçekleştirileceği iyonlaştırıcı radyasyon kaynağına doğrudan bağlıdır. Çoğu zaman, ayarlama, radyum - 226, kobalt - 60, sezyum - 137, karbon - 14 ve diğerleri gibi radyoaktif malzemeleri içeren kaynaklara göre yapılır.

E Dozimetrelerin karşılaştırılması gereken bir diğer gösterge ise iyon radyasyonu algılama verimliliği veya radyoaktif parçacıklar. Bu kriterin varlığı, dozimetrenin hassas elemanından geçen tüm radyoaktif parçacıkların kaydedilmeyeceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Bu, gama ışını kuantumunun karşı haznede iyonlaşmaya neden olmadığında veya geçen ve iyonizasyona ve deşarja neden olan parçacıkların sayısı, cihazın bunları yeterince saymayacağı kadar büyük olduğunda ve başka bir nedenden dolayı olabilir. Belirli bir dozimetrenin bu özelliğini doğru bir şekilde belirlemek için, örneğin plütonyum-239 (alfa parçacıkları için) veya talyum - 204, stronsiyum - 90, itriyum - 90 (beta yayıcı) gibi bazı radyoaktif kaynaklar kullanılarak test edilir. diğerleri radyoaktif maddeler.

İLE durdurulması gereken bir sonraki kriter kayıtlı enerji aralığı ... Herhangi bir radyoaktif parçacık veya radyasyon kuantumu farklı bir enerji özelliğine sahiptir. Bu nedenle dozimetreler, yalnızca belirli bir radyasyon türünü değil, aynı zamanda ilgili enerji özelliklerini de ölçmek için tasarlanmıştır. Bu gösterge megaelektronvolt veya kiloelektronvolt (MeV, KeV) cinsinden ölçülür. Örneğin, beta parçacıkları yeterli enerjiye sahip değilse, karşı odadaki bir elektronu vuramayacaklar ve bu nedenle kaydedilmeyecekler veya yalnızca yüksek enerjili alfa parçacıkları malzemeyi kırabilecekler. Geiger-Muller karşı gövdesinin ve elektronu nakavt edin.

VE Yukarıdakilere dayanarak, modern radyasyon dozimetre üreticileri, çeşitli amaçlar ve belirli endüstriler için çok çeşitli cihazlar üretmektedir. Bu nedenle, belirli Geiger sayaç türlerini dikkate almaya değer.

Geiger-Müller sayaçları için çeşitli seçenekler

P Dozimetrelerin ilk versiyonu, gama fotonlarını ve yüksek frekanslı (sert) beta radyasyonunu kaydetmek ve tespit etmek için tasarlanmış cihazlardır. Hem ev tipi hem de profesyonel radyasyon dozimetreleri gibi daha önce üretilmiş ve modern olanların neredeyse tamamı bu ölçüm aralığı için tasarlanmıştır, örneğin:. Bu tür radyasyon, Geiger karşı odasının onları kaydetmesi için yeterli enerjiye ve yüksek nüfuz gücüne sahiptir. Bu tür parçacıklar ve fotonlar, karşı duvarlara kolayca nüfuz eder ve iyonizasyon işlemine neden olur ve bu, dozimetrenin karşılık gelen elektronik doldurulmasıyla kolayca kaydedilir.

D Bu tür radyasyonun kaydı için, aşağıdaki gibi popüler sayaçlar: SBM-20 koaksiyel olarak yerleştirilmiş tel katot ve anotlu silindirik tüp balon şeklinde bir sensöre sahip olan. Ayrıca sensör tüpünün duvarları hem katot hem de muhafaza görevi görür ve paslanmaz çelikten yapılmıştır. Bu sayaç aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• hassas elemanın çalışma alanının alanı 8 santimetrekaredir;
• 280 imp / s veya 70 imp / μR mertebesinde gama radyasyonu için radyasyon duyarlılığı (sezyum - 137 için 4 μR / s'de test yapıldı);
• dozimetrenin gerçek arka planı yaklaşık 1 darbe / s'dir;
• Sensör, 0,05 MeV ila 3 MeV aralığında bir enerjiye sahip gama radyasyonunu ve alt sınırda 0,3 MeV enerjiye sahip beta parçacıklarını kaydetmek için tasarlanmıştır.

Şekil 6. Geiger sayacı SBM-20 cihazı.

Sahip olmak bu sayacın çeşitli modifikasyonları vardı, örneğin, SBM-20-1 veya SBM-20U benzer özelliklere sahip, ancak temas elemanlarının ve ölçüm devresinin temel tasarımında farklılık gösteren. Bu Geiger-Muller sayacının diğer modifikasyonları ve bunlar SBM-10, SI29BG, SBM-19, SBM-21, SI24BG'dir, birçoğu bugün mağazalarda bulunabilen ev tipi radyasyon dozimetrelerinde bulunur.

İLE Bir sonraki radyasyon dozimetre grubu kayıt için tasarlanmıştır gama fotonları ve x-ışınları ... Bu tür cihazların doğruluğu hakkında konuşursak, foton ve gama radyasyonunun, ışık hızında (yaklaşık 300.000 km / s) hareket eden elektromanyetik radyasyon kuantumları olduğu anlaşılmalıdır, bu nedenle böyle bir nesneyi kaydetmek oldukça zor bir iştir.

Bu tür Geiger sayaçlarının verimliliği yaklaşık yüzde birdir.

H Artırmak için katot yüzeyinde bir artış gereklidir. Aslında, gama kuantumları, daha sonra bir soy gazın iyonlaşmasına katılan elektronlar tarafından nakavt edilen elektronlar sayesinde dolaylı olarak kaydedilir. Bu etkiyi en üst düzeye çıkarmak için, sayaç odasının duvarlarının malzemesi ve kalınlığı ile katodun boyutları, kalınlığı ve malzemesi özel olarak seçilir. Burada, malzemenin büyük bir kalınlığı ve yoğunluğu, kayıt odasının hassasiyetini azaltabilir ve çok küçük olması, yüksek frekanslı beta radyasyonunun odaya kolayca girmesine izin verecek ve ayrıca cihaz için doğal radyasyon gürültüsü miktarını artıracaktır. gama quanta belirlemenin doğruluğunu boğmak. Doğal olarak, kesin oranlar üreticiler tarafından seçilir. Aslında bu prensibe dayalı olarak dozimetreler imal edilmektedir. Geiger-Müller sayaçları Yerdeki gama radyasyonunun doğrudan belirlenmesi için, böyle bir cihaz, diğer radyasyon türlerini ve radyoaktif maruziyeti tespit etme olasılığını ortadan kaldırır, bu da radyasyon kirliliğini ve insanlar üzerindeki olumsuz etki seviyesini yalnızca gama radyasyonu ile doğru bir şekilde belirlemeyi mümkün kılar. .

