Детектор радиации своими руками

Что такое дозиметр

дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик. Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение.

Я думаю, все согласятся, что щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов. Дозиметр — на самом деле очень простой прибор, нам нужен чувствительный элемент, в нашем случае трубка Гейгера, питание для неё, обычно около 400V постоянного тока и индикатор, в простейшем случае это может быть обычный динамик.

Как сделать счетчик гейгера своими руками.

Когда ионизирующее излучение ударяется о стенку счётчика Гейгера и выбивает из неё электроны, оно заставляет газ в трубке стать проводником, поэтому ток идёт прямо на динамик и заставляет его щелкать, если вам интересно, то в сети можно найти гораздо лучшее объяснение. Щелки — не самый информативный индикатор, тем не менее, у него есть возможность оповещать об увеличении радиационного фона, но подсчет радиации при помощи секундомера для более точных результатов — штука довольно странная, поэтому я решил добавить устройству немного мозгов.

Будет интересно Как проверить исправность симистора

Описание работы дозиметра на счетчике Гейгера СБМ-20

Питание схемы дозиметра осуществляется всего от одной лишь батарейки на 1,5 вольта, так как ток потребления не превышает 10 мА. Но поскольку рабочее напряжение датчика радиации СБМ-20 составляет 400 вольт, то в схеме применен преобразователь напряжения позволяющий увеличить напряжение с 1,5 вольт до 400 вольт

В связи с этим следует соблюдать крайнюю осторожность при налаживании и использовании дозиметра!

Повышающий преобразователь дозиметра – не что иное как простой блокинг-генератор. Появляющиеся импульсы высокого напряжения на вторичной обмотке (выводы 5 – 6) трансформатора Тр1, выпрямляются диодом VD2. Данный диод должен быть высокочастотным, поскольку импульсы достаточно короткие и имеют высокую частоту следования.

Если счетчик Гейгера СБМ-20 находится вне зоны радиационного излучения звуковая и световая индикация отсутствует, поскольку оба транзистора VT2 и VT3 заперты.

При попадании на датчик СБМ-20 бета- или гамма- частиц происходит ионизация газа, который находится внутри датчика, в результате чего на выходе образуется импульс, который поступает на транзисторный усилитель и в телефонном капсюле BF1 раздается щелчок и вспыхивает светодиод HL1.

Вне зоны интенсивного излучения, вспышки светодиода и щелчки из телефонного капсюля следуют через каждые 1…2 сек. Это указывает на нормальный, естественный радиационный фон.

При приближении дозиметра к какому-либо объекту, имеющему сильное излучение (шкале авиационного прибора времен войны или к светящемуся циферблату старых часов), щелчки станут чаще и даже могут слиться в один непрерывный треск, светодиод HL1 будет постоянно гореть.

Так же дозиметр снабжен и стрелочным индикатором — микроамперметром. Подстроечным резистором производят подстройку чувствительности показания.

Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем

Мощность: 800 Вт, температура: 100…480 градусов, поток возду…

Подробнее

Как правильно выбирать

Чтобы точно ответить на вопрос, какой счетчик Гейгера лучше выбрать, необходимо рассматривать конкретные условия его применения и основные технические параметры:

• Чувствительность – рассматривается как соотношение числа импульсов, задаваемых излучением, и количества микрорентген, выделяемого эталонным источником (имп./мкР). Скорость счета может измеряться и в импульсах за 1 сек. (имп./сек.).
• Параметры площади, сквозь которую проходят частицы (см2). При ее большей величине количество улавливаемых частиц возрастает.
• Рабочее напряжение. Его типичное значение составляет 400 В.
• Ширина рабочей характеристики как расхождение между уровнем напряжения искрового пробоя и его значением в точке выхода на «плато». Стандарт – 100 В.
• Наклон рабочей характеристики – допустимая статистическая ошибка при подсчетах (около 0,15%).
• Рабочая температура (от -50 до +70 градусов).
• Ресурс – максимальное число замеряемых импульсов до появления ошибки.
• Мертвый период, когда проводится ток при срабатывании.
• Собственный фон – излучение деталей устройства.
• Диапазон возможной регистрации – спектр воспринимаемых фотонов и частиц.

