Измерительные головки

  Все рассмотренные ниже радиационные головки выполнены по принципиальной схеме, приведенной на рис. 66.
Высокое напряжение, нужное для питания счетчика Гейгера, формируется подобно тому, как это сделано в описанных выше приборах. Отличие лишь в том, что здесь напряжение питания блокинг-генератора стабилизировано. Стабилизатор выполнен на транзисторах VTl и VT2 и стабилитроне VD4, работающем на микротоках. Напряжение на выходе стабилизатора +6 В.
На микросхеме DDl построен формирователь, преобразующий высокоимпедансный импульс напряжения, возникающий на аноде счетчика Гейгера в момент его возбуждения ионизирующей частицей, в прямоугольный импульс длительностью ti.Mii = 0,7 • RlO • С7 = 0,7 • 120 • 10' • 4700 ¦ IO'12 = 0,4 мс на низкоомном выходе, который может быть передан без заметных искажений по длинной проводной линии.



Измерительные головки продуктового дозиметра отличаются лишь счетчиками Гейгера (СБТ10, СИ8Б или блок из шести СБМ20), конфигурацией печатной платы, конструкцией корпуса и измерительной кюветы. В остальном они идентичны.
Почти все резисторы МЛТ-0,125 (R7 — КИМ-0,125). Конденсаторы: Cl, С7 — КМ-6 или К10-17-26; С2 — Gloria или любой другой габаритами 06 х 13 мм; СЗ — К50-40; С4 — К73-9; С5 — КД-26; С6 - К53-30.
Обмотка I трансформатора Tl содержит 420 витков провода ПЭВ-2-0,07, обмотка II — 6 витков провода диаметром 0,15...0,2 мм в произвольной изоляции, обмотка III — 2 витка тем же проводом. Технология изготовления трансформатора и особенности его монтажа описаны выше (см. рис. 16).
Счетчик СБТ10 — лучший счетчик Гейгера для продуктового лизиметра. Печатная плата для головки с этим счетчиком (ее изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм) показана на рис. 67 (а — монтажная ее сторона, б — размещение деталей). Монтаж производят как обычно (см. рис. 12—14).
Корпус головки склеивают из листового ударопрочного полистирола толщиной 2 мм (рис. 68). Корпус имеет внутреннюю перегородку, к одной стороне которой крепят счетчик Гейгера, к
Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик CBTlО
Рис. 67. Печатная плата головки под счетчик CBTlО


другой — винтом М2 к стойке А — смонтированную и вставленную в пазы С плату. Габариты корпуса: в плане — 93 х 73 мм (ширина самого счетчика — 68 мм), высота корпуса — 57 мм. Расстояние между обрезом корпуса и самим счетчиком не должно превышать I...2 мм. С внешней стороны на корпус наклеивают полоски полистирола (А на рис. 69), которыми он будет опираться на выступы В на измерительной кювете.
Счетчик СБТ10 имеет 10 отдельных секций. Ho поскольку в продуктовом дозиметре он не будет работать на предельных скоростях, то к выводам 1—10 припаивают объединяющую его аноды тонкую проволочку. Вывод II счетчика (катод) соединяют с нуль- фольгой платы.
Линией, связывающей измерительную головку с анализирующим блоком, может служить любой достаточно мягкий трехжиль-

Рис. 68. Конструкция головки
Рис. 68. Конструкция головки
alt="" />ный кабель. Его нетрудно изготовить и самому. В снятую с какого-либо провода экранирующую оплетку вводят два многожильных провода в тефлоновой изоляции, и все это вводят в виниловую трубку подходящего диаметра.
Измерительную кювету изготавливают из того же листового полистирола, что и корпус головки (рис. 69).
В плане она имеет те же размеры — 93 х 73 мм. Глубина кюветы должна быть не менее 25 мм.
В процессе измерения головка будет стоять на кювете, опираясь на В — наклеенные на ее бока полоски полистирола. В кювете такой конструкции нетрудно выгладить поверхность продукта, срезав его излишки, например, линейкой.

