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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Dosimetro per radioamatori. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / dosimetri Le radiazioni ionizzanti sono pericolose per l'uomo in qualsiasi dose. In piccoli casi, il suo impatto è molto mascherato: le conseguenze possono manifestarsi anni dopo, decenni dopo e persino nelle generazioni successive (oncologia, danno genetico, ecc.). Con un aumento del livello di esposizione, non solo aumenta la probabilità di tali conseguenze, ma si verificano disturbi nel corpo umano che possono portare alla morte in pochi giorni, ore o addirittura direttamente "sotto il raggio" *. Quindi conoscere il livello di radiazione, poterlo stimare almeno approssimativamente non sembra superfluo. Avendo riscontrato un aumento del livello di radiazioni ionizzanti, è naturale informarsi sulla sua origine. Che cos'è: scorie radioattive segretamente sepolte? Un acceleratore di un vicino istituto di ricerca? Macchina a raggi X, "brillante" nella direzione sbagliata? Isotopo "mio" di un killer illuminato? Un rilevatore di incendio scartato? minerale radioattivo? Osso di dinosauro?.. Qual è l'attività dello scoperto? La configurazione della sua radiazione?.. Per rispondere a tutte queste domande, abbiamo bisogno di un dispositivo in grado di misurare il livello di radiazione ionizzante in alcune unità. Diagramma schematico di un dosimetro per radioamatori che misura le radiazioni ionizzanti nella NRF - in unità di radiazione di fondo naturale (Df@15 μR/h) è mostrato in fig. 74**. Il sensore di radiazione BD1 nel dosimetro è un contatore Geiger tipo SBM20, sensibile a g- e duro b-radiazioni (cfr. allegato 4). La sua reazione alla radiazione di fondo naturale è costituita da impulsi di corrente che si susseguono senza un ordine visibile a una velocità media di Na=20...25 imp/min***. La frequenza di conteggio nei contatori Geiger è linearmente correlata al livello di radiazione.
Quindi, per un aumento di dieci volte del suo livello, il contatore SBM20 risponderà con un aumento di dieci volte della velocità di conteggio - fino a Nrad \u200d 250 ... 20 imp / min. La diretta proporzionalità della conversione Nrad <->Drad comincerà ad essere violata solo a livelli di radiazione molto significativi, con la comparsa di un gran numero di impulsi separati da un intervallo di tempo troppo piccolo, oltre la risoluzione del contatore. Nel passaporto dello sportello viene solitamente indicato Nmax, il tasso massimo di conteggio. Per il contatore SBM4000 Nmax=2000 imp/s. E se conserva la linearità della trasformazione Nrad <->Drad almeno fino a 1 impulsi/s, allora sarà possibile stimare numericamente i campi di radiazione nell'intervallo Drad = (5000...XNUMX) Df mediante il conteggio tasso - più che sufficiente per un elettrodomestico. La tensione di alimentazione consigliata per il misuratore SBM20 è Upit = 360 ... 440 V. Questo intervallo di tensione tiene conto del cosiddetto plateau: le variazioni di Upit entro questi limiti hanno scarso effetto sulla velocità di conteggio e non è necessario prendere misure per stabilizzarlo. In ogni caso, in dispositivi di moderata precisione. Il dispositivo che converte la tensione della batteria che alimenta il dosimetro in un Upit ad alta tensione all'anodo del contatore Geiger si basa su un generatore di blocco (T1, VT1, ecc.). Sull'avvolgimento elevatore I del suo trasformatore, si forma un breve impulso - 5 ... 10 μs - con un'ampiezza di 440 ... 450 V, caricando il condensatore C1 attraverso i diodi VD2, VD1. La frequenza di ripetizione degli impulsi del generatore di blocco F@1/2R6 C3@40 Hz. Ogni particella ionizzante che eccita il contatore Geiger provoca una breve scarica simile a una valanga. Nascendo sul carico del contatore, il resistore R1, gli impulsi di tensione vengono inviati a un singolo vibratore (DD10.3, DD10.4, ecc.), Che da essi forma impulsi "rettangolari" di durata tf1@R7 C7@0,2 ms e un'ampiezza sufficiente per pilotare microcircuiti CMOS. Tutti gli intervalli di tempo e le frequenze necessarie nel dispositivo sono generate dal contatore DD1. Il suo oscillatore principale opera alla frequenza del risonatore al quarzo ZQ1 - 32768 Hz. L'unità di conteggio del dosimetro è composta da tre contatori decimali DD4, DD5, DD6, i cui indicatori luminescenti HG1, HG2 e HG3 indicano rispettivamente "unità", "decine" e "centinaia", e un contatore binario - DD7, che rappresenta "migliaia". Le uscite dei contatori decimali sono collegate ai segmenti corrispondenti degli indicatori luminescenti, e le uscite del contatore DD7 sono collegate ai punti decimali degli stessi indicatori, sui quali sono visualizzate le "migliaia" in codice binario: °°° - "0", °°* - "1", °* ° - "2",..., ** ° - "6", *** - "7" (° - punto "non acceso", * - punto "acceso"). La capacità del nodo di conteggio viene così aumentata a "7999". Il contatore DD3 costituisce l'unità di misura adottata in questo dispositivo. Se il suo sensore si trova nelle condizioni di una normale radiazione di fondo, allora all'intervallo di misurazione tmeas=39 s (questa è la durata di "zero" all'uscita