Две простые схемы датчика радиоактивности на сбм-20

Какая радиация наиболее опасна для здоровья?

Следует сказать о том, что прибор для измерения радиации в домашних условиях, дозиметр в некоторых случаях могут ошибочно принимать за радиометр, еще одно средство для измерения радиации, которое, однако, работает немного по другому принципу. Какой принцип действия дозиметрических приборов? Если дозиметр измеряет точное количество ионизирующих веществ в воздухе за определенный промежуток времени, то радиометр нужен для того, чтобы проверить степень заряженности радиационных частиц в определенном образце.

Образцом в данном случае может служить жидкость, газ, спрей, определенная поверхность и прочее. Современные дозиметрические приборы и радиометры используют для того, чтобы вычислить количество и энергию подозрительных радиочастиц в определенной зоне, на поверхности или предметах.

Стоит отметить, что различные предметы для измерения радиации и приборы для измерения радиационного фона нужны по той причине, что ионизирующие вещества могут быть разной природы и по-разному оказывать влияние на человека. К примеру, ученые сегодня разделяют все виды радиации на искусственные и природные. Природными принято называть такие радионуклиды, которые витают в атмосфере и выделяются периодически из пород, вулканических зон, космических катаклизмов. Искусственная радиация – та, которую создал сам человек. Такие ионы могут диагностироваться в местности, где расположены атомные электростанции, заводы по производству ядерного оружия, химические лаборатории.

Максимально опасными и активными считаются искусственные радионуклиды, поскольку они агрессивно влияют на человеческий организм и имеют максимально высокий уровень заряда. Природные же радиационные элементы измеряются, как правило, в небольших количествах по той причине, что они рассеиваются в атмосфере и не являются опасными для жизни человека. Максимально опасными могут быть такие радиационные частицы природного происхождения, которые выделяются в области вулканических пород и на высоких горных местностях.

Для того чтобы измерить степень заряда и концентрацию в воздухе различного рода радиационных частиц и используются несколько отдельных приборов для измерения радиации, название которых вы уже знаете.

Принципиальная схема

Поэтому здесь источник питания счетчика Гейгера сделан на схеме повышающего DC/DC преобразователя напряжения с широтно-импульсной модуляцией, обеспечивающей регулировку выходного напряжения и его поддержание стабильным, на микросхеме МС34063 с трансформаторным выходом. Почти по типовой схеме её включения.

Интересно то, что микросхема будет поддерживать выходное напряжение 400V стабильным при значительном изменении питающего напряжения. Именно по этому данную схему индикатора радиоактивности можно питать любым постоянным напряжением в пределах от 5 до 15V. То есть, источником питания может быть и USB-порт персонального компьютера или зарядного устройства для сотовых телефонов, и напряжение 13V с разъема прикуривателя автомобиля.

Рис. 1. Принципиальная схема индикатора-сигнализатора радиоактивности на основе датчика СБМ20.

При этом чувствительность к радиации меняться не будет, что особенно важно в полевых или рабочих условиях. Принцип работы МС34063 многократно описан в различной литературе, и останавливаться здесь на нем нет смысла

Напомню, что стабилизация осуществляется подачей пониженного резистивным делителем напряжения с выхода на компараторный вход микросхемы (на вывод 5). И от соотношения плеч этого делителя напряжения как раз и зависит величина выходного напряжения. Здесь делитель образован резисторами R3 и R1. А выходное напряжение 400V выставляется подстроечным резистором R1

Принцип работы МС34063 многократно описан в различной литературе, и останавливаться здесь на нем нет смысла. Напомню, что стабилизация осуществляется подачей пониженного резистивным делителем напряжения с выхода на компараторный вход микросхемы (на вывод 5). И от соотношения плеч этого делителя напряжения как раз и зависит величина выходного напряжения. Здесь делитель образован резисторами R3 и R1. А выходное напряжение 400V выставляется подстроечным резистором R1.

Напряжение 400V поступает на счетчик Гейгера U1 через токоограничительный резистор R5. Этот резистор нужен потому, что в ждущем состоянии сопротивление счетчика Гейгера стремится к бесконечности. Но при пролете сквозь него заряженной частицы происходит его короткий пробой, во время которого его сопротивление низко.

Нагрузкой счетчика Гейгера U1 служит резистор R6. В ждущем состоянии напряжение на нем низко, фактически на уровне логического нуля. Но при пролете сквозь U1 заряженной частицы напряжение резко возрастает, и величину его роста ограничивает только диод VD2, который не допускает его рост выше напряжения питания, плюс прямое падение на этом диоде.

В принципе, в диоде VD2 нет необходимости, потому что у микросхем серии CD40 или аналогов есть такие диоды, включенные между входами и шиной питания. Так что VD2 здесь на всякий случай.

