Kleiner Indikator für Radioaktivität. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Der beschriebene Indikator wurde 1986 nach Tschernobyl aus improvisierten Teilen entwickelt. Ziel war es, einen kleinen, einfachen, aber recht empfindlichen Indikator für Umwelt- und Lebensmittelverschmutzung zu entwickeln. Es ist bekannt, dass der Mensch ständig radioaktiver Strahlung ausgesetzt ist, sowohl kosmischer als auch terrestrischer Natur, deren Quellen das aus der Erdkruste freigesetzte Radongas, verschiedene im Boden vorkommende radioaktive Mineralien, Baumaterialien, Uhren und Instrumente mit leuchtenden Zeigern und Zifferblättern sind , insbesondere in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts freigesetzt, als Radium in ihnen verwendet wurde. Auch heute noch werden Strahlungsquellen beispielsweise in Rauchmeldern eingesetzt. Dieses Problem wird ausführlich in [1] beschrieben.

Bei vielen selbst erstellten Radioaktivitätsindikatoren, die beispielsweise in [2] beschrieben sind, lässt sich nur ein ziemlich deutlicher Überschuss des Strahlungsniveaus gegenüber dem natürlichen Hintergrund feststellen, der äußerst ungleichmäßig ist. Bei geringer Einstrahlung kommt es in zufälligen Abständen, von Bruchteilen einer Sekunde bis hin zu Einheiten und sogar mehreren zehn Sekunden, zu Blitzen einer Lichtanzeige oder dem Klicken einer Tonanzeige. Daher ist es bei der Berechnung „im Kopf“ schwierig, nicht in die Irre zu gehen und die Gefahr des beobachteten Expositionsniveaus zu unter- oder zu überschätzen. Aus Gründen der Zuverlässigkeit müssen Sie den Vorgang mehrmals wiederholen und dabei die Dauer anhand der Stoppuhr genau beobachten.

Zwar ist ein leichter Überschuss des Hintergrunds für den Menschen unter äußeren Einflüssen praktisch unbedenklich. Wenn jedoch eine radioaktive Substanz ins Innere gelangt, ändert sich das Bild dramatisch. Besonders schädlich sind die von einem solchen Stoff emittierten Alphateilchen, die beispielsweise mit Staub in die Lunge gelangt sind. Sie zerstören intensiv das umliegende Gewebe.

Der vorgeschlagene Indikator ist in der Lage, sehr kleine Überschreitungen des Hintergrunds zu erkennen. Er ermöglichte beispielsweise den Nachweis einer radioaktiven Kontamination einiger Proben von Tee, trockenem Kräutertee und Kondensmilch, die durch Zählen der LED-Blitze nicht festgestellt werden konnte.

Das Diagramm des Indikators ist in der Abbildung dargestellt. Es besteht aus einer Hochspannungsquelle, einem Detektor für radioaktive Partikel (Geigerzähler), einem Impulszähler, einem Impulsexpander, einem Timer und LED-Anzeigen.

Diagramm des Radioaktivitätsindikators (zum Vergrößern anklicken)

Das Gerät verwendet einen Geigerzähler SBT-11 (BD1), da von allen kleinen, die ich habe, nur dieser dank dünnem Glimmer (20 ... 25 Mikrometer), der das empfindliche Fenster bedeckt, in der Lage ist, Partikel mit zu registrieren wenig Energie.

Die Hochspannungsquelle zur Stromversorgung des Geigerzählers ist entsprechend der Sperroszillatorschaltung aus dem Transistor VT1, dem Impulstransformator T1 und einem Gleichrichter mit Spannungsverdopplung an den Dioden VD2, VD3 und den Kondensatoren C3, C4 aufgebaut.

Die beim Durchtritt radioaktiver Teilchen oder Gammastrahlungsquanten im Geigerzähler entstehenden Stromimpulse verursachen Spannungsimpulse am Widerstand R5. Die Diode VD4 begrenzt die Amplitude dieser Impulse. Sie gelangen zum Eingang 10 des Zählers DD1 und über die Diode VD5 zum Impulsexpander am Feldeffekttransistor VT2, was zu deutlich sichtbaren Blitzen der HL1-LED führt. Ein deutlicher Anstieg der durchschnittlichen Häufigkeit dieser Ausbrüche weist auf ein gefährliches Maß an radioaktiver Strahlung hin.

Auf dem K176IE5 (DD1)-Chip sind zwei Knoten implementiert: ein Zähler für von einem Geigerzähler erzeugte Impulse und ein Timer. Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung werden die Zähler der Mikroschaltung DD1 durch den beim Laden des Kondensators C7 an seinem Eingang R erzeugten Impuls auf Null gesetzt. Dann beginnt eine separate Zählung der in Eingang 10 eintretenden Impulse und der Impulse des internen Mikroschaltungsgenerators, dessen frequenzeinstellende Elemente die Kondensatoren C8 und C9 sowie die Widerstände R12 (Tuner) und R13 sind.