Счетчик Гейгера является достаточно полезным устройством, которое используется в работе дозиметров при оценке параметров среды. Существуют разные модели с определенными техническими характеристиками. Они предназначены для регистрации гамма-фотонов, а также альфа и бета-излучения.

Из чего состоит дозиметр.

Часто задаваемые вопросы

Чем отличается счетчик Гейгера от дозиметра?

Счетчик Гейгера – это деталь, датчик ионизирующего излучения в дозиметрической аппаратуре. Дозиметр – прибор, определяющий накопленную дозу ионизирующего излучения. Радиометр – прибор, показывающий мощность дозы ионизирующего излучения в данный момент времени в данной точке.

Почему счетчик Гейгера трещит?

Электрические импульсы во внешней цепи, которые возникают при вспышке разряда, усиливаются. Именно их и регистрирует магнитный счетчик. Число таких импульсов зависит от уровня радиации и, соответственно, напряжения на его электродах. Чем выше радиация, тем сильнее треск.

Какие частицы регистрирует счетчик Гейгера?

Счетчик Гейгера способен регистрировать гамма-частицы и бетта-частицы так как остальные не могут проникнуть в счетчик и вызвать ионизации аргона. внутри счетчика.

Особенности измерения альфа, бета и гамма излучений

Теперь разберем разновидности излучений, которые можно измерять с помощью дозиметра или индикатора радиоактивности. Для человека в быту интерес представляют альфа, бета и гамма излучения. Только некоторые приборы могут похвастаться чувствительностью к трем видам излучений. К сожалению, в большинстве дозиметров, чтобы измерить альфа- или бета- излучение, необходимо проводить предварительные процедуры или замеры радиации. Из всей массы дозиметрических приборов, нужно выделить дозиметр RADEX RD1008, который может одновременно измерять два вида излучений, бета- и гамма . В приборе RADEX RD1008 применяются два датчика радиации, один БЕТА-2 чувствителен к альфа-, бета- и гамма излучениям, а второй БЕТА-2М только к гамма- излучению.

Следует помнить, что наиболее опасным считается гамма излучение. При этом и обнаружить его легче. Чтобы проверить на радиацию объект или предмет правильно и максимально точно, нужно прибор подносить как можно ближе к объекту, почти вплотную. Необходимо также следить, чтобы дозиметр не “испачкался”, например, если пыль или другой мелкодисперсный объект исследований будет с повышенным уровнем радиоактивности, и он попадёт незаметно на корпус дозиметра, тогда показатели будут неверными.

Как же определить альфа излучение? Измерение уровня радиации альфа- излучения удобнее всего осуществлять с помощью прибора RADEX RD1008, поскольку в нем предусмотрен датчик радиации, который чувствует альфа- излучение. Для этого нужно воспользоваться самой обычной бумагой, сначала произвести измерения накрыв объект листком бумаги, а потом провести измерение того же объекта без бумаги. Дело в том, что бумага останавливает альфа частицы. Если в ходе измерения вы выявили большую разницу в полученных показателях, то это означает наличие существенного количества альфа частиц в образце.

Как быстро найти радиоактивный предмет?

Если прибор фиксирует повышенный уровень радиации, значит, есть и источник радиации. Как выявить радиоактивный предмет? Для поисковой задачи идеально подходит дозиметр RADEX ONE, поскольку у него есть специальный режим измерения СРМ, в котором фиксирует количество радиоактивных частиц, а не делает пересчеты и не просчитывает среднее значение. Поэтому прибор быстро реагирует на малейшие изменения показателей радиоактивности, при попадании в аномальную зону. Наиболее удобно проводить измерение радиации с включенным звуковым сигналом в режиме поиска. Для того чтобы его включить, следует:

1. зайти в меню, выбрать нужный режим, в данном случае это будет «CPM»;
2. подтвердить функцию с помощью кнопки «выбор».

