Главная » Дозиметры
Призовой фонд
на июль 2017 г.
1. Осциллограф DSO138
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 200 руб.
От пользователей

Счетчик Гейгера - это просто

В связи с экологическими последствиями деятельности человека, связанной с атомной энергетикой, а также промышленностью (в том числе военной), использующую радиоактивные вещества как компонент или основу своей продукции изучение основ радиационной безопасности и радиационной дозиметрии становится сегодня достаточно актуальной темой. Помимо природных источников ионизирующего излучения с каждым годом все больше и больше появляется мест, загрязненных радиацией впоследствии человеческой деятельности. Таким образом, чтобы сохранить свое здоровье и здоровье своих близких необходимо знать степень зараженности той или иной местности или предметов и пищи. В этом может помочь дозиметр – прибор для измерения эффективной дозы или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени.

Прежде чем приступать к изготовлению (или же покупке) данного устройства необходимо иметь представление о природе измеряемого параметра. Ионизирующее излучение (радиация) – это потоки фотонов, элементарных частиц или осколков деления атомов, способные ионизировать вещество. Разделяется на несколько видов. Альфа-излучение представляет собой поток альфа частиц – ядер гелия-4, альфа-частицы, рождающиеся при радиоактивном распаде, могут быть легко остановлены листом бумаги, поэтому опасность представляет в основном при попадании внутрь организма. Бета-излучение – это поток электронов, возникающих при бета-распаде, для защиты от бета-частиц энергией до 1 МэВ достаточно алюминиевой пластины толщиной в несколько миллиметров. Гамма-излучение обладает гораздо большей проникающей способностью, поскольку состоит из высокоэнергичных фотонов, не обладающих зарядом, для защиты эффективны тяжелые элементы (свинец и т.п.) слоем в несколько сантиметров. Проникающая способность всех видов ионизирующего излучения зависит от энергии.

Для регистрации ионизирующего излучения в основном используются счетчики Гейгера-Мюллера. Это простое и эффективное устройство обычно представляет собой цилиндр металлический или стеклянный металлизированный изнутри и тонкой металлической нити, натянутой по оси этого цилиндра, сам цилиндр наполняется разреженным газом. Принцип работы основан на ударной ионизации. При попадании на стенки счетчика ионизирующего излучения выбивают из него электроны, электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. При достаточно большой напряженности поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счетчик резко возрастает.

Не все счетчики Гейгера могут регистрировать все виды ионизирующего излучения. В основном они чувствительны к одному излучению – альфа, бета или гамма-излучению, но часто так же в некоторой степени могут регистрировать и другое излучение. Так, например, счетчик Гейгера СИ-8Б предназначен для регистрации мягкого бета-излучения (да, в зависимости от энергии частиц излучение может разделяться на мягкое и жесткое), однако данный датчик так же в некоторой степени чувствителен к альфа-излучению и к гамма-излучению.

Однако, приближаясь все-таки к конструкции статьи, наша задача сделать максимально простой, естественно портативный, счетчик Гейгера или вернее сказать дозиметр. Для изготовления этого устройства мне удалось раздобыть только СБМ-20. Этот счетчик Гейгера предназначен для регистрации жесткого бета- и гамма излучения. Как и большинство других счетчиков, СБМ-20 работает при напряжении 400 вольт.

Основные характеристики счетчика Гейгера-Мюллера СБМ-20 (таблица из справочника):

Данный счетчик обладает относительно невысокими показателями точности измерения ионизирующего излучения, но достаточными для определения превышения допустимой для человека дозы излучения. СБМ-20 применяется во многих бытовых дозиметрах в настоящее время. Для улучшения показателей часто используется сразу несколько трубок. А для увеличения точности измерения гамма-излучения дозиметры оснащаются фильтрами бета-излучения, в этом случае дозиметр регистрирует только гамма-излучение, но зато достаточно точно.

При измерении дозы радиации необходимо учитывать некоторые факторы, которые могут быть важны. Даже при полном отсутствии источников ионизирующего излучения счетчик Гейгера будет давать некоторое количество импульсов. Это так называемый собственный фон счетчика. Сюда так же относится несколько факторов: радиоактивное загрязнение материалов самого счетчика, спонтанная эмиссия электронов из катода счетчика и космическое излучение. Все это дает некоторое количество «лишних» импульсов в единицу времени.

