Дозиметр радиации своими руками: как сделать в домашних условиях, схема

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:

зайти в меню, выбрать нужный режим, в данном случае это будет «CPM»;
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.

Модель МКС-АТ1117М

Небольшой, но богато начиненный прибор, с помощью которого можно фиксировать параметры амбиентного эквивалента мощности и дозы альфа-, бета- и гамма-частиц, а также плотность нейтронного потока. Модель также комплектуется разными блоками детекторов, которые выбираются в зависимости от конкретных задач исследования. Обработку можно производить и через КПК, и посредством компьютера. Стоит подчеркнуть, что расширенные возможности связи со сторонними устройствами как раз отражают характер эксплуатации инструмента. Скромный объем записи данных, к примеру, не позволяет использовать дозиметр-радиометр МКС-АТ1117М в длительных комплексных обследованиях без передачи результатов на тот же ПК

Особенно важно предусматривать такую возможность по причине информативности сведений. Пользователь, кроме типовых параметров, может фиксировать поверхностную активность радиации, флюенс и другие показатели, сохраняя вместе с ними данные об исследуемой местности

Приборы для измерения радиации

Чем измеряют радиационный фон? Для того чтобы всегда чувствовать себя в безопасности и контролировать радиационное поле, каждый человек должен иметь у себя дом обычный бытовой дозиметр или радиометр и знать меры измерения радиации. Стоит отметить, что между этими двумя приборами существует некая разница, которую стоит обсудить.

Измерение радиации дозиметром, видео чего вы можете посмотреть ниже, используются для проверки концентрации ионизирующих веществ в воздухе за определенный промежуток времени на определенном участке территории

Важно отметить, что дозиметры и приемы дозиметрических измерений бывают наиболее простыми – бытового типа, а также более усложненными и модифицированными для профессионального и лабораторного использования

Независимо от вида и сложности дозиметра, его принцип измерения радиационного фона достаточно прост и понятен. В дозиметре есть специальный счетчик Гейгера – чувствительный элемент и датчик. При попадании заряженных ионов в счетчик датчик срабатывает и выводит показатель вычислений на экран. С помощью измерения естественного радиационного фона дозиметром можно проверить силу радиационного поля, а также наличие в воздухе относительно нейтральных альфа-лучей и максимально опасных для человеческого здоровья бета-ионов.

Такие приспособления чаще всего используются в промышленных целях, поскольку позволяют быстро произвести аналитику продукции, выявить общий радиационный фон всей серии товаров и занести показатели измерений в гарантийную документацию. Однако радиометры могут также использоваться и в бытовых целях. Особенно такие приборы пользуются спросом в областях, где может регистрироваться периодическое повышение радиационного фона (поблизости электростанций или химических лабораторий), а также в таких районах, где постоянно наблюдается сейсмическая опасность и активация вулканов.

Чтобы измерить радиационное поле и провести измерение уровня радиации необязательно владеть широкими познаниями в физике или химии. Современные дозиметры способны максимально качественно выявить степень зараженности того или иного предмета или местности и сопоставить показатели с регламентированными и приемлемыми для человеческого здоровья нормами и рамками измерения радиационного фона.

Где может встречаться радиация и как ее выявить

Основные техногенные источники радиации – ядерное оружие, АЭС, отходы промышленности, предметы из аварийных запретных зон, некоторые виды медицинского оборудования. В список особенно опасных объектов входят сканеры в аэропортах, аппарат Рентгена и даже сигареты и бананы, которые содержат природные радиоактивные изотопы.

Поскольку радиация – враг невидимый, неслышимый и неосязаемый, единственный способ ее выявить – приобрести дозиметр.

Восточно-Уральский радиационный след после Кыштымской аварии

Дозиметры позволяют решить сразу несколько задач:

выбрать безопасное место для отдыха, работы, жизни;
приобрести автомобиль и технику, которые не навредят здоровью домочадцев;
протестировать офис, производственное предприятие, склад;
проверить стройматериалы, мебель, другие предметы интерьера и быта;
проверить безопасность детских товаров и игрушек;
проконтролировать экологичность продуктов питания;
узнать накопленную в организме дозу радиации.

