Indicatore di radioattività. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione

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L'articolo propone un semplice indicatore di radiazioni radioattive, di piccole dimensioni, alimentato a batteria. La sua caratteristica distintiva è che la sorgente di tensione altamente stabile per alimentare il sensore di radiazioni ionizzanti è assemblata su un microcircuito stabilizzatore di impulsi.

Semplici indicatori di radioattività alimentati a batteria nella maggior parte dei casi contengono un convertitore di tensione step-up necessario per alimentare il sensore di radiazioni ionizzanti, solitamente un contatore Geiger-Muller, nonché allarmi luminosi e sonori.

Per aumentare l'affidabilità della registrazione delle radiazioni radioattive, è necessario mantenere la tensione sul contatore Geiger-Muller entro i limiti richiesti. Sfortunatamente, gli indicatori di radioattività più semplici non forniscono la stabilizzazione della tensione di uscita. Allo stesso tempo, per il funzionamento normale, ad esempio, un contatore Geiger-Muller SBM-10, che ha una tensione di alimentazione nominale di 400 V, non deve scendere al di fuori dell'intervallo 350...450 V. Pertanto, la tensione la deviazione da quella nominale non deve superare il ± 12,5%. Tenendo conto del fatto che gli indicatori sono alimentati principalmente da batterie, e quindi instabili, ciò potrebbe causare una variazione della tensione sul misuratore e, di conseguenza, ridurre l'affidabilità della registrazione delle radiazioni ionizzanti.

Nell'indicatore di radioattività proposto, la tensione sul contatore Geiger-Muller viene mantenuta entro i limiti richiesti nell'intervallo di tensione di alimentazione compreso tra 1 e 3,2 V. Il circuito dell'indicatore è mostrato in Fig. 1. Il convertitore di tensione step-up è assemblato su un microcircuito specializzato NCP1400ASN50T1. Inoltre, il convertitore include un'induttanza di accumulo L1 e un moltiplicatore di tensione capacitivo a diodi sugli elementi VD2-VD5 e C2-C5. Il principio di funzionamento del convertitore di tensione sul chip NCP1400ASN50T1 si basa sul mantenimento di una tensione costante di 5 V all'uscita del raddrizzatore sul diodo VD1. Ciò significa che al variare della tensione di alimentazione l'ampiezza degli impulsi sull'avvolgimento I rimarrà approssimativamente costante (5,5...5,6 V). Pertanto, l'ampiezza degli impulsi di tensione sull'avvolgimento II dipende debolmente dalla tensione di alimentazione del convertitore ed è determinata dal rapporto tra il numero di spire di questi avvolgimenti. Il LED HL1 funge da indicatore del normale funzionamento del convertitore.

Fig. 1

La tensione di uscita del moltiplicatore di tensione viene alimentata attraverso i resistori R3 e R4 al contatore Geiger-Muller BD1. Nel momento in cui una particella radioattiva con una certa energia passa attraverso il contatore, al suo interno avviene la ionizzazione del gas inerte e la resistenza del contatore diminuisce drasticamente. In questo momento, sul resistore R4 appare un impulso di tensione, che apre il transistor VT1. Di conseguenza il LED HL2 lampeggia e si sente un clic nell'emettitore acustico HA1. In condizioni di normale fondo radioattivo naturale potrebbero verificarsi diversi lampi (e clic) in un minuto. Il diodo VD6 protegge il gate del transistor ad effetto di campo dai guasti.

Tutte le parti, ad eccezione della batteria di alimentazione, sono installate su un circuito stampato realizzato su un lato con un foglio di fibra di vetro con uno spessore di 1...1,5 mm, il suo disegno è mostrato in Fig. 2. LED, resistori e la maggior parte dei diodi sono installati su un lato della scheda, uno dei diodi, condensatori, microcircuito, emettitore acustico e contatore si trovano sull'altro. Per collegare lo strumento alla scheda, i contatti a molla sono saldati. L'induttore e l'emettitore acustico sono fissati alla scheda mediante adesivo hot-melt. L'aspetto della scheda montata è mostrato in Fig. 3.