V silindirik sensörlerle donatılmış ev tipi dozimetreler, aşağıdaki tipler kurulur: SI22G, SI21G, SI34G, Gamma 1-1, Gamma - 4, Gamma - 5, Gamma - 7ts, Gamma - 8, Gamma - 11 ve diğerleri. Ayrıca, bazı tiplerde, giriş, uç, hassas pencereye, özellikle alfa ve beta partiküllerini kesmeye yarayan ve ek olarak gama kuantumunun daha verimli belirlenmesi için katot alanını artıran özel bir filtre kurulur. Bu sensörler Beta - 1M, Beta - 2M, Beta - 5M, Gamma - 6, Beta - 6M ve diğerlerini içerir.

H Çalışma prensibini daha net anlamak için, bu sayaçlardan birini daha ayrıntılı olarak ele almaya değer. Örneğin, sensörlü bir bitiş sayacı Beta - 2 Milyon , yaklaşık 14 santimetre kare olan yuvarlak bir çalışma penceresine sahip. Bu durumda, kobalt - 60'a radyasyon duyarlılığı yaklaşık 240 imp / μR'dir. Bu tür sayaçlar çok düşük kendi kendine gürültü değerlerine sahiptir. , saniyede 1 darbeden fazla olmayan. Bu, sırayla, 0,05 MeV ila 3 MeV aralığında enerjilerle foton radyasyonunu kaydetmek için tasarlanmış kalın duvarlı bir kurşun odası nedeniyle mümkündür.

Şekil 7. Gama sayacı Beta-2M'yi sonlandırın.

Gama radyasyonunu belirlemek için, sert (yüksek frekanslı ve yüksek enerjili) beta parçacıklarını ve gama kuantumunu kaydetmek için tasarlanmış gama-beta darbeleri için sayaçları kullanmak oldukça mümkündür. Örneğin, model SBM - 20. Dozimetrenin bu modelinde beta parçacıklarının kaydını hariç tutmak istiyorsanız, bir kurşun kalkan veya başka herhangi bir metal malzemeden yapılmış bir kalkan takmak yeterlidir (kurşun kalkan daha etkilidir ). Bu, çoğu tasarımcı tarafından gama ve X-ışını sayaçları oluşturmak için kullanılan en yaygın yöntemdir.

"Yumuşak" beta radyasyonunun kaydı.

İLE Daha önce de belirttiğimiz gibi, yumuşak beta radyasyonunun kaydı (düşük enerji özelliklerine ve nispeten düşük frekansa sahip radyasyon) oldukça zor bir iştir. Bunun için kayıt odasına daha kolay nüfuz etme olasılığının sağlanması gerekmektedir. Bu amaçlar için, kural olarak, mika veya polimer filmden özel bir ince çalışma penceresi yapılır ve bu tür beta radyasyonunun iyonizasyon odasına girmesini pratik olarak engellemez. Bu durumda, sensör gövdesinin kendisi katodun kendisi gibi davranabilir ve anot, yalıtkanlara eşit olarak dağıtılmış ve monte edilmiş bir doğrusal elektrot sistemidir. Kayıt penceresi son versiyonda yapılır ve bu durumda beta parçacıklarının yolunda sadece ince bir mika filmi görünür. Bu tür sayaçlara sahip dozimetrelerde gama radyasyonu bir uygulama ve aslında ek bir özellik olarak kaydedilir. Ve gama kuanta kaydından kurtulmak gerekiyorsa, katot yüzeyini en aza indirmek gerekir.

Şekil 8. Son Geiger sayacının cihazı.

İLE Yumuşak beta parçacıklarının belirlenmesi için sayaçların oldukça uzun zaman önce yaratıldığı ve geçen yüzyılın ikinci yarısında başarıyla kullanıldığı belirtilmelidir. Bunlar arasında en yaygın olanı tip sensörlerdi. SBT10 ve SI8B ince duvarlı mika pencereleri vardı. Böyle bir cihazın daha modern bir versiyonu Beta 5 37 m2/cm mertebesinde çalışma pencere alanına sahip, mika malzemeden dikdörtgen dikdörtgen. Böyle bir hassas element boyutu için cihaz, kobalt - 60 ile ölçülürse yaklaşık 500 imp / μR kaydedebilir. Partikül algılamanın verimliliği yüzde 80'e kadardır. Bu cihazın diğer göstergeleri aşağıdaki gibidir: içsel gürültü 2,2 darbe / s, enerjileri belirleme aralığı 0,05 ila 3 MeV arasındayken, yumuşak beta radyasyonunu belirlemek için alt eşik 0,1 MeV'dir.

Şekil 9. Son yüz beta-gama sayacı Beta-5.

VE doğal olarak bahsetmeye değer Geiger-Müller sayaçları alfa parçacıklarını kaydedebilir. Yumuşak beta radyasyonunun kaydı oldukça zor bir görev gibi görünüyorsa, yüksek enerji endekslerine sahip olsa bile bir alfa parçacığını sabitlemek daha da zor bir görevdir. Bu sorun, yalnızca, çalışma penceresinin kalınlığında, bir alfa parçacığının sensörün kayıt odasına geçişi için yeterli olacak bir kalınlığa karşılık gelen bir azalma ve ayrıca girişin neredeyse eksiksiz bir yaklaşımı ile çözülebilir. alfa parçacıklarının radyasyon kaynağına açılan pencere. Bu mesafe 1 mm olmalıdır. Böyle bir cihazın, diğer radyasyon türlerini otomatik olarak ve dahası, yeterince yüksek bir verimlilikle kaydedeceği açıktır. Bunun hem olumlu hem de olumsuz bir yanı var:

Pozitif - böyle bir cihaz, en geniş radyasyon analizi yelpazesi için kullanılabilir

Olumsuz - artan hassasiyet nedeniyle, elde edilen kayıt verilerinin analizini zorlaştıracak önemli miktarda gürültü ortaya çıkacaktır.

İLE Ek olarak, çok ince bir mika çalışma penceresi, sayacın yeteneklerini artırmasına rağmen, özellikle pencerenin kendisi yeterince geniş bir çalışma yüzey alanına sahip olduğundan, iyonizasyon odasının mekanik mukavemetine ve sıkılığına zarar verir. Karşılaştırma için, yukarıda bahsettiğimiz SBT10 ve SI8B sayaçlarında, yaklaşık 30 sq/cm çalışma pencere alanına sahip mika tabakasının kalınlığı 13 - 17 mikron olup, alfa parçacıklarının kaydedilmesi için gerekli kalınlıktadır. 4-5 mikron, pencereye giriş sadece 0,2 sq / cm'den fazla yapılamaz, SBT9 sayacından bahsediyoruz.

Ö Bununla birlikte, kayıt çalışma penceresinin büyük kalınlığı, radyoaktif nesneye yakınlık ile telafi edilebilir ve tam tersi, mika penceresinin nispeten küçük bir kalınlığı ile, bir alfa parçacığını 1'den daha büyük bir mesafede kaydetmek mümkün hale gelir. –2 mm. 15 mikrona kadar pencere kalınlığına sahip bir örnek vermeye değer, alfa radyasyon kaynağına yaklaşım 2 mm'den az olmalı, alfa parçacıklarının kaynağı radyasyon enerjisine sahip bir plütonyum-239 yayıcı olarak anlaşılmalıdır. 5 MeV. Devam edelim, 10 mikrona kadar bir giriş penceresi kalınlığı ile, zaten 13 mm'ye kadar mesafedeki alfa parçacıklarını kaydetmek mümkündür, 5 mikrona kadar bir mika penceresi yaparsak, alfa radyasyonu kaydedilecektir. 24 mm'lik bir mesafede, vb. Alfa parçacıklarını tespit etme yeteneğini doğrudan etkileyen bir diğer önemli parametre de enerji indeksleridir. Bir alfa parçacığının enerjisi 5 MeV'den fazlaysa, herhangi bir türdeki çalışma penceresinin kalınlığı için kayıt mesafesi buna göre artacaktır ve eğer enerji daha azsa, mesafe de azaltılmalıdır. yumuşak alfa radyasyonunu kaydetmenin tamamen imkansızlığı.