Импульсы на счетчике Гейгера очень короткие. Если непосредственно их подать на звукоизлучатель (такие схемы бывают) звуки будут очень короткие, как одиночные щелчки, и не все из них будут достаточно хорошо слышимы. Что же касается светодиода, его мигание в таком случае вообще будет незаметно.

Чтобы информация более хорошо воспринималась органами чувств человека нужно длительность импульса растянуть, увеличить до некоторого оптимального размера. Этим здесь занимается микросхема D1 типа CD4001, на которой сделано два одно-вибратора.

Первый одновибратор на элементах D1.1 и D1.2 работает на озвучивание работы счетчика Гейгера. При возникновении импульса в U1, он поступает на вывод 1 D1.1 и схема на D1.1 и D1.2 формирует импульс, длительность которого определена RC-цепью R7-C4. Этот импульс значительно длиннее входного.

Он поступает на базу VТ1 и далее через усилитель тока на VТ1 на звукоизлучатель со встроенным генератором BF1. Раздается четко слышимый писк, а не короткий едва различимый щелчок.

Аналогично работает одновибратор на элементах D1.3 и D1.4. Но он формирует в десять раз более длительный импульс, потому что инерционность зрения человека куда более, чем слуха. Длительность этого импульса задана RC-цепью C5-R8. Импульс поступает на VТ2, в коллекторной цепи которого включен индикаторный светодиод HL1 типа АЛ307 (это может быть практически любой индикаторный светодиод).

Между обмотками проложить тонкую фторопластовую изоляцию (например, размотанную с провода МГТФ).

Описание конструкции карманного детектора радиоактивности

В данном детекторе радиоактивности применена трубка отечественного производства СТС-5, которая чувствительна к бета- и гамма- радиоизлучению. Рабочее напряжение данного вида счетчика Гейгера составляет 400 вольт. Питание прибора осуществляется всего от 1,5 вольта. Поднять это напряжение до 400 вольт помогает преобразователь построенный на трансформаторе Тр1 и транзисторах VT1 и VT2.

В качестве трансформатора Тр1 подойдет трансформатор от питания ламп подсветки ЖК-мониторов. Обмотки I и II содержат по 15 витков намотанных медным проводом диаметром 0,3 мм. Начало всех обмоток на схеме отмечены точкой. В качестве III обмотки используется вторичная обмотка трансформатора (без изменений), она составляет около 1000 — 1200 витков.

Транзистор VТ2 действует в качестве обратной связи. Когда напряжение на конденсаторе С5 достигает 400 В, ток начинает течь через стабилитроны VD5 и VD6, и транзистор VT2 уменьшает коэффициент заполнения генератора. Можно использовать любое количество стабилитронов, главное чтобы общая сумма напряжений стабилитронов ровнялось 400 вольт.

Цель разработки данной схемы — низкое энергопотребление. Поэтому была введена обратная связь для стабилизации напряжения. Конечно же трансформатор Тр1 и сам бы мог обеспечить необходимое напряжение в 400 вольт, но применение мультиплексирования снижает энергопотребление возникающее из-за потерь в сердечнике трансформатора, емкостных потерь и т.д.

Импульсы, исходящие от счетчика СТС-5, усиливаются транзисторами VТ3 и VТ4, а затем выводятся на небольшой динамик, с сопротивлением от 8 до 32 Ом, и сверхяркий красный светодиод HL1. Светодиод запитан от дополнительной цепи, потому что падение напряжения на нем составляет 1,6…2 В и самого выходного напряжения не достаточно для того чтобы он светился. Детектор выдает около 25 импульсов в минуту при естественном фоне, что эквивалентно примерно 0,1 мкЗв / ч.

Индикатор-детектор радиоактивности питается от одной АА или ААА батареи 1,5 вольт, или аккумулятора NiCd или NiMH 1,2 вольт. Потребление составляет всего лишь около 4 мА. Никель-металлогидридный аккумулятор с емкость 3200мАч, позволяют проработать устройству на одном заряде около 800 часов.

Профессиональный цифровой осциллограф
Количество каналов: 1, размер экрана: 2,4 дюйма, разрешен…

Подробнее

Внимание! В схеме высокое напряжение 400 вольт

Необходимо соблюдать крайнюю осторожность при наладке устройства и его эксплуатации

В каких единицах измеряется радиоактивность?

Мерой радиоактивности радионуклида в соответствии с системой измерений СИ, является его активность, которая измеряется в Беккерелях (Бк). Один Бк равен 1 ядерному превращению в секунду. Кроме того, в качестве меры радиоактивности широко используется не системная величина Кюри (Ки) и ее производные (милликюри, микрокюри и т.д.). Численно 1 Кюри = 3.7*1010 Бк, а 1 Бк = 0.027нКи (наноКюри). Содержание активности в единице массы вещества характеризуется удельной активностью, которая измеряется в Бк/кг (л).