Искать место расположения источника излучения нужно перемещая включенный прибор над поверхностью исследуемого объекта. При этом ориентироваться стоит на частоту звуковых сигналов (в настройках меню: порог – отключен, звонок – включен). Чем ближе вы приближаетесь к источнику, тем частота будет возрастать, а по мере удаления – убывать.

Определяем уровень радиации в продуктах питания

Что касается продуктов питания, то источниками радиоактивного излучения могут быть дикорастущие ягоды, грибы и растения. За счет особой пористой структуры именно грибы способны особенно быстро накапливать радиацию в больших количествах

Всем грибникам необычайно важно иметь дозиметр при каждом походе в лес

Если выявлено превышение дозы хотя бы на 50% больше естественного фона, то лучше пройти мимо. Подобные измерения можно производить на рынке или в магазине. Для определения уровня радиации продуктов питания, нужно только приблизить включённый дозиметр к объекту исследования на расстояние около 1 см. Если приходится иметь дело с жидкостью, то исследование нужно проводить над открытой поверхностью жидкости. Нужно следить, чтобы вода не попала на прибор. Для этого можно использовать полиэтиленовый пакет, но не больше одного слоя.

Какой дозиметр выбрать

Чтобы определиться какой дозиметр выбрать, нужно понять, кокой вид радиации для человека представляет опасность и что желательно контролировать в повседневной жизни.

Все виды радиации опасны, но в бытовой сфере и окружающей нас среде, можно столкнуться с действием в основном трех видов радиации — это бета, гамма и альфа излучение. Наибольшую опасность представляет альфа излучение, так как оно наносит живой ткани наибольший урон. Но зарегистрировать альфа излучение сложнее всего, потому что для его измерения, дозиметр должен быть поднесен вплотную к источнику излучения, так как альфа излучение распространяется в пространстве на небольшие расстояния в пределах 2-3 см. Дозиметры способные зарегистрировать альфа излучение, должны иметь отдельный датчик в дополнении к датчику Гейгера-Мюллера. Обычно это специальное окошечко в дозиметре, которое имеет сдвигаемую защитную крышку.

Если позволяют денежные средства, то лучше купить дозиметр способный измерять три вида радиации — бета, гамма и альфа излучение.

Если вы не хотите тратиться на покупку дорогого прибора, то можно приобрести дозиметр-радиометр, измеряющий бета и гамма излучение. Это неплохое начало и возможно поможет вам избежать серьезных проблем со здоровьем. Такой прибор отлично подойдет для измерения общего радиационного фона в помещении и вне его. С помощью данного дозиметра можно проверить на безопасность продукты питания, строительные материалы, автомобиль и любые другие бытовые вещи.

При выборе дозиметра следует обратить внимание на следующие характеристики:

тип используемого детектора — это основной параметр, влияющий на точность и функциональность прибора. Лучше если это будет газоразрядный детектор, например, счетчик Гейгера-Мюллера. Хуже если это полупроводниковый детектор.

виды измеряемой радиации — прибор может измерять как один вид радиации, так и несколько видов. При измерении нескольких видов радиации, измерения могут проводиться одновременно для различных видов излучений, или необходимо будет переключаться с одного вида излучения на другой. Самый простой и распространенный вид дозиметра — это измерение бета излучения. Но лучше, если дозиметр будет способен измерять три вида излучений — альфа, бета, гамма.

погрешность измерения — это величина, которая характеризует точность прибора. Чем меньше погрешность, тем выше точность прибора, соответственно тем он лучше и дороже. Для бытовых приборов погрешность обычно составляет ±25% или ±30%. Для профессиональных дозиметров погрешность уже будет меньше чем ±7%.