E Alfa sayacının hassasiyetini artırmak için bir diğer önemli nokta, gama radyasyonu için kayıt kabiliyetini azaltmaktır. Bunu yapmak için katodun geometrik boyutlarını en aza indirmek yeterlidir ve gama fotonları kayıt odasından iyonizasyona neden olmadan geçecektir. Bu önlem, gama kuantasının iyonlaşması üzerindeki etkiyi binlerce, hatta on binlerce kez azaltmayı mümkün kılar. Beta radyasyonunun kayıt kamerası üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak artık mümkün değil, ancak bu durumdan çıkmanın oldukça basit bir yolu var. İlk önce toplam türün alfa ve beta radyasyonu kaydedilir, ardından kalın bir kağıt filtre takılır ve yalnızca beta parçacıklarını kaydedecek ikinci bir ölçüm yapılır. Bu durumda alfa radyasyonunun değeri, toplam radyasyon ile beta radyasyonunun hesaplanmasının ayrı bir göstergesi arasındaki fark olarak hesaplanır.

Örneğin , alfa, beta, gama radyasyonunun kaydedilmesine izin veren modern bir Beta-1 sayacının özelliklerini sunmaya değer. Bu göstergeler şunlardır:

• hassas elemanın çalışma alanının alanı 7 sq / cm'dir;
• mika tabakasının kalınlığı 12 mikrondur (plütonyum için alfa parçacıklarının etkili tespit mesafesi 239, yaklaşık 9 mm, kobalt için - 60, radyasyon hassasiyeti yaklaşık 144 imp / μR'ye ulaşılır);
• alfa parçacıkları için radyasyon ölçüm verimliliği - %20 (plütonyum - 239 için), beta parçacıkları - %45 (talyum -204 için) ve gama kuantum - %60 (stronsiyum bileşimi için - 90, itriyum - 90);
• dozimetrenin gerçek arka planı yaklaşık 0,6 darbe / s'dir;
• Sensör, 0,05 MeV ila 3 MeV aralığında bir enerjiye sahip gama radyasyonunu ve alt sınırda 0,1 MeV'den fazla enerjiye sahip beta partiküllerini ve 5 MeV veya daha fazla enerjiye sahip alfa partiküllerini kaydetmek için tasarlanmıştır.

10. Alfa-beta-gama sayacı Beta-1'i sonlandırın.

İLE Tabii ki, hala daha dar ve daha profesyonel bir kullanım için tasarlanmış oldukça geniş bir sayaç yelpazesi var. Bu tür cihazlar, birçok özel terim ve yetenek içeren bir dizi ek ayar ve seçeneğe (elektrik, mekanik, radyometrik, iklimsel vb.) sahiptir. Ancak, onlara konsantre olmayacağız. Gerçekten de, eylemin temel ilkelerini anlamak için Geiger-Müller sayaçları , yukarıda açıklanan modeller oldukça yeterlidir.

V Ayrıca özel alt sınıfların olduğunu da belirtmekte fayda var. Geiger sayaçları farklı radyasyon türlerini tespit etmek için özel olarak tasarlanmıştır. Örneğin, ultraviyole radyasyonun büyüklüğünü belirlemek, korona deşarjı ilkesine göre işlev gören yavaş nötronları kaydetmek ve belirlemek ve bu konuyla doğrudan ilgisi olmayan ve dikkate alınmayacak diğer seçenekler.

Gösterge, radyoaktivite hakkında sinyal vermek için tasarlanmıştır. Radyoaktivite seviyesini gösteren bir ölçüm cihazı değildir, sadece bir radyoaktif parçacık bir sensörden - bir Geiger sayacından her geçtiğinde bir ses ve ışık sinyali yayarak artışı konusunda uyarıda bulunur. SBM-20 sayacı burada çalışır.

Pasaport verilerine göre, normal doğal radyasyonla dakikada 15-20 gıcırtı - yanıp sönme olmaması gerektiği ortaya çıktı. Cihaz belirli bir yere veya nesneye yaklaşırken daha sık bip sesi çıkarıyor ve yanıp sönüyorsa bu, bu yerin veya nesnenin kirlendiğini gösterir. Sabit bir gıcırtıya geçiş, önemli bir fazlalığı gösterir. Daha önce de belirtildiği gibi, bu bir ölçüm cihazı değil, bir göstergedir, bu nedenle radyoaktif seviyenin değerini ondan belirlemek mümkün değildir. Sadece burada radyasyonun daha yüksek olduğunu ve burada daha düşük olduğunu ve burada çok şey olduğunu öğrenin.

Geiger sayacının çalışması için, akım sınırlayıcı bir direnç aracılığıyla terminallerine 400 V'luk sabit bir voltaj sağlanmalıdır.

Genellikle, dozimetre devrelerinde ve radyoaktivite göstergelerinde, Geiger sayaçlarına güç sağlamak için tek transistör blokaj jeneratörüne dayalı kaynaklar kullanılır. Tabii ki, böyle bir devre basittir, ancak dezavantajları vardır - Geiger sayacının anotuna sağlanan çıkış voltajının neredeyse tamamen stabilizasyonunun olmaması.

Ancak Geiger sayacının hassasiyeti doğrudan elektrotları arasındaki voltaja bağlıdır. Ek olarak, yüksek voltaj kaynak devresi kurmada zorluklar vardır, çünkü çıkış voltajı hiçbir şekilde regüle edilmez ve değeri gerekli olana karşılık gelmezse, darbe transformatörünün sekonder sargısını geri sarmanız gerekir.

Şematik diyagram

Bu nedenle, burada Geiger sayacı için güç kaynağı, transformatör çıkışlı bir MC34063 mikro devresinde, çıkış voltajını düzenleyen ve sabit tutan darbe genişlik modülasyonuna sahip bir DC / DC yükseltici voltaj dönüştürücü devresinde yapılır. Neredeyse dahil edilmesinin tipik şemasına göre.

İlginç bir şekilde, mikro devre, besleme voltajı önemli ölçüde değiştiğinde 400V çıkış voltajını sabit tutacaktır. Bu nedenle radyoaktivite göstergesinin bu devresi, 5 ila 15V aralığında herhangi bir sabit voltajla çalıştırılabilir. Yani, güç kaynağı hem kişisel bir bilgisayarın USB bağlantı noktası veya cep telefonları için bir şarj cihazı hem de araç çakmak soketinden gelen 13V voltaj olabilir.

Pirinç. 1. SBM20 sensörüne dayalı bir radyoaktivite gösterge-sinyalleme cihazının şematik diyagramı.