Счетчик СИ8Б по эффективности почти не уступает счетчику СБТ10. Этот счетчик также имеет большое слюдяное «окно», но поскольку он круглый, то соответствующую форму имеет печатная плата этой головки и ее корпус.
Хотя принципиальная схема головки изменений не претерпела, логические элементы микросхемы DDl здесь включены по-другому (рис. 70).
Печатную плату изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 72, а показана монтажная ее сторона, на рис. 72, б — размещение деталей.
В плату с двух сторон впаивают четыре гнезда под 2,5-мм штыри от подходящего разъема (два штыря в СИ8Б — холостые). Их достаточно и для механического крепления счетчика.
Корпус головки изготавливают из круглой коробки, имеющей внутренний диаметр не менее 81 мм и глубину 37 мм (рис. 71). Полностью смонтированная плата со вставленным счетчиком крепится тремя длинными (gt;15 мм) винтами М2,5.
Диаметр измерительной кюветы должен быть примерно равен диаметру корпуса головки (больше диаметра счетчика и не больше диаметра корпуса). На корпус и на кювету должны быть наклеены








опоры, фиксирующие зазор между корпусом и срезом кюветы в пределах I.„2 мм, подобно тому как это сделано в предыдущей конструкции.
Счетчик СБМ20 также может быть использован в продуктовом дозиметре. Правда, для компенсации относительно невысокой его радиационной чувствительности потребуется использовать несколько таких счетчиков. К сожалению, резкое снижение чувствительности металлических счетчиков в области мягких р-излучений ничем не может быть компенсировано.
Плата, на которой устанавливают шесть счетчиков СБМ20, показана на рис. 73. Ее изготавливают из одностороннего фольгиро- ванного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.
Электронную часть головки размещают на другой плате (изменения в принципиальной схеме, показанные на рис. 70, относятся и к ней). Ее изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 74 показана монтажная ее сторона (а) и размещение деталей (б).
Щ ©
©
©
©
Щ






Электронную плату устанавливают на плату счетчиков на четырех трубчатых опорах А высотой 14 мм и крепят винтами М2,5 х 16 мм. Собранный блок устанавливают в корпус на опорах В (рис. 75) и крепят четырьмя винтами М2,5 х 10 мм. Материал корпуса — листовой ударопрочный полистирол толщиной 2 мм.
Анализирующий блок
Его принципиальная схема приведена на рис. 76. Основа блока — пятиразрядный счетчик, выполненный на микросхемах DD2-DD6. Состояние четырех его младших разрядов отображается на жидкокристаллическом табло HGl как обычно — четырьмя десятичными символами, а состояние старшего (счетчика DD6) — в двоичном коде на децимальных точках (заметим, что такая не слишком наглядная его индикация потребуется лишь при калибровке прибора — при обычных измерениях счетчик DD6 почти всегда остается в нулевом состоянии).




Тактовый генератор анализатора, работающий на частоте кварцевого резонатора ZQl, выполнен на микросхеме DDl. На ее выходе ТЗ (выв. 15) формируются прямоугольные импульсы, следующие с частотой 128 Гц. Они используются для управления жидкокристаллическим табло. С выхода F (выв. 11) снимаются импульсы, следующие с частотой 1024 Гц, которые необходимы для формирования звукового сигнала. С выхода M (выв. 10) — импульсы, период следования которых — I мин (первый фронт — переход их из 0 в I — появляется через 39 с после сброса DDl).
Измерительный интервал формирует счетчик DD8: сигнал I на его выходе 32 (выв. 12) появится через 31 мин 39 с после общего сброса системы. Это поведет к тому, что, во-первых, сигналом 0 на входе 12 DD9.1 будет остановлен дальнейший счет в DD2-DD6, а во-вторых, сигнал I на входе 2 DD9.4 разрешит возбуждение акустической головки BAl. То есть, прибор зафиксирует результат измерения и пригласит ознакомиться с ним.
В том случае, если активность у измеряемого продукта будет чрезмерно высока (чрезмерно — для прибора, поскольку максимальное число, которое может быть на его табло, — 159 999), на выходе 16 DD6 возникнет сигнал I, что приведет к немедленному включению тревожного красного светодиода HLl и звукового сигнала.
Общий сброс системы и начало нового цикла измерения осуществляют нажатием кнопки SBl (на входах R всех счетчиков дозиметра возникает «единичный» импульс длительностью tc5p = 0,7 • R4 • СЗ = 0,7 • 100 • IO3 • 0,1 • IO'6 = 7 мс).
На стабилитроне VDl, работающем I? режиме микротоков, и операционном усилителе DAl собрано пороговое устройство, включающее светодиод HL2 при снижении напряжения питающей батареи до уровня +6,3...6,5 В (это минимальное напряжение на входе стабилизатора измеряющей головки, при котором напряжение на его выходе остается неизменным).
Печатную плату анализирующего блока изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной .2 мм. На рис. 77, а она показана со стороны печатных проводников, на рис. 77, б — со стороны деталей. Почти вся фольга под деталями используется в качестве «земли», и лишь ее часть под ЖКИ табло (иа рис. 77, б эта часть выделена прямоугольником с подштриховкой) используется для формирования нужных здесь проводников.