Der Generator bildet zusammen mit dem zweiten Zähler der DD1-Mikroschaltung einen Timer, ein Zeichen für den Ablauf des gezählten Zeitintervalls, das das Einschalten der HL2-LED darstellt, die an den Ausgang 9 der Mikroschaltung angeschlossen ist.

Die an Ausgang 3 des ersten Zählers angeschlossene HL15-LED schaltet sich ein, wenn in diesem Zähler mehr als 128 Geigerzählerimpulse akkumuliert wurden. Bei normaler Hintergrundstrahlung sollte die HL2-LED früher aufleuchten als HL3, bei Überschreitung umgekehrt. Dies wird durch Anpassen der Generatorfrequenz mit einem Abstimmwiderstand R12 erreicht.

Je kürzer der Zeitabstand zwischen dem Einschalten des Blinkerschalters SA1 und dem Aufleuchten der LED HL3 ist, desto intensiver ist die Strahlung. Bei hoher Intensität blinkt die HL3-LED, wobei die Blinkfrequenz proportional zur Intensität zunimmt und dann die Blitze zu einem Dauerleuchten verschmelzen. Der Widerstand R9 wird verwendet, um den Kondensator C5 bei ausgeschaltetem Strom vollständig zu entladen.

Der Indikator ist in einem Metallgehäuse mit den Maßen 120x40x30 mm montiert, alle Teile befinden sich auf der Platine. Zum Einbau des Geigerzählers SBM-11 wird eine herkömmliche Blende für eine siebenpolige Fingertip-Funkröhre mitgeliefert. Das empfindliche Fenster der Theke ist mit einer aufklappbaren Schutzabdeckung abgedeckt. Der Schalter und die LEDs befinden sich am Ende des Gehäuses. Der Indikator wird von der Krona-Batterie gespeist, die sich ebenfalls im Gehäuse befindet.

Der Impulstransformator T1 ist auf einen Ring der Größe K17,5x8,2x5 aus Ferrit 2000NM gewickelt. Wicklung I – 8 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,3 mm, Wicklung II – 3 Windungen desselben Drahtes und Wicklung III – 250 Windungen PEV-2-Draht mit einem Durchmesser von 0,12 mm. Wicklung III wird zuerst auf den Ferritring gewickelt. Er muss vom Ring und den darüber gewickelten Wicklungen I und II gut isoliert sein (z. B. mit Fluorkunststoffband). Die im Diagramm angegebene Phasenlage der Wicklungen I und II ist unbedingt einzuhalten. Wenn der Sperroszillator nicht bestromt ist, sollten die Leitungen einer dieser Wicklungen vertauscht werden.

Die Dioden KD510A können durch einen beliebigen Impuls ersetzt werden, zum Beispiel KD522B. Widerstand R6 – KIM-0,125 oder importiert, Abstimmwiderstand R12 – SP-38a, der Rest – MLT-0,125. Kondensatoren C3 und C4 - Keramikrohr KT-1 Gruppe H70, C5 - beliebiges Oxid, der Rest der Kondensatoren - Keramik oder Folie. Die im Diagramm angegebenen LEDs können durch moderne LEDs mit hoher Helligkeit ersetzt werden. Schalter SA1 - Schiebe-PD9-1.

Zur Einrichtung des Indikators kommt es darauf an, eine Hochspannung von 390 V (zulässige Grenzen 320 ... 460 V) einzustellen, indem die Widerstände R1 und R2 ausgewählt und die Messzeit mit einem Abstimmwiderstand R12 eingestellt werden. Hochspannung sollte mit einem Voltmeter mit hohem Eingangswiderstand gemessen werden – 10 MΩ oder mehr.

Die Messzeit sollte so bemessen sein, dass bei Abwesenheit jeglicher Strahlungsquellen in der Nähe des Geräts (außer dem natürlichen Hintergrund) die HL2-LED etwas früher aufleuchtet als HL3. Es muss berücksichtigt werden, dass der Hintergrund nicht konstant ist, sodass diese Anpassung wiederholt vorgenommen werden muss.

Im Zählmodus verbraucht der Anzeiger einen Strom von 0,8 ... 0,9 mA.

Literatur

1. Strahlung. Dosen, Wirkungen, Risiko. Pro. aus dem Englischen. Yu. A. Bannikova. - M.: Mir, 1990.
2. Netschajew I. Indikator für Radioaktivität. – Radio, 2014, Nr. 10, S. 35, 36.

Autor: G. Zakomorny

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