Fig. 2

Fig. 3

Il dispositivo utilizza resistori fissi P1-4, C2-23 (R3 - KIM), condensatori all'ossido - importati a basso profilo, il resto - K73-166. LED: maggiore luminosità in diversi colori: HL1 - verde, HL2 - rosso. È auspicabile che il loro angolo di radiazione sia il più ampio possibile. Il transistor KP505G può essere sostituito con un transistor 2N7000 o BSS88, ma in questo caso, in parallelo al resistore R4, potrebbe essere necessario installare un condensatore (K10-17) con una capacità di diverse centinaia di picofarad. Ciò è dovuto al fatto che la capacità gate-source del transistor KP505G è di circa 500 pF e devia il resistore R4, sopprimendo le interferenze provenienti dal convertitore di tensione e altre interferenze. E la capacità gate-source dei transistor 2N7000 e BSS88 è molte volte più piccola. Pertanto sarà necessaria l'installazione di un condensatore aggiuntivo. L'emettitore acustico - avvolgimenti in corrente continua da 36 Ohm - è ricavato da una sveglia elettronico-meccanica. L'emettitore elettromagnetico YFM-1238P ha parametri simili. Poiché l'emettitore riceve impulsi di tensione a breve termine, la corrente che consuma è piccola.

L'induttanza di accumulo è avvolta su un nucleo magnetico ad anello dal trasformatore di una lampada fluorescente compatta. Il diametro esterno del nucleo magnetico è di 10 mm, l'altezza è di 3,5 mm. È ricoperto da uno strato isolante, che è molto comodo per realizzare uno strozzatore. Innanzitutto, l'avvolgimento II contenente 2...0,1 spire è avvolto con filo PEV-300 320; non deve occupare più di 3/4 del perimetro del nucleo magnetico. Quindi l'avvolgimento I viene avvolto vicino alla sua estremità: 10...15 giri di filo PEV-2 con un diametro di 0,2...0,3 mm. Prima di fissare l'induttore sulla scheda, il numero di spire di questo avvolgimento viene selezionato sperimentalmente. Per diversi numeri di spire nell'intervallo di tensione di alimentazione da 1,2 a 3,2 V, vengono misurate la corrente consumata dal dispositivo e la tensione di uscita del moltiplicatore. Dovrebbe essere compreso tra 350 e 450 V con il consumo di corrente minimo possibile. In questo caso non è installato un contatore Geiger-Muller e la tensione di uscita del convertitore viene misurata con un voltmetro con una resistenza di ingresso di almeno 10 MΩ. I dati sperimentali della versione dell'autore del dispositivo con uno starter, il cui avvolgimento I contiene 13 spire, sono mostrati in Fig. 4.

Fig. 4

Per il corpo (composto da due parti) dell'indicatore viene utilizzato il supporto di una lampada da prato a LED alimentata a batteria: un tubo di plastica con un diametro esterno di 18 mm. Una sezione lunga 118 mm contiene un circuito stampato. Da un lato sono presenti due fori del diametro di circa 5 mm per i LED (Fig. 5), dall'altro lato è presente lo stesso foro per un emettitore acustico e una finestra per un contatore (Fig. 6), che è ricoperto di plastica trasparente (da una bottiglia di plastica). In un'altra sezione del tubo c'è un vano batteria con un interruttore di accensione.

Fig. 5

Fig. 6

Se prevedi di utilizzare l'indicatore raramente e di accenderlo per un breve periodo, puoi utilizzare batterie di piccole dimensioni. Da ciò dipenderà la lunghezza del tratto di tubo con il vano batteria. Nella versione dell’autore, un pezzo del corpo metallico di una torcia a LED di piccole dimensioni con interruttore viene utilizzato come vano batteria. Questo vano è predisposto per l'installazione di celle galvaniche a disco con diametro di 12 mm. La lunghezza della seconda sezione del tubo in cui è incollato è di circa 40 mm. Entrambe le sezioni del tubo (con la scheda e il vano batteria) sono collegate tramite un manicotto adattatore in plastica; all'estremità della prima sezione del tubo è installato un tappo in plastica.

Autore: I. Nechaev

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