В каких единицах измеряется ионизирующее излучение (рентгеновское и гамма)?

Мерой воздействия ионизирующего излучения является экспозиционная доза и измеряется она в Рентгенах (Р) и его производных (млР, мкР), а количественную сторону его характеризует мощность экспозиционной дозы,, которая измеряется в Рентгенах/сек (Р/сек.) и его производных (млР/час, мкР/час, мкР/сек).

Рентген – это доза рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой на 0.001293 г воздуха образуются ионы с суммарным зарядом в одну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.

Эквивалентная доза – она равна произведению поглощенной дозы на средний коэффициент качества ионизирующего излучения (Например: коэффициент качества гамма-излучения составляет 1, а альфа-излучения – 20).

Единица измерения эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рентгена) и его дольные единицы: миллибэр (мбэр) микробэр ( мкбэр) и т.д., 1 бэр = 0,01 Дж/кг-1. Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ – зиверт, Зв,

1Зв=1Дж/кг-1= 100 бэр.

1 мбэр = 1*10-3 бэр; 1 мкбэр = 1*10-6 бэр;

Поглощенная доза – количество энергии ионизирующего излучения которое поглощено в элементарном объеме, отнесенной к массе вещества в этом объеме.

Единица поглощенной дозы – рад и его дольные значения, 1 рад = 0,01 Дж/кг.

Единица поглощенной дозы в системе СИ – грей, Гр, 1Гр=100рад=1Дж/кг-1

Доза – это сокращенное название эквивалентной дозы – мощности экспозиционной дозы умноженной на время экспозиции, единица измерения бэр.

Мощность дозы – сокращенное название мощности эквивалентной дозы.

Мощность эквивалентной дозы – это отношение приращения эквивалентной дозы за интервал времени к этому интервалу времени, единица измерения бэр/час, Зв/час.

В каких единицах измеряется альфа- и бета-излучение?

Количество альфа- и бета-излучения определяется как величина плотности потока частиц с единицы площади, в единицу времени a-частиц*мин/см2, b-частиц*мин/см2.

Оч.умелые ручки — приборы для контроля радиации своими руками

Оч.умелые ручки

  19 марта 2011

  Радиометр своими руками

Счетчик Гейгера и на его базе радиометр можно сделать своими руками. Датчик Гейгера-Мюллера, достать не всем по силам. И хотя устройство счетчика известно из учебника физики, сделать его в домашних условиях практически невозможно – прибор достаточно сложен. Однако не стоит отчаиваться! Вместо счетчика изготовим неплохой заменитель, который вполне сможет регистрировать бета- и гамма- излучения.
читать дальше

  Схема простого индикатора радиации

Индикатор бета – и гамма – излучения. На рисунке показана схема простого индикатора, фиксирующего даже слабые бета- и гамма-излучения. Датчиком (VL1) служит счетчик Гейгера-Мюллера типа СТС-5 отечественного производства, выпускаемый уже более тридцати лет.Он имеет вид металлического цилиндра длиной около 113 и диаметром 12 мм.Его рабочее напряжение 400 В. Из зарубежных датчиков можно использовать ZP1400,ZP1310 или ZP1320 фирмы Philips.

  Индикатор радиации

Данный индикатор предупредит не только об уровне радиационного фона, но и поможет проверить на загрязнённость воду, почву, продукты питания. Схема прибора проста. Основа его – датчик ионизирующего излучения. Он представляет собой небольшую цилиндрическую стеклянную колбу, заполненную газом, с двумя электродами на концах. Датчик включён в цепь базы транзистора VТ1, управляющего включением неоновой лампочки HG1. К его электродам приложено высокое, около 600 В, постоянное напряжение. Чтобы его получить, используют
удвоитель напряжения на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С1, С2.

  Измеряем радиацию

Измерить уровень радиационного излучения можно не только дорогостоящим прибором заводского изготовления. Простейшее устройство (см. схему) по силам сделать и своими руками, если у вас есть счетчик (датчик излучения) типа СБМ-20. Питается оно от сети 220 В. На диодах VD1, VD2 и конденсаторах C1, С2 выполнен однополупериодный выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения

Поскольку на конденсаторах С1 и С2 формируется постоянное напряжение, примерно равное 310 В на каждом, общее напряжение выпрямителя составляет
приблизительно 620 В.

  Осторожно: радиация!

Наша промышленность только разворачивает выпуск дозиметров — приборов контроля радиационной опасности, а людям, особенно детям, живущим в зоне, неблагополучной в этом отношении, ежедневно нужны такие проверки. В связи с этим журнал «Левша» в одном из своих номеров предложил вниманию читателей индикатор радиационной опасности (ИРО), конструкция которого отличается простотой в изготовлении прибора и его эксплуатации

  Индикатор радиации

В связи с возросшей в последние годы актуальностью контроля радиационной обстановки, часто приходится слышать сожаления, что из-за недоступности микросхем и миниатюрных датчиков излучения с низким рабочим напряжением нет возможности изготовить миниатюрный индикатор радиации в виде значка, который все время можно иметь при себе и включать при необходимости.