Схема № 2 — установка счетчика

Для того, чтобы собрать дозиметр своими руками, подойдет обычный счетчик СБМ-20 — его придется купить в специализированном магазине радиодеталей. Сквозь герметичную трубку-катод по оси проходит анод – тонкая проволока. Внутреннее пространство при малом давлении наполнено газом, что создает оптимальную среду для электрического пробоя.

Напряжение СБМ-20 порядка 300 – 500 В, его необходимо настроить так, чтобы исключить произвольный пробой. Когда попадает радиоактивная частица, она ионизирует газ в трубке, создавая большое количество ионов и электронов между катодом и анодом. Подобным образом счетчик срабатывает на каждую частицу.

Важно знать! Для самодельного аппарата подойдет любой счетчик, рассчитанный на 400 вольт, но СБМ-20 – самый подходящий, можно приобрести популярный СТС-5, но он менее долговечный. Схема дозиметра представляет собой два блока: индикатор и сетевой выпрямитель, которые собирают в коробочках из пластика и соединяют разъемом

Блок питания подключают к сети на небольшой промежуток времени. Конденсатор заряжается до напряжения 600 Вт и является источником питания устройства

Схема дозиметра представляет собой два блока: индикатор и сетевой выпрямитель, которые собирают в коробочках из пластика и соединяют разъемом. Блок питания подключают к сети на небольшой промежуток времени. Конденсатор заряжается до напряжения 600 Вт и является источником питания устройства.

Блок отключают от сети и от индикатора, а к контактам разъемам подсоединяют высокоомные телефоны. Конденсатор следует выбрать хорошего качества, это продлит время работы дозиметра. Самодельный аппарат может функционировать в течение 20 минут и больше.

резистор выпрямителя оптимально подобрать с рассеивающей мощностью до 2 вт;
конденсаторы могут быть керамические или бумажные, с соответствующим напряжением;
счетчик можно выбрать любой;
исключите вероятность прикосновения руками к контактам резистора

Естественный радиационный фон будет регистрироваться как редкие сигналы в телефонах, отсутствие звуков означает, что нет питания.

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.

Сборка

Первое, что нужно сделать, это настроить вольтаж на высоковольтном DC-DC с потенциометром. Для STS-5 нам нужно примерно 410V. Затем просто спаяйте все модули по схеме, я использовал однопроволочные провода, это повышает стабильность конструкции и даёт возможность собрать устройство на столе, а затем просто поместить его в кейс. Важный момент состоит в том, что нам нужно соединить минус на входе и выходе высоковольтного конвертера, я просто припаял штекер.

Будет интересно Как сделать распиновку витой пары RJ45

Так как мы не можем просто присоединить Ардуино к 400V, нам понадобится простая схема с транзистором, я просто спаял их навесным методом и обернул в термоусадочную трубку, резистор 10MΩ от +400V был закреплен прямо на коннекторе. Лучше сделать медный кронштейн для трубки, но я просто накрутил провод по кругу, всё работает нормально, не меняйте плюс и минус счетчика Гейгера. Соединяем дисплей съемным кабелем, тщательно его изолировал, так как он располагался очень близко к высоковольтному модулю.

Схема самодельного дозиметра.

Схема дозиметра на микроконтроллере

Прибор предназначен для измерения ионизирующих излучений, вызванных бета — и гамма-лучи и имеет следующие параметры:

Диапазон измеряемой дозы: 0 — 250 миллирентген/час
Напряжение питания: 2 – 3.3 В две батареи АА
Средний потребляемый ток: 0.5 мА при отключенной звуковой индикации
Время выхода на рабочий режим: 30 секунд
Период обновления показаний: 1 секунда

Прибор состоит из следующих функциональных блоков: генератор высокого напряжения для питания газоразрядного счетчика, формирователь импульсов счетчика, узел управления жидкокристаллическим дисплеем, блок звуковой индикации, и стабилизаторы напряжения для питания различных цепей устройства.

Синхронное управление всеми блоками обеспечивается микроконтроллером DD2. Высокое напряжение формируется преобразователем на транзисторе VT2 и трансформаторе T1

На затвор VT2 поступают импульсы частотой 244 Гц и скважностью примерно 4-15% от микроконтроллера DD2. В момент импульса транзистор открыт и в магнитопроводе T1 накапливается магнитная энергия

Схема самодельного радиометра.