диапазон измеряемых величин — это максимальное и минимальное значение радиации, которое способен зарегистрировать прибор

Стоит обратить внимание лишь на нижний порог измерений, он не должен быть выше чем 0,05 мкЗв/ч. Максимально измеряемый уровень радиации у всех дозиметров достаточно высок.

поверка прибора — это отметка в паспорте дозиметра, что он проверен на заводе изготовителе и соответствует заявленным в паспорте техническим характеристикам и производит измерения с заданной точностью

Желательно, чтобы отметка о поверке была в паспорте. В крайнем случае, в паспорте изделия должна стоять отметка ОТК (отдел технического контроля) о приемке изделия.

Остальные характеристики дозиметра влияют на его удобство эксплуатации, внешний вид и выбираются исходя из личных предпочтений.

Для чего нужно покупать дозиметр?

Для чего нужно приобритать дозиметр в бытовых целях, каждый решает сам.

В качестве информации к размышлению, можно посмотреть сюжет любительской видео съемки в городе Крансодаре, который является одним из самых безопасносных городов России в отношении экологической обстановки. В простом лесном массиве, безобидные на вид предметы (7-я минута видео), излучают радиацию в миллионы раз превышающие безопасную норму. Находясь даже незначительное время в подобной зоне, можно получить дозу, которая с большой вероятностью приведет к крайне негативным последствиям для организма. К сожалению далеко не всегда, возле подобных объектов установлены занки «опасно радиация». Всему виной халатность и безответственность. Поэтому даже прогуливаясь в каком либо месте (фактически любом), человек может и не подозревать, что подвергается мощному радиационному воздействию. А потом удивляться, откуда берутся различные проблемы со здоровьем.

Немного из истории радиации

В 1895 году были открыты рентгеновские лучи. Год спустя была открыта радиоактивность урана, тоже в связи с рентгеновскими лучами. Ученые поняли, что они столкнулись с совершенно новыми, невиданными до сих пор явлениями природы. Интересно, что феномен радиации замечался несколькими годами раньше, но ему не придали значение, хотя ожоги от рентгеновских лучей получал еще Никола Тесла и другие работники эдисоновской лаборатории. Вред здоровью приписывали чему угодно, но не лучам, с которыми живое никогда не сталкивалось в таких дозах. В самом начале XX века стали появляться статьи о вредном действии радиации на животных. Этому тоже не придавали значения до нашумевшей истории с «радиевыми девушками» – работницами фабрики, выпускавшей светящиеся часы. Они всего лишь смачивали кисточки кончиком языка. Ужасная участь некоторых из них даже не публиковалась, по этическим соображениям, и осталась испытанием только для крепких нервов врачей.

Запуск и настройка измерителя

Напряжение на С4 должны быть в приемлемом диапазоне для работы Гейгера. Обычно около 400 В — будьте осторожны во время измерений! Если напряжение выходит за диапазон, то элементы С1 (частота преобразователя постоянного тока), и С3, R3, R4, R5 (обратная связь по напряжению преобразователя) могут быть скорректированы.

Счетчик Гейгера состоит из генератора высокого напряжения, трубки, усилителя и ждущего мультивибратора. Все четыре составляющие обозначены на схеме. Во второй части статьи мы расскажем, как подключить счетчик к USB-контроллеру и компьютеру.

Генератор высокого напряжения

Внимание! Высокое напряжение опасно для жизни, поэтому соблюдение техники безопасности обязательно. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением участкам электрической цепи

Перед началом работы с участками цепи всегда отключайте питание. Конденсаторы С4/С5 могут находиться под напряжением даже после отключения цепи от источника питания.

Генератор высокого напряжения состоит из генератора импульсов с частотой 50 Гц на микросхеме NE555 , транформатора, умножителя напряжения и стабилизатора. Если напряжение становится слишком высоким, стабилизатор гасит колебания в генераторе импульсов. Кроме того, диоды Зенера ограничивают напряжение до отметки в 55 0В. В схеме применен стандартный трансформатор 9 В/220 В, но для получения промежуточного напряжения используется первичная обмотка. Контролировать напряжение после трансформатора можно вольтметром с высоким импедансом или «тестовой отверткой».