  Малогабаритный радиационный индикатор на СБТ-9

Меньший по габаритам счетчик Гейгера (СБТ9) и миниатюрный источник питания (батарея 476) позволили выполнить этот индикатор в виде значительно более компактной конструкции. Но малые размеры — не главное отличие этого прибора. Счетчик СБТ9 (см. рис.) имеет тонкое слюдяное «окно», которое делает его чувствительным не..

  Индикатор радиации

Прибор предназначен для непрерывного контроля общей радиационной обстановки и обнаружения источников ионизирующей радиации. Принципиальная схема прибора изображена на рис.1. Функцию датчика ионизирующей радиации VL1 выполняет счетчик Гейгера тина СБМ-20. Высокое напряжение на его аноде формирует блокинг-генератор, собранный на трансформаторе Т1. Импульсы напряжения с повышающей обмотки I через диоды VD1, VD2 заряжают конденсатор фильтра С1..

  Радиоэлектронные игрушки. Индикаторы и счетчики ионизирующих частиц

Дозиметрия и регистрация ионизирующего излучения имеет большое значение при любых работах с элементами и излучающими препаратами. Излучение воздействует на живые организмы благотворно (при лечении) или чаще отрицательно. Действие излучения на живой организм зависит от дозы и мощности излучения. рис.1, а У работников здравоохранения и научных сотрудников, которые имеют дело с радиоактивными изотопами, всегда есть…

  Простой индикатор радиации

Простой индикатор радиации

Бета-распад

В процессе бета-распада ядро испускает электрон. Вообще существование в ядре электрона невозможно, т.е. появление электрона – лишь результат β-распада, сопровождающегося превращением нейтрона в протон. Такой процесс происходит как внутри ядра, так и со свободными нейтронами. Среднее время жизни свободного нейтрона равно примерно 15 минутам. При радиоактивном распаде нейтрон n1 превращается в протон p11 и электрон e-1.

В результате измерений было выявлено, что при бета-распаде наблюдается кажущееся нарушение закона сохранения энергии, поскольку суммарно энергия протона и электрона, появившихся при распаде нейтрона, меньше энергии нейтрона. В 1931 году В. Паули предположил выделение при распаде нейтрона еще одной частицы с нулевыми значениями массы и заряда, уносящей с собой часть энергии.

Определение 6

Нейтрино (маленький нейтрон) – частица с нулевыми значениями массы и заряда, возникающая при распаде нейтрона. Была открыта в 1953 году.

Нейтрино плохо взаимодействует с атомами вещества, поскольку не обладает зарядом и массой, и вследствие этого ее обнаружение в ходе эксперимента очень затруднительно. Ионизирующая способность нейтрино является настолько малой, что один акт ионизации в воздухе приходится приблизительно на 500 км пути. На данный момент известно, что существует несколько типов нейтрино.

Определение 7

Электронный антинейтрино – частица, возникающая вследствие распада нейтрона и обозначаемая ve~.

Нужна помощь преподавателя?
Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Запись реакции распада нейтрона выглядит так:

n1→p11+e-1+ve~

Те же явления происходят внутри ядер при β-распаде. При распаде одного их ядерных нейтронов образуется электрон, сразу же выбрасываемый из «родительского дома» (ядра) с очень большой скоростью, отличающейся от скорости света на небольшую долю процента. Поскольку распределение энергии, выделяющейся при β-распаде, между электроном, нейтрино и дочерним ядром имеет случайный характер, β-электроны способны обладать разными скоростями в широком интервале значений.

β-распад сопровождается увеличением зарядового числа Z на единицу при неизменности массового числа A. Дочернее ядро в данном случае есть ядро одного из изотопов элемента, чей атомный номер в периодической системе Менделеева на единицу превышает атомный номер исходного ядра. В качестве характерного примера β-распада можно рассмотреть преобразование изотона тория Th90234, возникающего при α-распаде урана U92238, в протактиний Pa91234:

Th90234→Pa91234+e-1+ve~

Совместно с электронным β-распадом было определено такое явление, как позитронный β+-распад: ядро испускает позитронe+1 и нейтрино ve.

Определение 8

Позитрон является частицей-двойником электрона, отличающейся от него лишь знаком заряда.

Существование позитрона предсказывалось еще в 1928 г. великим физиком П. Дираком. Спустя несколько лет позитрон обнаружили, как составляющую космических лучей. Позитроны возникают в результате реакции преобразования протона в нейтрон по следующей схеме:

p11→n1+e1+ve