Aynı zamanda, özellikle sahada veya çalışma koşullarında önemli olan radyasyona duyarlılık değişmez.

MC34063'ün çalışma prensibi çeşitli literatürlerde defalarca açıklanmıştır ve burada üzerinde durmanın bir anlamı yoktur. Stabilizasyonun, çıkışından mikro devrenin karşılaştırıcı girişine (pim 5'e) dirençli bir bölücü tarafından azaltılmış bir voltaj sağlanarak gerçekleştirildiğini hatırlatmama izin verin. Ve çıkış voltajının değeri, bu voltaj bölücünün omuzlarının oranına bağlıdır. Burada bölücü, R3 ve R1 dirençleri tarafından oluşturulur. Ve çıkış voltajı 400V, düzeltici R1 tarafından ayarlanır.

400V voltaj, akım sınırlayıcı direnç R5 aracılığıyla Geiger sayacı U1'e beslenir. Bu direnç gereklidir çünkü bekleme durumunda Geiger sayacının direnci sonsuzluğa meyleder. Ancak yüklü bir parçacık içinden geçtiğinde, direncinin düşük olduğu kısa bir bozulma meydana gelir.

Geiger sayacı U1, R6 direnci ile yüklenmiştir. Bekleme durumunda, üzerindeki voltaj düşüktür, aslında mantıksal sıfır düzeyindedir. Ancak yüklü bir parçacık U1'den geçtiğinde, voltaj keskin bir şekilde artar ve büyümesinin büyüklüğü, yalnızca besleme voltajının üzerinde büyümesine ve bu diyot boyunca doğrudan bir düşüşe izin vermeyen VD2 diyotu ile sınırlıdır.

Temel olarak, bir VD2 diyotuna gerek yoktur, çünkü CD40 serisi mikro devreler veya analoglar, girişler ve güç veri yolu arasına bağlı bu tür diyotlara sahiptir. Yani VD2 her ihtimale karşı burada.

Geiger sayaç darbeleri çok kısadır. Bunları doğrudan bir ses yayıcıya uygularsanız (böyle şemalar vardır), sesler tek tıklama gibi çok kısa olacak ve hepsi yeterince iyi duyulmayacaktır. LED'e gelince, bu durumda yanıp sönmesi hiç fark edilmeyecektir.

Bilginin insan duyu organları tarafından daha iyi algılanabilmesi için nabız süresini uzatmak, belirli bir optimal boyuta çıkarmak gerekir. Bu, üzerinde iki tek vibratörün yapıldığı CD4001 tipi D1 mikro devresi ile yapılır.

D1.1 ve D1.2 öğelerindeki ilk tek atış, Geiger sayacının çalışmasını seslendirmek için çalışır. U1'de bir darbe oluştuğunda, D1.1'in pim 1'ine gider ve D1.1 ve D1.2 üzerindeki devre, süresi RC devresi R7-C4 tarafından belirlenen bir darbe üretir. Bu darbe, girişten çok daha uzundur.

Tek atış, D1.3 ve D1.4 öğelerinde aynı şekilde çalışır. Ancak on kat daha uzun bir dürtü oluşturur, çünkü bir kişinin vizyonunun ataleti duymaktan çok daha fazladır. Bu darbenin süresi, RC devresi C5-R8 tarafından belirlenir. Darbe, AL307 tipindeki HL1 gösterge LED'inin açık olduğu toplayıcı devresinde VT2'ye gider (bu hemen hemen herhangi bir gösterge LED'i olabilir).

Transformatör T1, 28 mm dış çapa sahip bir ferrit halka üzerine sarılır (20 ila 30 mm arasında bir yerde aşağı yukarı olabilir). Birincil sargı - 20 tur tel PEV 0.43. İkincil sargı - 400 tur tel PEV 0.12. Önce ikincil sargı sarılır, ardından birincil sargı üzerine sarılır.

Sargılar arasına ince floroplastik yalıtım yerleştirin (örneğin, MGTF telinden çözülmüş).

Kuruluş

Ayar sadece 400V voltaj kaynağı için gereklidir.

Şemaya göre R1'i en üst konuma ayarlayın. Gücü açıyoruz. Kaynak hemen çalışmadıysa, transformatör sargılarından birinin terminallerini değiştirin.

Ardından, multimetreyi direnç R1'in uç terminallerine bağlarız ve gerilimi 2.65V'a ayarlamak için kaydırıcısını çeviririz. Yüksek dirençli bir voltmetre varlığında, voltajı doğrudan çıkışta ölçebilirsiniz, SZ'de 400V olmalıdır.

Solonin V. RK-2016-03.

Bir gün, Maliye Bakanı ölüm gibi solgun, televizyona çıktı ve şunları söyledi:

Mali kriz bizi etkilemeyecek. Çünkü. Sana kesin söylüyorum.
Yetkililerin açıklamalarını çok iyi bilen halk, sessizce küfretti ve tuz, kibrit ve şeker almaya gitti. M. Zhvanetsky

Son zamanlarda, yaklaşmakta olan Üçüncü Dünya Savaşı konusu Amerikan (ve sadece değil) kitle iletişim araçlarında popüler olmuştur. Hatta bazıları bunun atomik olacağını tahmin ediyor ( tipik örnek ABD ve Rusya Kıyamete Hazırlanıyor) ve önümüzdeki altı ay içinde gerçekleşecek. İlk yardım çantanızı zaten kontrol ettiyseniz, tahıllar, sabun, tuz, kibrit ve şeker satın aldıysanız, o zaman Kıyamet toplantısının bu kadar önemli bir özelliğini dozimetre olarak düşünmenin zamanı geldi. Önerilen dozimetre devresi, yüksek gerilim transformatörünü sarma ihtiyacının olmaması nedeniyle yüksek hassasiyet ve üretim kolaylığı ile ayırt edilir. Ayrıca, tasarımın avantajları arasında yaygın parçaların kullanılması ve farklı güç kaynaklarından çalışabilme yeteneği (umarım herkes patateslerden pillerin nasıl yapıldığını hatırlar), bu nedenle bir postada tamir etmek ve çalıştırmak çok zor olmayacaktır. -apokaliptik dünya.

* Yoğunluk ölçer - iyonlaştırıcı parçacıkların enerji akışı yoğunluğunun dozimetresi.

Dozimetre, dört Geiger-Müller sayacı (bundan sonra "tüp" veya tam olarak doğru olmayan "sayaç" olarak anılacaktır) üzerine inşa edilmiştir - popüler ve uygun fiyatlı SBM-20 tüpleri. Satın alırken üretim tarihine dikkat etmelisiniz.

Tüp duyarlıdır de ve sınırlı β ve duyarlı değil α -radyasyon.