Трубка Гейгера

Трубку можно приобрести на аукционе ebay за несколько евро или долларов. Подходят многие виды трубок, но напряжение нужно будет отрегулировать в соответствии с характеристиками выбранной модели, — обычно это 550-600 В. Сила тока в трубке ограничивается резистором с сопротивлением 10 МОм, но лучше подключить последовательно два резистора по 4,7 МОм или один резистор высокого напряжения.

Внимание! Не прикасайтесь к трубке, так как она работает под высоким напряжением!

Усилитель и ждущий мультивибратор

Для усиления поступающего из трубки сигнала используется обычный транзистор. Его эмиттер подсоединен к микросхеме 555 мультивибратора, для запуска которого достаточно даже очень короткого импульса. Выход микросхемы подсоединен к динамику, благодаря чему счетчик Гейгера привычно тикает. Также выход можно подключить к светодиодам или оптопаре, а ее, в свою очередь, — ко входу микроконтроллера.

Прикасаться к участкам цепи, находящимся перед оптопарой, опасно для жизни!

Соединение с микроконтроллером

Выход оптопары можно подсоединить к микроконтроллеру с поддержкой USB (идеально подойдет описанный на нашем сайте ). Вот так выглядит собранная цепь. USB-плата подключена к компьютеру.

Чтобы информация передавалась каждый раз, когда со счетчика поступает импульс, нужно изменить прошивку контроллера. Измерение промежутков между импульсами можно поручить как самому контроллеру, так и компьютерной программе.

Внеся изменения в файл user.c (из примера работы с USB) можно проверить состояние подключенного вывода микроконтроллера.

if(mUSBUSARTIsTxTrfReady())
{
while(PORTCbits.RC2);
mUSBUSARTTxRam(«Impulsion»);
start_up_state=0;
}

В данном обзоре приводится описание несложного и достаточно чувствительного дозиметра, регистрирующего даже незначительное бета- и гамма- излучение. В качестве датчика радиационного излучения выступает отечественный типа СБМ-20.

Внешне он выглядит как металлический цилиндр диаметром 12 мм и длинной около 113 мм. Его рабочее напряжение составляет 400 вольт. Аналогом ему может послужить зарубежный датчик ZP1400, ZP1320 или ZP1310.

Использование векторных резисторов

Собрать с векторными резисторами дозиметр своими руками (схема показана ниже) можно только на пару с сетевыми детекторами. На сегодняшний день приобрести их в магазине довольно сложно. Также следует учитывать, что данный товар в наше время стоит много, по сравнению с другими типами детекторов. Устанавливать резисторы необходимо только после закрепления проходного конденсатора. В некоторых моделях их припаивают две единицы. В таком случае отрицательное сопротивление цепи порой может дойти до 30 Ом. При этом точность измерений значительно страдает. Также на погрешность работы устройства может влиять емкость конденсаторов. Чаще всего они подбираются на 20 пФ. Всего этого достаточно, чтобы обеспечить модель отличной чувствительностью.

Далее, чтобы сделать дозиметр своими руками, устанавливается выпрямитель. Он в данном случае подходит резонансного типа. Однако позиционные модели также многими специалистами рассматриваются

На данном этапе очень важно рассчитать параметр электромагнитны помех. Чтобы уменьшить влияние окружающей среды, многие эксперты рекомендуют устанавливать в устройства электростатические блоки

Приобрести их в магазине можно довольно просто. Также есть возможность воспользоваться триггером небольшой мощности. Однако в этой ситуации отрицательное сопротивление в дозиметре может резко увеличиться. Чтобы частотные сдвиги не происходили часто, целесообразнее воспользоваться именно интегрированными триггерами.