Итак, схема простого дозиметра на основе счетчика Гейгера СБМ-20:

Схему собираю на макетной плате:

Схема не содержит дефицитных деталей (кроме, естественно, самого счетчика) и не содержит программируемых элементов (микроконтроллеров), что позволит собрать схему в течении короткого времени без особого труда. Однако такой дозиметр не содержит шкалы, и определять дозу радиации необходимо на слух по количеству щелчков. Такой вот классический вариант. Схема состоит из преобразователя напряжения 9 вольт – 400 вольт.

На микросхеме NE555 выполнен мультивибратор, частота работы которого составляет примерно 14 кГц. Для увеличения частоты работы можно уменьшить номинал резистора R1 примерно до 2,7 кОм. Это будет полезно, если выбранный вами дроссель (а может и изготовленный) будет издавать писк – при увеличении частоты работы писк исчезнет. Дроссель L1 необходим номиналом 1000 – 4000 мкГн. Быстрее всего можно найти подходящий дроссель в сгоревшей энергосберегающей лампочке. Такой дроссель и применен в схеме, на фото выше он намотан на сердечнике, которые обычно используют для изготовления импульсных трансформаторов. Транзистор T1 можно использовать любой другой полевой n-канальный с напряжением сток-исток не менее 400 вольт, а лучше больше. Такой преобразователь даст всего несколько миллиампер тока при напряжении 400 вольт, но для работы счетчика Гейгера этого хватит с головой несколько раз. После отключения питания от схемы на заряженном конденсаторе C3 схема будет работать еще примерно секунд 20-30, учитывая его небольшую емкость. Супрессор VD2 ограничивает напряжение на уровне 400 вольт. Конденсатор C3 необходимо использовать на напряжение не менее 400 - 450 вольт.

Далее схема состоит из непосредственно самого счетчика Гейгера RO1 и цепи «озвучивания» импульсов счетчика.

В качестве Ls1 можно использовать любой пьезодинамик или динамик. При отсутствии ионизирующего излучения ток через резисторы R2 – R4 не протекает (на фото на макетной плате пять резисторов, но общее их сопротивление соответствует схеме). Как только на счетчик Гейгера попадет соответствующая частица внутри датчика происходит ионизация газа и его сопротивление резко уменьшается вследствие чего возникает импульс тока. Конденсатор С4 отсекает постоянную часть и пропускает на динамик только импульс тока. Слышим щелчок.

В моем случае в качестве источника питания используется две аккумуляторных батареи от старых телефонов (две, так как необходимое питание должно быть более 5,5 вольт для запуска работы схемы в силу примененной элементной базы).

Итак, схема работает, изредка пощелкивает. Теперь как это использовать. Самый простой вариант – это пощелкивает немного – все хорошо, щелкает часто или вообще непрерывно – плохо. Другой вариант – это примерно подсчитываем количество импульсов за минуту и переводим количество щелчков в мкР/ч. Для этого из справочника необходимо взять значение чувствительности счетчика Гейгера. Однако в разных источника всегда немного разные цифры. В идеальном случае необходимо провести лабораторные замеры для выбранного счетчика Гейгера с эталонными источниками излучения. Так для СБМ-20 значение чувствительности варьируется в пределах от 60 до 78 имп/мкР по разным источникам и справочникам. Так вот, подсчитали количество импульсов за одну минуту, далее это число умножаем на 60 для аппроксимации числа импульсов за один час и все это разделить на чувствительность датчика, то есть на 60 или 78 или что у вас ближе к действительности получается и в итоге получаем значение в мкР/ч. Для более достоверного значения необходимо сделать несколько замеров и посчитать между ними среднеарифметическое значение. Верхний предел безопасного уровня радиации составляет примерно 20 - 25 мкР/ч. Допустимый уровень составляет примерно до 50 мкР/ч. В разных странах цифры могут отличаться.