M del contatore DD1), una media di Nf 3/39=( 60...20) 25/39@16 impulsi. Quelli. normale, a Nrad@Nf sul display del contatore sarà fisso: "000" se Nrad<16, oppure "001" se 16 L'intervallo di misurazione tmeas termina con tind, una dimostrazione di 3 secondi del risultato della misurazione. È formato dal contatore DD2. Per un tempo t viene bloccato l'ingresso dell'unità di conteggio e viene acceso il dispositivo (VT3, VT4, T2, ecc.) che converte la tensione di alimentazione dei microcircuiti in una tensione di alimentazione molto inferiore per le incandescenze degli indicatori fluorescenti . La sua forma è un meandro, la frequenza è 32768 Hz. L'intervallo di indicazione tind termina con il trasferimento di tutti i contatori del dispositivo allo stato zero. E poi inizia un nuovo ciclo di misurazione. Il dispositivo è montato su un circuito stampato a lato singolo di dimensioni 123x88 mm, realizzato in lamina di fibra di vetro spessa 1,5 mm (Fig. 75). Tutte le parti sono installate sulla scheda, ad eccezione dell'interruttore di alimentazione, dell'emettitore di suoni e della batteria al corindone. Quasi tutti i resistori nel dispositivo sono del tipo MLT-0,125 (R1 - KIM-0,125). Condensatori: C1 - K73-9, C2 - KDU o K2M (per una tensione di almeno 500 V), C3, C4 e C5 - K53-1, il resto - KM-6, K10-176, ecc ... Il trasformatore Tl viene avvolto su un anello di ferrite M3000MN K16x10x4,5, dopo averne levigato i bordi con carta vetrata e avvolto con un sottile nastro lavsan o fluoroplastico. L'avvolgimento I viene avvolto per primo, contenente 420 spire di filo PEV-2 0,07. È posizionato quasi sull'intero nucleo, con uno spazio di 1,5 ... 2 mm tra l'inizio e la fine. L'avvolgimento viene eseguito quasi da un giro all'altro, muovendosi lungo il nucleo solo in una direzione. Anche l'avvolgimento I è ricoperto da uno strato isolante. Gli avvolgimenti II (8 giri) e III (3 giri) sono avvolti con filo PEVSHO 0,15 ... 0,25.
Dovrebbero essere distribuiti sul nucleo nel modo più uniforme possibile. Quando si monta il trasformatore, è necessario osservare la fasatura dei suoi avvolgimenti (i loro inizi sono contrassegnati nello schema con l'icona "•"). Non dovresti sperimentare con questo: puoi bruciare il transistor VT1. Il trasformatore T2 è avvolto su un anello K10x6x5 (ferrite 2000NN). È preparato per l'avvolgimento allo stesso modo del nucleo per il trasformatore T1. L'avvolgimento I (400 giri) è avvolto in due fili (PEV-2 0,07). La fine di un mezzo avvolgimento è collegata all'inizio dell'altro, quindi si forma un punto medio. L'avvolgimento II contiene 17 giri di filo PEV-2 0,25 ... 0,4. All'esterno, si consiglia di avvolgere i trasformatori con nastro di plastica, una striscia stretta tagliata da PVC adesivo. Questo li proteggerà da influenze esterne avverse. I trasformatori sono fissati con una vite MZ (filetto nella scheda). Il fissaggio apparentemente più semplice del trasformatore con un fermaglio è irto di pericoli: il fermaglio può formare una bobina in cortocircuito nel trasformatore; un errore comune, purtroppo. Per evitare la rottura dell'avvolgimento o la chiusura delle sue spire, il fissaggio deve essere morbido, elastico. La scheda è montata sul pannello frontale del dispositivo (polistirene antiurto, duralluminio, ecc.), in cui è ritagliata una finestra contro gli indicatori fluorescenti. Può essere coperto con un filtro verde. Su di esso, in un ritaglio della dimensione desiderata, è montato un emettitore piezoelettrico ZP-1 o ZP-22. E sotto il LED HL1 crea un foro corrispondente alle sue dimensioni. Il corpo del dispositivo è una scatola di plastica standard 130x95x20 mm (ad esempio, da sotto le pedine). Per evitare una sensibile diminuzione della sensibilità del dispositivo alle radiazioni ionizzanti deboli, è necessario praticare un ritaglio di 10x65 mm nella parete della custodia adiacente al contatore Geiger, che può quindi essere coperto con una rara grata. Naturalmente, non tutto quanto sopra è strettamente richiesto. Le resistenze del tipo MLT possono essere sostituite con altre della stessa taglia. Come VT3, VT4, è possibile prendere quasi tutti i transistor npn. Se il loro guadagno di corrente è piccolo, potrebbe essere necessario ridurre leggermente la resistenza dei resistori R9 e R10. È possibile e persino desiderabile sostituire gli indicatori fluorescenti IV3 con IV3A, che hanno una corrente di filamento inferiore. Anche il contatore SBM20 non è indispensabile. Sono adatti tutti i contatori Geiger da 400 volt con attività di fondo Nf.@24 impulsi/min. In questo caso, non sarà necessario apportare modifiche al circuito del dispositivo. Se Nf è diverso, allora tra le uscite 1, 2, 4, 8 e 16 del contatore DD3 e l'ingresso del contatore accumulatore, è necessario attivare un decodificatore diodo-resistenza, nel quale, installando gli appositi diodi, dovrebbe essere composto un numero, possibilmente più vicino a 0,65 Nf . Il frammento del diagramma (Fig. 76) mostra come farlo per Nf = I6. Qui 0,65 Nf@11, che è in codice binario e digitato nel decoder. Sul circuito stampato c'è un posto per l'installazione di un decodificatore a diodo-resistenza.
