Индикатор радиационного излучения

Стремление человека к экологически безупречной среде обитания немыслимо без технических средств контроля. Радиоактивность, получившую большое распространение, можно обнаружить и определить степень опасности только соответствующим измерительным прибором. Незнание населением истинного состояния окружающей среды приводит к беспокойству. Многие приборы, описанные в литературе, отличаются сложностью и применением в них дорогих, нередко дефицитных деталей. Решить эту проблему, не снижая технических требований, предъявляемых к дозиметрам индикаторной группы общего пользования, поможет несложный прибор, схема которого приведена на рис. 1. Источником его питания служит один гальванический элемент, например 343, потребляемый ток не превышает 15...20 мА. А так как прибор включается эпизодически, срок службы источника практически определяется длительностью его годности.

Предлагаемый индикатор радиоактивности состоит из преобразователя низковольтного источника питания с последующим умножением его для питания счетчиков Гейгера BD1, BD2 и светоизлучающего элемента VL2, узла преобразования импульсов, выделяющихся на нагрузках счетчиков и численной оценки их стрелочным индикатором РА1.

К недостатку устройства следует отнести отсутствие градуированной шкалы уровня радиоактивности, но для индикатора это не имеет существенного значения. Применение низковольтного источника питания позволило использовать преобразователь напряжения, предложенный Ю. Виноградовым в [1]. Но магнитопровод импульсного трансформатора Т2 описываемого прибора состоит из двух колец 2000НМ типоразмера К16Х10Х4.5, сложенных вместе. Его обмотка I содержит 8 витков провода ПЭЛШО 0,2, обмотка II — 3 витка ПЭЛШО 0,4, обмотка III — 500 витков ПЭЛШО 0,1 (по сравнению с рекомендацией в [1] увеличена на 80 витков). Сопротивление резистора R6 уменьшено до 6,2 кОм. Для пропитки обмоток трансформатора можно использовать церезин или шеллак.

С обмотки III трансформатора импульсное напряжение около 150 В через диод VD10, работающий как выпрямитель, и телефон BF1 поступает на анод тиратрона HL1. Одновременно это напряжение выпрямляется и умножается узлом на диодах VD5—VD9 и конденсаторах С6—С9, стабилизируется на уровне 390 В стабилитроном коронного разряда СГ301С-1 (VL1) и через фильтр R3C5 и резисторы Rl, R2 подается на аноды счетчиков Гейгера BD1 и BD2. Резистор R3 и конденсатор С5 образуют развязывающий фильтр в цепи питания счетчиков.

Стабилизация высокого напряжения необходима для того, чтобы счетчики работали в средней части их характеристики (плато).

Короткие разрядные импульсы, возбуждающиеся в цепях счетчиков ионизирующими частицами, через конденсаторы С3 и С4 поступают на управляющий электрод тиратрона HL1, а через конденсаторы С1 и С2 — на обмотку I трансформатора Т1, к обмотке II которого через выпрямитель VD1 — VD4 подключают (кнопкой SB 1.1) измерительный прибор РА1. В результате тиратрон ярко вспыхивает, телефон BF1 издает звук, напоминающий щелчок, а стрелка измерительного прибора отклоняется от нулевой отметки. Чем выше радиационный уровень, тем больше частота световых и звуковых сигналов и показание измерительного прибора.

Световая и звуковая сигнализация позволяют пользоваться устройством в темное время суток. Кнопка SB2 предназначена для, контроля напряжения источника питания — по соответствующей метке на шкале микроамперметра. Транзистор VT1 — германиевый. Конденсаторы, кроме С12—С14, типа КТК на номинальное напряжение не ниже 400 В. Оксидный конденсатор С12 должен быть с минимальным током утечки, напри- мер, серии К53-1. Его подбирают опытным путем, имея в виду, что увеличение его емкости приводит к запаздыванию на показание стрелки микроамперметра, а уменьшение — к качанию стрелки прибора. Диоды VD1—VD4 — германиевые, с минимальным прямым сопротивлением, VD5—VD10 — импульсные, на обратное напряжение не менее 150 В.

Емкость конденсаторов С1 и С2 может быть в пределах 15...1000 пФ. Для измерения малых полей, незначительно превышающих естественный фон, емкость этих конденсаторов должна быть не менее 15...18 пФ.

Трансформатор Т1 — понижающий с возможно малыми потерями в магнитопроводе, например, согласующий динамического микрофона, или переходной трансформатор малогабаритного транзисторного радиоприемника (отвод вторичной обмотки не используется) .

Микроамперметр РА1 — любой малогабаритный на ток полного отклонения стрелки 10...50 мкА (использование прибора на ток более 50 мкА нецелесообразно). Для карманного индикатора радиационного излучения подойдет измерительный прибор от фотоэкспонометра.

Кнопки SB 1 и SB2 без фиксации. их конструкции желательно просмотреть утопленную клавишу, что предотвратит срабатывание кнопок при ношении индикатора в кармане или сумке.

Конструкция и монтаж устройства произвольные — все зависит от наличия деталей и его предназначения. Но при любом варианте конструкции источник питания должен быть в отдельном отсеке.

На рис. 2 показан индикатор с выносным блоком счетчиков, который позволяет оценивать уровень радиационного загрязнения, например, шин автомобиля или других его агрегатов, расположенных низко, участков почвы. При таком конструктивном решении резисторы R1, R2 и конденсаторы С1 и С2 монтируют возле анодов счетчиков. Для соединения блока счетчиков с индикатором используют гибкий экранированный кабель длиной 80...100 см с разъемным соединителем на конце (на рис. 1 не показан). Экран кабеля служит общим проводником устройства.

Телефон (желательно высокоомный) и тиратрон МТХ-90 располагают на любой из стенок корпуса индикатора. Для исключения ложного свечения тиратрона следует использовать тренированный экземпляр или закрыть его дымчатым фильтром. Дело в том, что катод тиратрона покрыт цезием, который при ярком освещении вызывает фотоэффект, приводящий к произвольному срабатыванию индикатора.

В приборе можно использовать счетчики типов СТС, СБМ и другие, в том числе многосекционные, с рабочим напряжением 390 В. Включение более двух счетчиков не дает заметного эффекта, так как импульсы, поступающие на регистрирующий узел с разных счетчиков, совпадая по времени, будут суммироваться как один. Оптимальное число счетчиков для данного типа приборов — два.

Испытание устройства начинают С измерения напряжения на аноде стабилитрона VL1, используя для этого статический (конденсаторный) вольтметр. Здесь должно быть 390 В. Причиной отсутствия напряжения может быть ошибочная полярность включения обмоток трансформатора Т2 преобразователя. Без прибора убедиться в его работоспособности можно по реакции на естественный радиационный фон — стрелка микроамперметра должна колебаться возле нулевой отметки, а тиратрон и телефон фиксировать до 30 импульсов в минуту. В случае высокого уровня радиации стрелка микроамперметра будет фиксировать повышенное напряжение на конденсаторе С12 и даже зашкаливать, тиратрон светиться практически непрерывно, а звуковой сигнал телефона соответствовать частоте импульсов, создаваемых счетчиками индикатора.

Подбором резистора R5 стрелку микроамперметра устанавливают на конечное деление шкалы, соответствующую напряжению свежего элемента питания под нагрузкой. Снижение напряжения до отметки 1,2В укажет на необходимость замены источника питания.