P.S. На рассмотрение этой темы меня подтолкнула статья о концентрации газа радон, проникающего в помещения, воду и т.д. в различных регионах страны и его источниках.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
IC1 Программируемый таймер и осциллятор
NE555
1 Поиск в FivelВ блокнот
T1 MOSFET-транзистор
IRF710
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Выпрямительный диод
1N4007
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD2 Защитный диод
1V5KE400CA
1 Поиск в FivelВ блокнот
C1, C2 Конденсатор10 нФ2 Поиск в FivelВ блокнот
C3 Электролитический конденсатор2.7 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C4 Конденсатор100 нФ1 400ВПоиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
4.7 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2-R4 Резистор
3 МОм
3 Поиск в FivelВ блокнот
L1 Дроссель3000 мкГн1 Поиск в FivelВ блокнот
Bat1 Источник питания9 В1 Не менее 5,5 ВПоиск в FivelВ блокнот
Ls1 Динамик1 Поиск в FivelВ блокнот
RO1 Счетчик ГейгераСБМ-201 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Теги:

Опубликована: 0 4
Я собрал 0 3
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 3 чел.

Комментарии (41) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+1
Smelter #
При 30 мкР/ч необходимо покинуть заражённую местность в течении 2-х месяцев. При 60 мкР/ч в течении 2-х недель. 600 Рентген в течении часа - ни один врач вам не поможет, есть время составить завещание. Доза излучения при флюорограмме, как раз 600 Рентген, только "светят" на Вашу грудную клетку в течении одной десятитысячной секунды. Т.е. получаете 6000 мкР/ч или годовую дозу естественного радиационного фона за один сеанс.
Ответить
+1

[Автор]
Gauss #
Интересная информация! Спасибо! Лучше ФГ не проходить без надобности!
Ответить
0
Владимр #
Smelter вы в каком году живете, где такие дозы взяли. При пленочной флюорографии на старых аппаратах один снимок 50% от годовой нагрузки, а как вы думаете почему флюорографию проходят раз в пол года? На современном оборудовании 1 снимок флюорографии это от 3 до 10 % годовой нагрузки. А вообще вместо того чтобы делать снимок на старом пленочном аппарате на пленку 70 или 110 мм, лучше сделать обзорный снимок на рентген аппарате и нагрузка меньше и снимок информативнее. А также рекомендую к просмотру фильм Ядерные кошмары.
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
У нас в Минске раз в год ФГ, а в амбулаторной карте (или во вкладыше каком-то в амбулаторной карте) где-то есть сноска, что ФГ необходимо проходить раз в два года вообще - не знаю какого года выпуска бумага, техника, информация... Когда врачу показал, что вот же как написано, зачем чаще облучаться и вам очереди создавать? Ответили, что типа не умничай и иди в очередь.
Ответить
0
Smelter #
Владимир, добро пожаловать в 21 век. Цифровые аппараты большая редкость (отдельно взятый Москвабад не в счёт). Вы по стране путешествуйте и статистику составьте - сколько плёночных, сколько цифровых. Да, цифровые до 10 раз меньше доза. для плёнки: один снимок - годовая доза!
Ответить
0
Tig #
А вроде ж СБМ20 с двух концов с толстыми контактами, а на фото с одного конца тонкий контакт?
Ответить
0
patrick #
Скорее всего на фото СБМ-20У, по электрическим характеристикам он не отличается от СБМ-20.
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Нет, на самом деле трубки б-у и просто колпачок "толстый контакт" отвалился и получился внешний вид такой, на работу счетчика это не повлияло, такая конструкция трубки получается
Ответить
0
patrick #
Если снять и второй колпачок будет похож на СБМ-20-1
А по теме, супрессор откуда-то можно выпаять, в бытовой технике они встречаются на 400В?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Даже не знаю, может быть в каких-нибудь блоках или модулях питания, но там обычно на меньшее напряжение (имею ввиду не на выходе, а в первичной обмотке импульсного трансформатора). Покупал супрессор за 20 центов
Ответить
0
Tig #
Тогда вопрос как колпачок держится и как там сохраняется контакт?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
По ободу там каким то клеем залито, а тонкий контакт внутри колпачка припаян маленькой проволочкой, наверно когда его кто-то отпаивал или припаивал повредил - мне уже такой достался, спасибо и на этом доброму человеку
Ответить
0
андрей #
IRF710 можно заменить на IRF840?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Можно, если что, то открывается даташит и сравниваются параметры - напряжение сток-исток не меньше заменяемого главное
Ответить
0
андрей #
Да, с этим транзистором работает, повторил схему побаловаться, правда не знаю где взять источник излучения, что бы проверить достоверность щелканий, получается только фон и меряю
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Та же проблема, с таким дозиметром особо не померяешь что-то с малым фоном, зато прост в изготовлении. Можно попробовать с хрусталем, гранитом, кафелем, на улице раза в 2 фон может быть меньше, чем в помещении
Ответить
0
андрей #
Читал еще, что старые стрелочные индикаторы могут давать небольшой фон
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Да - для светящихся стрелок использовали радий, а еще его много где могли использовать для свечения, но это было давно...
Ответить
0
андрей #
Есть стрелочник старый один с оранжевой стрелкой, светится в темноте, но особо изменений я не заметил
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Я бы так сказал, не все то радиоактивное, что светится, может краска какая на стрелке ближе к современной, а может и прибор не такой уж и старый
Ответить
0
Макс #
Подскажите, где катод, а где анод? Или это не важно?
Прикрепленный файл: IMG_20161203_185333(2).jpg
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
+ справа, наверно
Ответить
0
Макс #
Спасибо. Я тоже склонялся к такой версии. К сожалению надписи стёрлись (или их не было).
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Надпись должна быть, вопрос что это за трубка, но вид у нее какой-то бывалый совсем
Ответить
0
алексей #
Собрал схему. Индуктивность 1000мкГн, остальные номиналы соответствуют. От Кроны начинает работать но через пару минут перестает. От блока питания работает нормально. В чем дело может быть?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Вопрос из разряда "у меня не работает почему", "у меня машина не едет почему" - что угодно может быть, неясновидящим сложно, может крона севшая, может "сопли" где-то, может микросхема некачественная и так далее
Отредактирован 19.03.2017 20:35
Ответить
0
алексей #
Спасибо за ответ. Крона новая, попробую микросхему поменять. Скажите, а как к этой схеме подключить светодиод на 3В
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Добавить еще резистор килоом на 100 под R4 и в точке между резисторами подключить базу транзистора, через этот транзистор будет зажигаться светодиод при щелчках и так же переподключить динамик тогда лучше, как-то так
Ответить
0
semmetall #
Интересно а можно ли "прикрутить" к нему стрелочный индикатор? Кто нибудь знает как это можно сделать?
Ответить
+1