Рис. 77, а. Печатная плата анализирующего блока
Рис. 77, а. Печатная плата анализирующего блока


Передней панелью прибора служит пластина размером 122 х 92 мм, изготовленная из ударопрочного полистирола толщиной 2,5 мм (рис. 78), к которой приклеена перегородка для «Корунда» и стойка с запрессованным в нее металлическим вкладышем, имеющим резьбу под винт М2.
В передней панели делают вырез диаметром 30 мм под пьезоизлучатель ЗП-1 или ЗП-22, к которому снаружи приклеивают декоративную решетку В. Против табло в панели делают примо-

Рнс. 77, б. Печатная плата анализирующего блока
Рнс. 77, б. Печатная плата анализирующего блока


угольный вырез, к которому приклеивают сужающуюся бленду А, нижний срез которой, во избежание повреждения табло, должен немного до него не доходить. На рисунке не показаны отверстия под светодиоды HLl, HL2 и кнопку SBl — их уточняют по месту. На передней панели монтируют и выключатель SAl. Его крепят короткими винтами М2 (резьба в панели).
Полностью смонтированную плату вводят в пазы — короткие полистироловые полоски, приклеенные к выгородке, — и крепят к стойке единственным винтом М2.

Рис. 78. Передняя панель дозиметра
Рис. 78. Передняя панель дозиметра


Корпусом анализирующего блока служит коробка стандартного размера 125 х 95 х 23 мм (автор использовал коробку из-под шашек), в боковой части которой делают отверстие для пропуска трехжильного кабеля, соединяющего блок с измерительной головкой.
В правильно собранном приборе остается лишь выставить напряжение питания блокинг-генератора в измерительной головке: подбором сопротивления резистора R5 (см. рис. 66), его устанавливают в пределах +6...6,2 В. Светодиод HL2 должен включаться при снижении напряжения питания до U„„r = +6,4...6,6 В. Этот порог устанавливают подбором сопротивления резистора R8 или R6 (см. рис. 76).
Собранный прибор необходимо откалибровать, то есть как-то связать его показания с радиоактивностью находящегося в кювете продукта. Сделаем это, не прибегая к посторонней по
мощи
              Ссылки на недостаточную корректность радиационных измерений самодельными приборами — обычная претензия профессионалов. Ho трудно поверить, что их и на самом деле заботят возможные ошибки (кстати, радиолюбительский дозиметр если и ошибется, то в сторону недооценки истинного загрязнения). Лишить человека возможности оценивать радиационное загрязнение самостоятельно, помешать ему в этом своей обязательной «помощью», отбить охоту заниматься конструированием соответствующей аппаратуры наукообразной экспертизой — не это ли истинная цель?
Метод измерения, которым мы воспользуемся, называется измерением «в толстом слое». Его идея состоит в том, что в достаточно толстом слое продукта ионизирующее излучение из нижних его слоев, будучи поглощенным верхними, уже мало что будет значить'.
Поставим измерительную головку на пустую или наполненную водой (радиационно чистой, разумеется) кювету и выполним одно за другим не менее десяти измерений. Вычислим N(tgt; — среднее значение полученных величин, а по отклонениям каждого измерения от N(tgt; — среднюю квадра тичную ошибку[XXXIX] измерения ANllv
Итак, имеем Ntt, ± ANtp, где Ntp — число, соответствующее уровню естественного радиационного фона, a ANtp — неточность определения Ntp, первопричиной которой является краткость замера.
В ходе эксперимента были получены следующие результаты;
