Простой индикатор уровня радиоактивного излучения, радиометр

Счетчик Гейгера-Мюллера известен и широко применяется как детектор ионизирующего излучения. Как правило, это гамма-излучение, реже - альфа-излучение. К сожалению, после катастрофы на атомной электростанции в городе Припять многие жители бывшего Советского Союза на себе испытали всю опасность радиоактивного заражения.

Вскоре после катастрофы в торговой сети Союза появились в продаже для населения бытовые индикаторы радиоактивного излучения. Вопрос контроля уровня радиоактивного загрязнения окружающей среды был очень актуальным.

Как говорят, “время лечит раны”, “саркофаг” электростанции сыграл свою защитную функцию, но и сейчас специалисты постоянно контролируют уровень радиоактивного фона.

Принципиальная схема

Бытовых дозиметров в продаже уже практически нет, но зная их принцип действия и устройство, многие радиолюбители могут их изготовить самостоятельно. Описание одного из них было опубликовано в чешском радиолюбительском журнале [1], рис. 1.

Принципиальная схема индикатора уровня радиоактивного излучения

Рис. 1. Принципиальная схема индикатора уровня радиоактивного излучения.

“Сердцем” индикатора радиоактивности является счетчик Гейгера-Мюллера. Очень кратко можно отметить, что под действием радиоактивного излучения происходит ионизация газа в трубке счетчика. Образуются ионы газа и свободные электроны.

Под действием сильного электрического поля свободные электроны должны притягиваются к аноду трубки счетчика, но электронов, которые могут достичь электрода счетчика, очень мало. Очень мала и вероятность их столкновения с частицами газа в трубке.

Для их “улавливания” внутренняя поверхность трубки счетчика Гейгера-Мюллера покрывается металлом с высоким атомным числом. Но, к сожалению, даже в этом случае, эффективность счетчика не превышает 1-2%.

Счетчик типа ZP1320 в схеме рис. 1 [1] подключается к контактам колодки К1. Собственно вся “электронная” часть схемы содержит три функциональных блока:

  • генератор на основе микросхемы IC1;
  • повышающий трансформатор TR1 и выпрямитель-умножитель напряжения на диодах D1 ...D5;
  • индикаторную часть на микросхеме IC2.

Микросхема интегрального таймера IC1 типа NE555 включена как мультивибратор. Ее выходным сигналом управляется ключевой транзистор Т2. Трансформатор TR1 - повышающий.

В первоисточнике [1] его тип не указан, но отмечено, что был применен маломощный сетевой трансформатор 230 В / 6 В, включенный “наоборот”. Переменное (импульсное) напряжение повышающей обмотки трансформатора TR1 выпрямляется и умножается многозвенным выпрямителем-умножителем на диодах D1...D5 и конденсаторах С5...С9.

Регулируя положение движка подстроечного сопротивления Р1 изменяют смещение на базовом переходе транзистора Т1, что, в свою очередь, приводит к изменению смещения на базе выходного транзистора Т2 преобразователя напряжения схемы.

Кроме указанного на схеме рис. 1 типа счетчика Гейгера-Мюллера (ZP1320) можно использовать и другие типы. Так, в [1] приводилась фотография отечественно счетчика СИЗВГ.

При этом надо учесть, что разные типы счетчиков требуют и различного напряжения их питания. Для его регулировки (от 100 В до 1000 В) в схеме и было предусмотрено подстроечное сопротивление Р1.

На микросхеме IC2 типа NE555 выполнен ждущий генератор. Он запускается очень короткими импульсами с нагрузки счетчика Гейгера-Мюллера - R10.

Выходные импульсы IC2 в схеме рис. 1 [1] предполагалось подавать для подсчета за выбранный промежуток времени на микропроцессор. Отечественные радиолюбители для упрощения могут решить эту проблему иначе - самостоятельно подсчитывать количество импульсов, воспроизводимых громкоговорителем, за 20...60 секунд (по секундомеру).

Кстати, по этому принципу работали и некоторые простейшие бытовые дозиметры, выпускавшиеся много лет назад. Но можно, естественно, и “автоматизировать” этот процесс. В заключение обозрения публикации [1] хотелось бы обратить внимание читателей на один момент. Возможно, он заинтересует радиолюбителей.

Для этого обратимся к упрощенному изображению части основной схемы прибора - рис. 2.

Упрощенная часть схемы

Рис. 2. Упрощенная часть схемы.

Общеизвестно, что напряжение, подаваемое на вход TR (вывод 2) микросхемы IC2, не должно превышать величины напряжения питания этой микросхемы, т.е. +5 В.

При питании счетчика Гейгера-Мюллера напряжением до 1000 В потенциал на резисторе R10, как его нагрузке, возможно в какие-то моменты может будет стремиться превысить этот уровень.

Для защиты входа TR этой микросхемы с напряжением питания 5 В в схеме рис. 1 был предусмотрен диод D6. Если напряжение на резисторе R10 не превышает 5 В, то этот диод заперт обратным смещением и на работу схемы не влияет, но, как только входной сигнал этого входа микросхемы будет стремиться превысить этот потенциал, диод отпирается и ограничивает напряжение входа на уровне 5 В.

Так предусматривал разработчик схемы. С целью повышения надежности защиты входа TR микросхемы IC2, возможно, будет целесообразным произвести доработку схемы согласно рис. 3.

Доработка схемы

Рис. 3. Доработка схемы.

Стабилитрон D8 совместно с резистором R12 будет выполнять стандартную функцию ограничителя амплитуды на входе TR микросхемы IC2.

Уровень ограничения в данном случае выбран 4,3 В (при напряжении питания микросхемы 5 В). Диод D6 из схемы изымать не стоит. Его применение только повышает надежность защиты входа TR микросхемы IC2.

Е. Яковлев. РМ-09-17.

Литература: 1. Gaiger-Muller pocitac. - Amaterske RADIO, 2010, №5, S. 9-10.

2 57 Радиометры
счетчик Гейгера радиометр радиация измеритель
Написать комментарий:

cashback