SBM-20 özellikleri

SBM-20, havanın tahliye edildiği, sızdırmaz, ince duvarlı oluklu bir metal boru şeklinde yapılır ve bunun yerine, bir safsızlık (Ne + Br 2 + Ar) ilavesiyle düşük basınç altında bir soy gaz eklenir. ). Tüpün ekseni boyunca ince bir tel gerilir ve onunla eş eksenli olarak metal bir silindir bulunur. Hem tüp hem de tel elektrottur: tüp katottur ve tel anottur. Sabit voltaj kaynağından bir eksi katoda bağlanır ve sabit voltaj kaynağından bir artı çok büyük bir sabit dirençle anoda bağlanır. Yüklü bir parçacık sayaca girdiğinde, belirli bir miktar gaz iyonize olur ve katot ile anot arasındaki voltajın etkisi altında iyonlar ve elektronlar hareket etmeye başlar - tüpte kısa süreli bir akım ortaya çıkar. Tüpün anotundaki voltaj kısa bir süre için düşer - ters çevrilmiş bir darbe alırız.

SBM-20, baz bağlantısı için kontaklara sahiptir. Hiçbir koşulda onlara lehim yapmayın.... SBM-20'yi bağlamak için, 6,3 mm çapında boru şeklindeki sigortalar için tasarlanmış bir baskılı devre kartı için esnek kontaklar uygundur.

Eski ordu dozimetrelerinin şemaları, her şeyden önce, yakındaki bir nükleer patlamadan kaynaklanan elektromanyetik bir darbenin etkilerine karşı ekipman direnci, yaygın pillerden güç kaynağı (iki çinko-karbon veya alkalin standart boyut D (LR20) gereksinimlerine dayanmaktadır. )). Radyoaktivite göstergesi - kulaklıklarda veya kulaklıklarda ve aynı zamanda birkaç aralıklı bir ölçekte ve güç kaynağını kontrol eden bir mikro ampermetrede ses. Başlangıçta, dozimetrelerde (IBG-58T) bir titreşim voltaj dönüştürücüsü ve daha sonra bir transistör ve bir ferrit transformatöre dayalı bir jeneratör ve voltajı stabilize etmek için bir korona dengeleyici lamba kullanıldı.

Çekoslovak ordusu IBG-58T'nin radyoaktivitesinin ordu göstergesinin şeması

İnternetteki devrelerin çoğu, insanların dozimetre yapmak istemesini engelleyen ferrit çekirdekli transformatör kullanan bir voltaj dönüştürücüye dayanmaktadır. Ve besleme voltajı genellikle 12 volta yükseltilir.

Temel şema gereksinimlerim şunlardı:

• mikrodenetleyicili devrelerde kullanılan voltajların uygulanmasında - 5 volt veya altı;
• hazır indüktörler veya transformatörler;
• voltajı en az 200-460 volt aralığında düzenleyerek ölçeklenebilirlik ve diğer Geiger-Muller sayaçlarını kullanma olasılığı;
• seri bağlı ayrı fonksiyonel bloklardan oluşan;
• yapı kolayca tamir edilebilir.

Bir mikro denetleyiciye mantık çıkışı olan bir dozimetre diyagramı. İşlevsel "bloklar" sarı ve beyaz olarak vurgulanır.

İlk blok, yaklaşık 1.5 kHz sabit frekansa ve yaklaşık 1: 1 görev döngüsüne sahip bir osilatördür. Jeneratör bir 555 zamanlayıcı üzerine kuruludur (CMOS versiyonunda 3 volttan güç alır). Düzeltici direnci, frekansı 1,1 ila 5,2 kHz aralığında ayarlamanıza izin verir, böylece voltaj stabilizasyonunu en geniş aralıkta ayarlamak mümkündür. Varsayılan olarak, kırpıcı direnci yüksek olarak ayarlanmıştır, bu da düşük üretilen bir frekansa karşılık gelir.

İkinci blok, kolayca bulunabilen minyatür 33mG bobini (Matsutami 09P-333J) olan bir yükseltici dönüştürücüdür. Çıkışta, voltaj çarpanından önce neredeyse 300 volt elde edilir. Bu nedenle, maksimum voltajı (K-E) 350 volt olan bir 2N6517 transistörü seçildi. Çalışma sırasındaki voltaj, osilogramda aşağıda gösterilmiştir:

osilogram

Voltaj çarpanı 22n 400V metal film kapasitörler kullanır. 1 mikrofaradın çıkış elektrolitik kondansatöründe, bir zener diyot zinciri BZX83V075 (75V x5) paralel olarak bağlanırsa voltaj 450 volt olabilir, bu olmadan voltaj 600 volta ulaşabilir ve bu durumda kullanılması gerekir. 630 voltluk bir kapasitör. Yüksek voltajı ölçerken, yeni elektrolitik kapasitörün daha yüksek bir sızıntıya sahip olduğu ve kalıplanması gerektiği dikkate alınmalıdır. Yeni kapasitörün çalıştırılmasından sonraki 15 dakika içinde voltaj dengelenir.

Breadboard üzerinde monte edilmiş cihazın görünümü

Tüp voltajı 375 voltta sabitlenir. Bu, üretici ve diğer dozimetre üretim talimatları tarafından önerilen 400 volttan daha düşüktür. Voltaj değiştiğinde tüpün hassasiyetinin bağımlılığını ölçmeye çalıştım ve 330-460 volt aralığında voltajın değiştirilmesi hassasiyette önemli bir değişikliğe yol açmıyor ve yaklaşık 300 voltta hafif bir düşüş var . Tüp performansı yaklaşık 270 voltta önemli ölçüde değişir.

Voltaj dönüştürücü oldukça hassas bir kaynaktır ve 10 MΩ'luk bir voltmetrenin bağlanması fark edilir bir voltaj düşüşüne neden olur. Direnci yaklaşık 100 megohm olduğunda voltmetrenin etkisi ihmal edilebilir. Böyle bir doğaçlama voltmetre, seri bağlı dokuz (9) 10 MΩ direnç üzerinden 10 MΩ voltmetre bağlanarak yapılabilir. Ölçülen voltaj 10 ile çarpılmalıdır.

SBM-20'nin farklı anot voltajlarında duyarlılığı.

Geiger sayacının anot direnci, beş adet 1MΩ dirençten oluşur. 100 kOhm'luk bir direnç, ters çevrilmiş çıkış darbelerinin çıkarıldığı sayaç katot devresine dahil edilir ve ardından transistör 5V mantık seviyesine getirilir. Darbeler yaklaşık 250 mikrosaniye uzunluğundadır. Bu darbeler mikrodenetleyici girişi tarafından işlenir ( bir bağlantı kapasitörü eklenerek bir akıllı telefon tarafından işlenebilir - MaxFactor yayınında olduğu gibi "Bir dozimetre nasıl yapılır ve Android'e bağlanır").

Amaç, daha fazla işlem yapmadan yalnızca radyasyon yoğunluğunu belirtmekse, çıkış darbe süresi 2,5 ms - 25 ms aralığında bir düzeltme direnci tarafından ayarlanan başka bir 555 mikro devre sağlayacağız. Düşük ışık yoğunluğu seviyelerinde, yanıp sönen LED çok daha belirgindir. KPE222A'nın kendi sinyal frekansı 3,2 kHz olan aktif hoparlör (buzzer) tonu da normal "çıtırtı" sesinden daha belirgindir.

Ek ışık ve ses göstergesi bloğu.