Для дозиметра со              счетчиком СБТ10                            Иф = 3500,              ДЬтф = 60,
Для дозиметра со              счетчиком СИ8Б                            Ыф = 3203,              ДЫф = 52,
Для дозиметра со              счетчиками[XL] СБМ20              Ыф = 3370,              ДЫф = 60.
Для оценки радиационной чувствительности прибора нам потребуется образцовый источник радиации. В этом качестве используем вещество, богатое калием. Как уже указывалось, природная смесь изотопов калия содержит и калий-40 (0,0118%) — р-, у-излу- чающий радиоизотоп с периодом полураспада свыше миллиарда лет. Его высокая и стабильная активность, отнесенная ко всей массе калия, составляет 29 600 Бк/кг. Именно это обстоятельство и позволяет использовать химическое соединение с известным и достаточно большим «долевым» содержанием калия в качестве тест-объекта при калибровке такого рода измерительных приборов. Вот некоторые из таких веществ: KCl — хлористый калий, его активность CKci — 15 700 Бк/кг; KBr — бромистый калий, Сквг= 9700 Бк/кг; K2CO3 — углекислый калий (поташ), Ckco= 16 800 Бк/кг. Все, разумеется, без кристаллизационной и адсорбированной воды.
Заполним измерительную кювету до краев образцовым излучателем (излишки снимем линейкой), например, бромистым калием, и выполним ряд измерений. После усреднения результатов и вычисления средней квадратичной ошибки будем иметь No+KBr± ANlt;jnK.Br- В результате эксперимента получено:
Дозиметр со счетчиком СБТ10              Ncjgt; t-квг= 31570, ANcjgt; + KBr = 120,
Дозиметр Co счетчиком СИ8Б              Ыф + квг= 25512, ДНф + квг= 140,
Дозиметр со счетчиками СБМ20 ....Nlt;jgt; + квг= 18140, ДИф + квг= HO-
Определим радиационную чувствительность прибора, К = CKBr/(No + квгг ~ Nq,):
Дозиметр со счетчиком СБТ10. . К = 9700/(31570 - 3500) s 0,35 Бк/кг ипм.
Дозиметр со счетчиком СИ8Б . . . К = 9700/(25512 - 3203) s 0,44 Бк/кгипм.
Дозиметр со счетчиками СБМ20 . К = 9700/(18140 - 3370) s 0,67 Бк/кгипм.
Оценим погрешность измерения активности слабых излучателей, К ¦ AN0:
В дозиметре с счетчиком СБТ10              0,35 ¦ 60=20 Бк/кг,
В дозиметре с счетчиком СИ8Б              0,44 • 52=23 Бк/кг,
В дозиметре со счетчиками СБМ20              0,67 • 60г40 Бк/кг.
Таким образом, зафиксировав Nnpo,., — показание дозиметра, имеющего, например, головку со счетчиком СИ8Б, в кювете которого находится исследуемый продукт, и N0-уровень фона «на сегодня», и вычислив их разность, например, NnpaI-NtJ,= 1000, мы установим, что расчетное радиационное загрязнение продукта составляет К( Nnpra ~ N0) = 0,44 • 1000 = 440 Бк/кг, а действительное отличается от расчетного не более, чем на К • 2лИф = +46 Бк/кг.
Такай точность для бытового продуктового дозиметра вполне достаточна. Ho ее можно увеличить. Один из способов состоит в гом, что измерения проводят в условиях пониженного радиационного фона. Например, под землей на глубине 30...40 м. Пониженный фон можно создать и лишь в объеме самого измерительного блока, поместив головку с исследуемым продуктом в толстостенный свинцовый контейнер. Разумеется, и подземелье, и свинец должны быть радиационно чистыми.
Точность измерений может быть увеличена и за счет их числа. Сделав п измерений, мы увеличим его точность в -In. Этот способ особенно пригоден в быту, где человек не стеснен во времени. К тому же саму процедуру измерений вряд ли можно отнести к трудоемкой: прибор лишь изредка приглашает пользователя ознакомиться с возникшим на табло результатом очередного измерения.