È possibile anche un altro modo: l'Nph richiesto può essere ottenuto collegando in parallelo più contatori Geiger insensibili. Ad esempio, è adatta una "batteria" di cinque contatori SBM10 o SBM21. I parametri dei contatori Geiger più adatti per i dosimetri domestici sono riportati nell'Appendice 4. Tabella 12
LED HL1, che si accende quando il contatore dell'accumulatore va in overflow, cioè a un livello molto alto di radiazioni ionizzanti, dovrebbe essere rosso e possibilmente più luminoso: AL307KM, AL307LM, ecc. I parametri del trasformatore T1 sono scelti in modo tale che quando la batteria è scarica, la tensione sul contatore Geiger rimanga entro i limiti del plateau della caratteristica di conteggio. La tabella 12 mostra la dipendenza della velocità di conteggio dalla tensione di alimentazione del dispositivo a un'attività costante della sorgente di radiazioni. La tabella 13 mostra la dipendenza della corrente consumata dal dispositivo dalla tensione dell'alimentatore. La massa del dispositivo con la batteria "Korund" - 225 g. La visualizzazione del contatore dell'accumulatore può essere effettuata anche su indicatori a cristalli liquidi. Il diagramma schematico di questo nodo con un tipo di tabellone segnapunti IZhTs5-4/8 è mostrato in fig. 77. Poiché ci sono quattro cifre nel display IZHTS5-4/8, il contatore delle "migliaia" è qui creato in modo simile ai precedenti - sul contatore decimale K176IE4. In un dosimetro con display LCD, ovviamente, non è necessaria alcuna unità di generazione della tensione del filamento. Pertanto, gli elementi VT3, VT4, T2, R9, R10 possono essere rimossi e DD9.1 e DD9.2 possono essere utilizzati per un altro scopo (altrimenti i loro ingressi devono essere collegati a "terra" o "+" dell'alimentatore fonte). Tabella 13
Il contatore DD7 può essere salvato, ma solo per generare un allarme: quando sul display appare "8000" - un livello di radiazione 8000 volte superiore al livello di radiazione di fondo naturale - si attiverà un allarme sonoro e luminoso. Un'altra caratteristica dell'LCD è che il segnale sul suo segmento deve avere la forma di un meandro. Il segmento diventa visibile (nero) se il suo meandro è in antifase con il meandro del substrato LCD (pin 1 e 34), e rimane sullo sfondo, non evidenziato se le loro fasi coincidono. Il contatore K176IE4 genera meandri di fase "singola" e "zero" alle sue uscite, se al suo ingresso S (pin 6) viene applicato un meandro di riferimento con frequenza di ripetizione di diverse decine o centinaia di hertz. È possibile, ad esempio, collegare gli ingressi S di tutti e quattro i contatori all'uscita F (frequenza 1024 Hz) del contatore QD1. L'efficienza energetica di un dosimetro con display a cristalli liquidi sarà, ovviamente, molto più elevata che con uno luminescente. *) L'Homo sapiens è una delle specie biologiche più sensibili alle radiazioni ionizzanti. La dose letale per l'uomo è di 600 roentgen. **) La radiazione di fondo naturale come una sorta di generatore di test consente di calibrare un dispositivo dosimetrico domestico, compresi quelli fatti in casa, senza ricorrere all'ausilio di alcun servizio. Questa unità non rigorosa ha permesso un tempo di legalizzare dispositivi dosimetrici fatti in casa. ***) Una parte di N. deve essere attribuita al contatore stesso, in particolare, all'effetto su di esso dei radioisotopi inclusi direttamente nel suo progetto. Nei buoni contatori Geiger, questo componente N. è piuttosto piccolo e di solito non viene preso in considerazione negli elettrodomestici. Pubblicazione: cxem.net
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