[Автор]
Gauss #
Аналогично добавить транзистор и через резистор и конденсатор подключить стрелочный микроамперметр - чем больше импульсов, тем больше времени стрелка отклоняется
Ответить
0
semmetall #
Автор, а вы дросель с энергосберегалки перематывали или как есть ставили?
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Ничего там перематывать не нужно
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
А вообще меня останавливает для прикручивания обновлений для схемы отсутствие источников (образцовых или хоть каких-нибудь) фона
Ответить
0
MadOrc #
Сельхоз магазин или базар. Любые "калийные удобрения" абсолютно легально. Недорого. Изотоп Калий-40 низкоэнергетическая бета, вплотную к датчику 100-180 "мкР/Час" условно, поскольку бета иначе измеряется. Для любительских целей вполне достаточно.
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Сам не пробовал в надежде, что есть более лучшее что-то (говорят, что не всегда они фонят так), а вот есть датчик дымовой дешевый у китайцев HIS-07, только рисково его заказывать - фонит относительно немало
Ответить
0
MadOrc #
Не советую. Кроме потенциальных проблем с законом (активность америция источника там больше разрешенной) можно получить серьёзные необратимые проблемы со здоровьем.
Оно фонит альфой+тормозная гамма. Не думаю, что у вас есть приборы, способные измерять альфу, соответственно у вас будет опасный при вдыхании/случайном поедании препарат, абсолютно бесконтрольный в плане распространения по помещению/области.
Хуже этого только любимые народом тумблеры с радием в спд -там тоже и альфа и гамма + постоянное выделение радона.
Берегите здоровье, оно вряд ли стОиь таких опасных вещей, они даже не пригодны для калибровки, разве что просто "потрещать дозиметром".
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
Аргументы сильные и я их разделяю, поэтому и топчусь на месте. И так получается вроде бы интересно, но не актуально - только потрещать (мало трещит хорошо, много - плохо и все)
Ответить
0
semmetall #
Такая проблема еще, не найду никак защитный диод на 400 вольт, Кто нибудь знает где его можно выпаять? Купить тоже не могу так как нет в нашем городе радиомагазинов и рынков никаких
Ответить
0

[Автор]
Gauss #
и без него работать будет если что
Ответить
0
semmetall #
Понял, спасибо! Но все равно закажу с чипа
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Мультиметр Mastech MS8268
Мультиметр Mastech MS8268
UNI-T UT-61A USB осциллограф DSO-2090
вверх