Besleme voltajı 3,8'den 5,5 V'a değiştiğinde 375 voltluk tüpteki voltaj sabit kalır. Ayrı bir cihaz olarak, dozimetre 4 nikel-metal hidrit hücresinden, 3 Ni-Zn hücresinden veya 24 V'a kadar voltajlı herhangi bir kaynaktan 5 V'luk bir stabilizatörden çalışabilir.

Cihazın ilk versiyonunu bir breadboard üzerinde oluştururken, tahtanın akıdan iyice temizlenmesine dikkat edilmesi gerektiği ortaya çıktı. Örneğin, Pro "sKit lehim pastasının kalıntıları, voltaj dönüştürücünün çıkışındaki voltajı 120 V'a düşüren kaçak akımlara neden oldu. Klasik reçine çok daha iyidir, ancak bu durumda kartı temizlemek uygundur.

Geiger-Muller sayacının borusu panodan uzaktaysa, kabloya dikkat etmelisiniz çünkü herkesin özellikleri 400 volt için uygun değildir. Nabız ölçümüne yansıyan eski bir koaksiyel kabloda bir arızayla karşılaştım. Kablonun kapasitansı da önemlidir, tüpün kendi kapasitansı 4pF'dir ve kablo, bir partikülün geçişinden sonra tüpün geri kazanılması için gereken süreyi etkiler ve buna bağlı olarak doğrusallığı ve ölçümlerin üst sınırını etkiler. Kablonun mümkün olduğu kadar az kapasiteye sahip olması arzu edilir.

Geiger-Muller sayacı için metal gövde

Tüpler doğrudan panoya veya kasanın içine yerleştirilebilir. Uzaydaki radyasyon seviyesini ölçecekler, ancak bir nokta radyasyon kaynağını inceleyemeyecekler, dahası, zayıf radyasyon kaynaklarına karşı duyarlılığın çoğunu kaybedecekler, bu da büyük ölçüde radyasyondan minimum mesafeye bağlıdır. borunun kaynağı.

ayrılık için de ve β - sayacın duyarlı olduğu radyasyon, önceki fotoğrafta olduğu gibi diyaframlı bir alüminyum kasa kullanılabilir. de ve β yuvalardan serbestçe geçmek ve yalnızca de 5 mm alüminyum gövdeye nüfuz eder. Bir mahfazaya monte edildiğinde, boru doğru şekilde yönlendirilmeli, mahfaza topraklanmalı ve tel yalıtılmalıdır. Deneylerimiz için sadece kabloları izole edilmiş bir tüp kullanmak yeterlidir.

Birleştirilen ve açılan dozimetre, dakikada yaklaşık 20 darbelik bir arka plan kaydetti. Tüpe uygulanan bir uranyum cam topuna ve hatta bir ısıtma ızgarasına (Toryum-232) 10 cm mesafeden güvenilir bir şekilde reaksiyona girer.Kül veya çamaşır tozu gibi daha zayıf radyasyon kaynakları genellikle kulak tarafından çok iyi tanınmaz, ancak ölçüm sonuçlarının grafiksel kaydı ile ikna edici bir şekilde belirlenir ... Daha sonra, hassas bir dozimetreyi Arduino'ya bağlayacağız ve ev eşyalarından gelen radyoaktif radyasyonu "araştıracağız".

Arduino'ya bağlanma

Yakın gelecekte hedefimiz, uzun süreli gözlem sırasında radyasyona maruz kalma dozunun yeniden hesaplanması, grafiksel bir ekran veya önceden ayarlanmış radyasyon yoğunluk seviyelerinin kontrolü ve gerektiğinde alarm sinyali ile bir ekran ile uygun bir ölçüm cihazının oluşturulmasını tamamlamak olacaktır. seviyeleri aşılmıştır. Şimdilik, basit bir grafik gösterime odaklanacağız. Yüksek hassasiyet ve daha iyi parazit filtrelemesi, daha zayıf radyoaktif radyasyon kaynaklarıyla deneyler yapmamızı sağlayacaktır.

Ve böylece cihazın çıkışını Arduino Uno pin D2'ye bağlayın. Tek darbeler, kesinti işleme yoluyla bir değişkende toplanır ve dakikadaki darbe sayısı grafik olarak görüntülenir. Deneylerimize başlamak için böyle bir program bizim için yeterlidir. Bir tüp bile oldukça doğru ölçüm yapabilir, ancak ölçüm yapmak uzun zaman alacaktır. Döngülerde onlarca dakika harcamak gerekir ve birkaç döngüden bir ölçüm birkaç saat sürebilir. Aynı şeyi yapmanın başka bir yolu, seri üretim cihazlarında gözlemleyebiliriz - bu, paralel olarak bağlanan Geiger-Muller sayaçlarının sayısını artırarak yapılır, bu da yakalanan parçacıkların sayısını artıracaktır. Bu şema, birkaç tüpün nasıl bağlanacağını gösterir:

Çoklu boruların paralel bağlantısı

// Radyasyon ölçümleri beta / gama int pocet; // işaretsiz uzun süre parçacıkları saymak için değişken; // gözlem süresi void kurulumu () (pinMode (2, INPUT); // Geiger sayacından pin 2 girişi AttachInterrupt (0, nacti, RISING); // Serial.begin kesmesinin ayarlanması (9600); // baud hızı Serial.println (""); // Sıfırlamada yeni satır) void nacti () (pocet = pocet ++; // işleme int0) void döngüsü () (pocet = 0; // yeni boyut zamanı = millis () + 60.000; // ölçümün bitiş zamanı while (time> millis ()) () // if (pocet) 1 dakika bekle< 10) Serial.print(" "); // форматировать согласно количества цифр if (pocet < 100) Serial.print(" "); if (pocet < 1000) Serial.print(" "); Serial.print(pocet); // написать количество распадов/мин Serial.print(" "); for (int i = 0; i < pocet; i++) { // графический вывод Serial.print("#"); } Serial.println(" "); // окончание строки }
Aşağıdaki şekil, eski bir yüksek güçlü projektörden gelen bir merceğin radyasyonunu ölçmenin sonucunu göstermektedir. Optik cam, uranyum camına kıyasla çok düşük bir aktiviteye sahiptir. Dinlerken, bazı aktiviteler not edildi, ancak ne kadar harika olduğunu değerlendirmek zordu.

Optik lens aktivitesinin ölçümü

Kayıtta, bir kare (#) bir darbeye karşılık gelir. İlk 20 dakika boyunca radyoaktif arka plan kaydedildi. Kaydedilen en küçük darbe sayısı 13, maksimum 36 idi. Kırmızı çizgi ortalama değeri gösterir, bu durumda dakikada 23 darbe.

Optik lens aktivite ölçüm kaydı

Tüp üzerinde lens ile 16 dakikalık kayıttan sonra, ortalama dakikada 46 darbe oldu. Tam olarak iki katı. Optik merceğin dakikada 23 darbeye katkıda bulunduğu sonucuna varabiliriz, ancak bu sonuç yalnızca yaklaşıktır ve istatistiksel olarak tamamen güvenilir değildir. Çamaşır deterjanı, kül, tropik meyveler, metal alaşımları, mıknatıslar veya başka herhangi bir şey gibi zayıf radyasyon kaynaklarını bile ölçmeyi deneyebiliriz. Benzer şekilde, kısa mesafelerde, ancak muhtemelen 10, 30 veya 100 cm'de radyasyon kaynaklarının varlığını tespit etmeye çalışabiliriz.Bahsi geçen lens ile benzer bir sonuç, eski bir takometrenin 0,5 metre veya Mniszek -under-Brdy yakınlarındaki eski maden çöplüklerini kontrol etmek.