При закрывании транзистора в обмотке I трансформатора формируется ЭДС самоиндукции, приводящая к короткому импульсу положительной полярности амплитудой порядка 60 В на стоке VT2. Это напряжение повышается обмоткой II и поступает на утроитель напряжения на диодах VD3-VD5 и конденсаторах C12-C14. Использование утроителя напряжения снижает требования к трансформатору и упрощает его конструкцию. Высокое напряжение порядка 400 В поступает на счетчик Гейгера BD1 через нагрузочный резистор R10.

Комментарий эксперта

Лагутин Виталий Сергеевич

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Задать вопрос

При таком напряжении счетчик работает в середине плато своего рабочего диапазона. Стабилитроны VD6-VD8 ограничивают напряжение на выходе утроителя до уровня 430 В и защищают от пробоя конденсаторы C11-C13 с номинальным рабочим напряжением 630 В. Такая защита необходима в процессе налаживания или при резком удалении дозиметра от источника радиации.

Без стабилитронов напряжение на конденсаторах может превысить 800-900 В и привести к их пробою. Средний потребляемый ток по цепи T1-VT2 не превышает 0.3 мА при сопротивлении нагрузки от 40 МОм и выше.

Исторический экскурс

Атомы вещества состоят из ядер (с протонами и нейтронами) и вращающих вокруг них электронов. У большинства они устойчивы, а у некоторых ядра обладают нестабильностью и могут излучать в пространство энергию. Это и есть радиоактивное излучение, которое подразделяется на α-, β- и γ- излучение. (альфа-, бета- и гамма-излучение).

Альфа-излучение – это поток тяжелых положительно заряженных частиц. Возникает в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий. В воздухе альфа-излучение проходит не более пяти сантиметров и, как правило, полностью задерживается листом бумаги или внешним омертвевшим слоем кожи. Однако если вещество, испускающее альфа-частицы, попадает внутрь организма с пищей или воздухом, оно облучает внутренние органы и становится опасным.

Бета-излучение – это электроны, которые значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь тела на несколько сантиметров. От него можно защититься тонким листом металла, оконным стеклом и даже обычной одеждой. Попадая на незащищенные участки тела, бета-излучение оказывает воздействие, как правило, на верхние слои кожи. Если вещество, испускающее бета-частицы, попадет в организм, оно будет облучать внутренние ткани.

Гамма-излучение – это фотоны, т.е. электромагнитная волна, несущая энергию. В воздухе оно может проходить большие расстояния, постепенно теряя энергию в результате столкновений с атомами среды. Интенсивное гамма-излучение, если от него не защититься, может повредить не только кожу, но и внутренние ткани. Плотные и тяжелые материалы, такие как железо и свинец, являются отличными барьерами на пути гамма-излучения.

В отношении радиоактивности по нормам радиационной безопасности принято использовать словосочетание «ионизирующее излучение». Ионизация – процесс превращения атомов молекул в ионы. Ионы могут быть заряжены положительно и отрицательно. Положительно заряженные ионы образуются путем выбивания энергией электронов из атома. Отрицательно заряженные ионы появляются если нейтральная частица присоединила свободный электрон к атому.

Выбираем дозиметр правильно

Дозиметры по своему назначению и функциям делятся на профессиональные и бытовые. Последние отличаются компактностью, простотой использования и более доступной стоимостью. Приборы имеют разный предел измерения. В профессиональных вариантах диапазон составляет от 0,05 до 999 мкЗв/ч, в то время как в бытовых ‒ вполне достаточно предела 10 мкЗ/ч. Также, профессиональные дозиметры отличаются от бытовых тем, что включены в Государственный реестр средств измерений (Госреестр СИ).