Ho, повторим еще раз, в увеличении точности прибора нет особой нужды: для обнаружения «грязного» продукта и аргументированных претензий' к службам, взявших на себя труд заботиться о здоровье населения, она вполне достаточна...
...Если, конечно, мы не забудем о калии, входящем в те же самые продукты питания. Ho это естественная их радиоактивность, которую следует лишь учитывать. В приложении 8 (табл. П8.1) приведена «калиевая» радиоактивность многих пищевых продуктов. Из полученных результатов измерений ее нужно, конечно, вычесть.
А если радиоактивность, например, какао оказалась равной 200 Бк/кг, го эго значит, что продукт фальсифицирован. Ведь только «калиевая» радиоактивность какао должна быть не менее 700 Бк/кг.
Конечно, такой продуктовый дозиметр сможет оценить и те негласные «нормы», которыми заинтересованные организации покроют следующую радиационную аварию. Так, как они это уже делали:
«...Когда в критические дни начала мая 1986 года в сто раз увеличился радиоактивный фон в воде Киевского водохранилища, Минздрав, Минводхоз и Госкомгидромет СССР туг же повысили в сто раз нормы предельно допустимой концентрации и заявили, что все соответствует нормам и поводов для тревоги нет» (Комсомольская правда. 1989. 5 мая).
Ho нет нужды обращаться даже не к столь отдаленному прошлому:
«...Вчера сотрудники Службы радиационно-аварийных работ Moc- HПО «Радон» на семи столичных рынках Западного, Юго-Западного и Северо-Восточного округов изъяли 155 кг радиоактивной черники. Самый высокий показатель заражения ягод составлял 2000 беккере- лей на I кг при норме 40 беккерелей. Черника была отправлена на спецполигон для захоронения вместе с другими радиоактивными отходами. Ho словам продавцов, она была привезена из Тверской и Владимирской областей, а также из Белоруссии...» (Табагари Т. Конфискована радиоактивная черника// Известия. 2001. 3 июля).
Такую публикацию нельзя было оставить без внимания... Однако измерения, выполненные автором, не могли ни подтвердить ее. ни опровергнуть: купленная им на разных рынках черника оказалась радиационно чистой... 
<< | >>
Источник: Виноградов Ю. А.. Ионизирующая радиация: обнаружение, контроль, защита. 2002

Еще по теме Измерительные головки:

  1. ПРОВЕРОЧНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МУНИЦИПАЛЬНЫЕ ФИНАНСЫ»
  2. ЛЕКЦИЯ 11. РОССИЯ В ПЕРВОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЕ. ПОБЕДА ФЕВРАЛЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ. 1914 - 1917 ГГ. В.М. ГОЛОВКОВ
  3. Швецкая В. Мч Головко Н. А.. Бухгалтерский учет: Учебник для студентов средних специальных учебных заведений. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°». — 416 с., 2008
  4. Обработка заготовки грифа
  5. Обработка заготовки грифа
  6. «Водяной» дозиметр
  7. Украшения инструментов из пластмасс и перламутра
  8. УКРАШЕНИЯ, ИСКУССТВА И РЕМЕСЛА
  9. Отделка инструмента
  10. Глава 4. РЕБЕНОК РОДИЛСЯ: ЧТО НУЖНО ДЕЛАТЬ С САМОГО НАЧАЛА
  11. Приложение 9. Лазерный канал связи
  12. Технологический процесс серийного изготовления балалаек
  13. Изготовление грифа и крепление его к корпусу инструмента
  14. Лошадь (табл. 15—20)
  15. Глава 2. Развитие движений