5 dakikalık bir ölçüm döngüsü gerçekleştirildiğinde ve kaynaksız 10 döngü (arka plan ölçümü) ve ardından bir kaynak ile 10 döngü gerçekleştirildiğinde, muzun aktivitesini tespit etmek mümkündür. Ne yazık ki, etkinliği oldukça güçlü bir şekilde buna bağlı olan muzların spesifik kökenini belirleyemedim. Tek başına 100 dakikalık bir süre ile ölçüm gösterge değildir - arka plana göre darbe sayısındaki artış yaklaşık %20'dir. Ve bu istatistiksel bir hataya indirgenebilir, ancak arka arkaya dört ölçüm yaparken (arka planın iki ölçümü, kaynak ve ters sırada iki ölçüm) “orada bir şey olduğu” oldukça açık hale gelir ve hatta nasıl olduğunu tahmin edebiliriz. yoğun öyle. Ortalama muz katkısı dakikada 4 tespit edilen parçacıktı, bu da 8'e karşılık gelir.

Bu yazıda, yeterli hassasiyete sahip olan ve beta ve gama radyoaktif parçacıkların en küçük değerlerini kaydeden SBM-20 sayacı üzerinde basit dozimetre devrelerinin bir açıklamasını bulacaksınız. Dozimetre devresi, SBM-20 tipi evsel radyasyon sensörünü temel alır. 12 mm çapında ve yaklaşık 113 mm uzunluğunda metal bir silindire benziyor. Gerekirse ZP1400, ZP1320 veya ZP1310 ile değiştirilebilir.

SBM-20'ye dayalı bir dozimetrenin basit diyagramı

Yapı sadece bir adet AA pile bağlıdır. Bildiğiniz gibi SBM-20 sensörünün çalışma voltajı 400 volt olduğundan voltaj dönüştürücü kullanmak zorunlu hale geliyor.

Güçlendirme dönüştürücü, basit bir engelleme üretecine dayanmaktadır. Transformatörün sekonder sargısından gelen yüksek voltajlı darbeler, yüksek frekanslı bir diyot tarafından doğrultulur.

SBM-20 sayacı radyasyon bölgesinin dışında bulunuyorsa, hem VT2 hem de VT3 transistörleri kapalıdır. Ses ve ışık sinyali aktif değil. Radyoaktif parçacıklar sayaca girer girmez, sensörün içindeki gaz iyonize olur ve çıkışında transistör amplifikatörüne geçen bir darbe belirir ve telefon hoparlöründe bir tıklama duyulur ve LED yanar.

Düşük doğal radyasyon yoğunluğunda, LED yanıp söner ve tıklamalar her 1 ... 2 saniyede bir tekrarlanır. Bu sadece normal arka plan radyasyonunu gösterir. Radyoaktivite seviyesindeki bir artışla, tıklamalar daha sık hale gelecek ve kritik değerlerde, tek bir sürekli çatırdamada birleşecek ve LED sürekli yanacaktır.

Amatör radyo tasarımı bir mikroammetreye sahip olduğundan, okumaların hassasiyetini ayarlamak için ayar direnci kullanılır.

Dönüştürücünün transformatörü, 25 mm çapında bir zırhlı çekirdek kullanılarak monte edilir. 1-2 ve 3-4 sargıları 0,25 mm çapında bakır telden yapılmıştır ve sırasıyla 45 ve 15 dönüş içerir. İkincil sargı da bakır telden yapılmıştır, ancak 0,1 mm - 550 dönüş çapındadır.

SBM-20 seçenek 2'de bir radyoaktivite sayacının basit tasarımı

Dozimetrenin temel teknik özellikleri:

Dozimetrenin sensörü bir Geiger sayacı SBM20'dir. Engelleme jeneratörü, anotunda yüksek bir voltaj üretir - transformatörün artan sargısından, darbeler VD1, VD2 diyotlarını takip eder ve filtre kapasitansını C1 şarj eder. Direnç R1 karşı yüktür.

Monovibratör, DD1.1, DD1.2, SZ ve R4 elemanları üzerinde, Geiger sayacından gelen ve uzun süreli bozulmaya sahip darbeleri dikdörtgen olanlara dönüştürerek yapılır. DD1.3, DD1.4, C4 ve R5 elemanlarında bir ses frekansı üreteci yapılır. Bir DD2 mikro devresi üzerine monte edilmiş eşik yükseltici.

C9 kondansatörü üzerindeki voltaj, Geiger sayacından gelen darbe tekrarlama hızına bağlıdır; DD2'de bulunan transistörün açılma seviyesine ulaştığında, sensöre düşen radyasyon kuantumundaki artışla birlikte yanıp sönme frekansı artacak olan HL1 LED'i yanar.

T1 transformatörü M3000NM K16x10x4,5 mm halka çekirdeği üzerinde elle yapılmıştır. Birincil sargı, 420 tur PEV-2-0.07 tel içerir. İkincil sargı, 0,15 ... 0,2 mm çapında 8 tur telden oluşur; üçüncü sarım aynı tel ile 3 tur.

Burada BD1 bir iyonlaştırıcı radyasyon sensörüdür - bir Geiger sayacı tipi SBM20. Anotunda yüksek voltaj bir blokaj üreteci (VT1, T1, vb.) oluşturur. T1 transformatörünün kademeli olarak artan sargısında, genliği Uimp'ye yakın olan birkaç hertz (f ≈ 1 / R6C5) voltaj darbesi frekansı ile periyodik olarak görünür = (U C6 - 0.5) n 1 / n 2 = (9 - 0,5) 420/8 ≈ 450 V (U C6 ≈ 9 V, blokaj üretecinin besleme voltajıdır, 0,5 V, KT3117A transistörünün darbe doyma voltajıdır; n 1 ve n 2, devredeki dönüş sayısıdır. I ve II transformatörlerinin sargıları). VD1 ve VD2 diyotları aracılığıyla bu darbeler, Geiger sayacı için güç kaynağı haline gelen C1 kapasitörünü şarj eder. II sargısındaki ters voltaj darbesini sönümleyen diyot VD3, blokaj jeneratörünün çok daha yüksek frekanslı bir LC jeneratörü moduna geçmesini önler.

Bir Geiger sayacı bir β-parçacığı veya bir γ-kuantum tarafından uyarıldığında, içinde kısa bir cepheye ve uzun süreli bir bozulmaya sahip bir akım darbesi belirir. Buna göre, anotunda aynı şekilde bir voltaj darbesi meydana gelir. Genliği en az 50 V'dir.