Какой дозиметр купить, бытовой или профессиональный, по низкой цене или подороже, какой дозиметр лучший? Ответы на этоти вопросы будут зависеть от поставленных задач и целей

Однако при выборе прибора для домашнего использования необходимо обратить внимание на такие характеристики:

Типы и количество датчиков – от типа используемого датчика (цилиндрический или торцевой), а также их количества в устройстве зависит разновидность определяемых радиоактивных излучений, а также чувствительность прибора;
Производитель дозиметров. На рынке представлен большой выбор импортных и отечественных приборов. К каждой единице производителем должен предоставляться сертификат, подтверждающий качество продукции. В сертификате должно учитываться соответствие не только весу, но и диапазонам измерений, точности, чувствительности;
Габариты и качество корпуса ‒ ведь бытовые дозиметры должны быть компактными и удобными для удержания в руке или переноски в кармане;
Особенности использования. Должно быть предусмотрено использование обычных батареек, а ЖК экран должен быть моноцветным, чтобы и в темноте, и на солнце можно было быстро и без затруднений считывать данные измерений, ну и конечно это значительно увеличивает время работы;
Наличие дополнительных функций. Примером этому может служить возможность измерения с учетом фона, когда на экран дополнительно выводятся показатели раннее определенного фона и разница – текущее его превышение. Наличие режима “Быстрый поиск”, ещё его называют CPM – количество зафиксированных распадов (импульсов) в минуту. Это почти мгновенная реакция на изменение обстановки, так как это прямой вывод количества зафиксированных частиц ;
Разновидность сигнала о превышении порога радиации – информация выводится на дисплей, подается звуковой или вибро-сигнал;
Тип подключения к ПК или мобильным устройствам (смартфонам, планшетам) – с помощью кабеля USB или беспроводного Bluetooth соединения.

Какое влияние радиации на человека

Радиационное излучение опасно для здоровья. Вредные волны нарушают работу внутренних органов и систем. Что происходит при заражении, какие симптомы проявляются у человека?

Изменения:

Развитие онкологических заболеваний;
Изменение состава крови;
Ослабление иммунной системы;
Нарушение метаболизма;
Проблемы с костями;
Сбои репродуктивной функции;
Болезнь зрительной системы;
Поражения кожного покрова.

Радиационное излучение оказывает влияние на молекулы организма. Образующиеся в процессе свободные радикалы разрушают окружающие ткани. В серьезных случаях возможно поражение нервных клеток, изменяется ДНК, возникают разные мутации.

Воздействие радиации провоцирует быстрый износ клеток, ускорение процесса старения.

Как производить измерения?

Мало приобрести подходящий дозиметр. Чтобы получить объективные показания, нужно еще и придерживаться всех правил проведения измерений. И если с определением общего радиационного фона помещения все в порядке, то оценить, насколько безопасен тот или иной предмет, сложнее. Порядок проведения измерений в данном случае таков:

Измерить фон в нескольких метрах от предмета, который будет тестироваться. Время замера – до 1 минуты.
Поднести индикатор максимально близко к измеряемому предмету. Произвести замеры буквально в нескольких сантиметрах от предмета.
Вычесть из второго результата первый, чтобы получить показатели излучения предмета, без учета фона.

В зависимости от модели дозиметра, нюансы процесса проведения измерений могут незначительно отличаться. Поэтому к каждому прибору прилагается подробная инструкция, следовать которой обязательно!

Но в любом случае, пользователю нужно следить за тем, чтобы датчики всегда были чистыми. На них не должно быть пыли и других частиц, которые могут повлиять на точность показаний.

На бытовом уровне значение имеют три типа излучения: альфа, бета и гамма. Все они опасны для живых организмов:

альфа-излучение – это распространение тяжелых частиц. Защитить от них сможет даже обычный лист бумаги, поэтому при внешнем облучении, например, от предметов альфа-частицы не представляют серьезной опасности. Зато при употреблении зараженной воды или продуктов, урон здоровью будет колоссальный;
бета-излучение представляет собой поток электронов низкой проникающей способности. Такое облучение опасно именно при внешнем воздействии, например, при соприкосновении. Защитить от бета-лучей способен алюминиевый лист;
гамма-излучение – это электромагнитное излучение, которое пронзает тело человека насквозь. Защититься от него можно лишь толстым слоем свинца или бетона.

Только некоторые из дозиметров позволяют проверить помещение сразу на 3 типа излучений. Чаще всего производители делают упор на гамма-лучи, как самые опасные, но и самые простые в обнаружении.