DD1.1 ve DD1.2 elemanlarında yapılan tek atışın amacı, Geiger sayacının anotundan alınan darbeyi, tpulse ≈ 0.7 süreli bir dijital standardın “dikdörtgen” darbesine dönüştürmektir. R4 C3 = 0.7 10 6 0 , 01 10 -6 = 7 ms. Direnç R2 oluşumunda önemli bir rol oynar - mikro devrenin koruyucu diyotlarındaki akımı, 8 DD1.1 girişindeki "sıfır" voltajın sınırlar içinde kaldığı bir değerle sınırlar.

Bu 7 milisaniyelik "tek" darbe, DD1.3 ve DD1.4 elemanları üzerinde yapılan multivibratörün 6 girişine beslenir ve kendi kendini uyarması için gerekli koşulları yaratır. Multivibratör F ≈ 1/2 0.7 R7 C7 = 1/2 0.7 51 10 3 0.01 10 -6 = 1400 Hz frekansında uyarılır ve çıkışlarına parafazda bağlanan bir piezo emitör bu uyarımı kısa bir akustik klik sesine dönüştürür .

Göstergenin baskılı devre kartı, 1,5 mm kalınlığında çift taraflı folyo fiberglastan yapılmıştır. İncirde. a montaj tarafını gösterir ve şek. b - parçaların altındaki folyonun konfigürasyonu (sıfır folyo).

MLT-0.125 göstergesindeki (R1 - KIM-0.125) hemen hemen tüm dirençler. Kondansatörler: C1 - K73-9; C2 - KD-26; SZ, C7 ve S8-KM-6 veya K10-17-2b; C4 ve C6 - K50-40 veya K50-35; C5 - K53-30. Şekildeki siyah kareler. b sıfır folyo ile "topraklanmış" terminallerinin bağlantılarını gösterir; ortada hafif bir nokta olan siyah kareler - bazı basılı kablo parçalarının sıfır folyosu ve mikro devrenin 7. pimi ile bağlantılar.

SBM20 sayacı, örneğin ataşlardan yapılabilen kontak rafları kullanılarak istenen konumda sabitlenir. Sayacın çıkışlarına vnatyag takılır ve baskılı devre kartına lehimlenir (güç için - her iki tarafta).

Kalın çelik tel lehimlenirken olası aşırı ısınmayı önlemek için iyi bir eritken kullanılması tavsiye edilir.

Transformatör T1, K16 x 10 x 4,5 mm (dış çap x iç çap x yükseklik) boyutunda bir M3000NM (nikel-manganez ferrit) halka çekirdeği üzerine sarılır. Çekirdeğin keskin kenarları zımpara kağıdı ile düzleştirilir ve örneğin ince bir polyester veya floroplastik bant ile sarılarak elektriksel ve mekanik olarak güçlü yalıtımla kaplanır.
Sargı I önce sarılır, 420 tur PEV-2-0.07 tel içerir. Sarma, başı ve sonu arasında 1 ... 2 mm'lik bir boşluk bırakarak bir yönde neredeyse dönüş için gerçekleştirilir. Sargı I bir yalıtım tabakası ile kaplanır ve üzerine sargı II sarılır - herhangi bir yalıtımda 0,15 ... 0,2 mm çapında 8 tur tel - ve aynı tel ile sargı III - 3 tur. Sargılar II ve III, çekirdek üzerine mümkün olduğunca eşit bir şekilde dağıtılmalıdır. Sargıların ve terminallerinin konumu, baskılı devre kartı çizimine uygun olmalıdır ve fazlamaları şematik diyagramda belirtilmelidir (sarımların faz içi uçları - bir taraftaki çekirdek deliğe giren - noktalarla gösterilir) .
Üretilen transformatör, örneğin dar bir yapışkan PVC bant şeridi ile sarılmış bir su yalıtım tabakası ile kaplanmıştır. Transformatör, iki elastik (delinmemiş sargı) rondela kullanılarak bir M3 vidayla panoya bağlanır (Şek.).

Monte edilmiş pano ön panele sabitlenmiştir (Şek.) Korindon yerleştirmek için köşe bölmesinin yapıştırıldığı 2 mm kalınlığında darbeye dayanıklı polistirenden yapılmıştır (basınçsızlaştırmanın sonuçlarından kaçınmak için güç kaynaklarının yerleştirilmesi önerilmez. doğrudan cihazların elektronik kısmında). Bu köşede, aralarında baskılı devre kartının yerleştirildiği aynı polistirenden şeritler yapıştırılır. Kart, ön panele yapıştırılmış bir destek standına M2 vidayla sabitlenir.

ZP-1 piezoelektrik yayıcı için ön panelde 30 mm çapında bir delik kesilir (bu şekilde oluşturulan sokette ZP-1 başka bir şekilde yapıştırılabilir veya sabitlenebilir).
Dışarıdan bu açıklık dekoratif bir ızgara ile kapatılabilir. Ön panele ayrıca bir PD9-1 tipi güç anahtarı yerleştirilmiştir.
Tamamen monte edilmiş ön panel, cihaz gövdesine yerleştirilmiştir - aynı polistirenden yapılmış uygun boyutlarda bir kutu. Doğrudan Geiger sayacına bitişik olan kasanın duvarında, kontrollü radyasyonun (tablo) zayıflamasını önlemek için sadece nadir bir kaplama ile kapatılabilen 10 x 85 mm ölçülerinde dikdörtgen bir delik açmak gerekir. ızgara.

Malzeme	Kalınlık, mm	zayıflama oranı
duralümin
folyo fiberglas
Yüksek etkili polistiren
PVC yalıtım bandı	0,25
polietilen film	0,05
Alüminyum folyo	0,02	1,02

Olası değiştirmeler hakkında.
SBM20 sayacı, yalnızca sonuçların tasarımında farklılık gösteren üç modifikasyonda üretilmiştir. Daha önce üretilen STS5 sayacı, özellikleri bakımından SBM20'ye benzer.
ZP-1 piezoelektrik yayıcı da değiştirilebilir: aynı boyutlara sahip ZP-22 yayıcı, pratikte hiçbir şekilde ondan daha düşük değildir.
Engelleme jeneratöründe, doyma darbe voltajı 0,5 V'tan fazla olmayan (1 ... 2 A kollektör akımı ile) ve en az 50 akım kazancı olan herhangi bir orta frekanslı silikon transistör kullanabilirsiniz.
VD1 ve VD2 diyotları, bir KTs111A sonrası ile değiştirilebilir. Diğer değiştirmeler için diyotun ters akımına dikkat etmelisiniz - 0,1 μA'yı geçmemelidir. Aksi takdirde, enerji verimliliğini kaybeden radyasyon göstergesi çok sıradan bir cihaza dönüşecektir.

Gösterge, iyonlaştırıcı bir parçacığın etkisi altında bir Geiger sayacında üretilen kısa süreli bir akım darbesini akustik bir tıklamaya dönüştürür. Ve eğer SBM20 sayacının doğal radyasyon arka planına tepkisi, örneğin, dakikada 18 ... 25 darbe ise, o zaman, sahibinin duyacağı tam olarak cihazın böyle bir tıklamasıdır. Radyasyon kaynağına, örneğin iyonlaştırıcı radyasyon alanının yoğunluğu iki katına çıkacak kadar yaklaşırsa, bu tıklamaların sıklığı da iki katına çıkar.