در این مقاله شرحی از مدارهای دزیمتر ساده بر روی شمارنده SBM-20 را خواهید دید که دارای حساسیت کافی هستند و کوچکترین مقادیر ذرات رادیواکتیو بتا و گاما را ثبت می کنند. مدار دزیمتر بر اساس سنسور تشعشع داخلی از نوع SBM-20 است. به نظر می رسد یک استوانه فلزی با قطر 12 میلی متر و طول حدود 113 میلی متر است. در صورت لزوم، می توان آن را با ZP1400، ZP1320 یا ZP1310 جایگزین کرد.

یک طرح ساده از دزیمتر در SBM-20

این طرح فقط به یک باتری AA متصل است. همانطور که می دانید ولتاژ عملکرد سنسور SBM-20 400 ولت است، بنابراین استفاده از مبدل ولتاژ ضروری می شود.

مبدل تقویت کننده مبتنی بر یک نوسان ساز مسدود کننده ساده است. پالس های ولتاژ بالا از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور توسط یک دیود فرکانس بالا یکسو می شوند.

اگر شمارنده SBM-20 خارج از ناحیه تابش قرار گیرد، هر دو ترانزیستور VT2 و VT3 بسته هستند. آلارم های صوتی و نوری فعال نیستند. به محض ورود ذرات رادیواکتیو به شمارنده، گاز داخل سنسور یونیزه می شود و در خروجی آن پالسی ظاهر می شود که به تقویت کننده ترانزیستور می رسد و صدای کلیک در بلندگوی تلفن شنیده می شود و LED روشن می شود.

با شدت تابش طبیعی ضعیف، چشمک های LED و کلیک ها هر 1 ... 2 ثانیه تکرار می شوند. این فقط از تشعشعات پس زمینه طبیعی صحبت می کند. با افزایش سطح رادیواکتیویته، کلیک‌ها مکرر می‌شوند و در مقادیر بحرانی، در یک ترقه مداوم ادغام می‌شوند و LED دائماً روشن می‌شود.

از آنجایی که طراحی رادیوی آماتور دارای یک میکرو آمپرمتر است، از مقاومت تنظیم برای تنظیم حساسیت قرائت ها استفاده می شود.

ترانسفورماتور مبدل با استفاده از یک هسته زره پوش با قطر 25 میلی متر مونتاژ می شود. سیم پیچ 1-2 و 3-4 از سیم مسی با قطر 0.25 میلی متر ساخته شده و به ترتیب شامل 45 و 15 پیچ می باشد. سیم پیچ ثانویه نیز از سیم مسی ساخته شده است، اما با قطر 0.1 میلی متر - 550 دور.

طراحی ساده شمارنده رادیواکتیویته در گزینه 2 SBM-20

مشخصات فنی اصلی دزیمتر:

سنسور دزیمتر یک شمارنده گایگر SBM20 است. ژنراتور مسدود کننده ولتاژ بالایی را در آند خود تولید می کند - از سیم پیچی ترانسفورماتور، پالس ها از طریق دیودهای VD1، VD2 دنبال می شوند و ظرفیت فیلتر C1 را شارژ می کنند. مقاومت R1 بار شمارنده است.

ویبراتور تکی بر روی عناصر DD1.1، DD1.2، SZ و R4 ساخته شده است، آنها پالس هایی را که از شمارنده گایگر می آیند و کاهش طولانی مدت دارند به مستطیل تبدیل می کنند. بر روی عناصر DD1.3، DD1.4، C4 و R5، یک مولد فرکانس صوتی ساخته شده است. تقویت کننده آستانه، مونتاژ شده بر روی یک تراشه DD2.

ولتاژ در سرتاسر ظرفیت C9 به نرخ تکرار پالس از شمارنده گایگر بستگی دارد. هنگامی که به سطح باز شدن ترانزیستور موجود در DD2 می رسد، LED HL1 روشن می شود که فرکانس چشمک زدن آن با افزایش کوانتوم های تشعشعی که روی سنسور می افتد افزایش می یابد.

ترانسفورماتور T1 با دست بر روی هسته حلقه ای M3000NM K16x10x4.5 میلی متر ساخته شده است. سیم پیچ اولیه شامل 420 دور سیم PEV-2-0.07 است. سیم پیچ ثانویه شامل 8 دور سیم با قطر 0.15 ... 0.2 میلی متر است. سیم پیچ سوم 3 دور با همان سیم.

با تحویل از انبار!

علاوه بر اسیلوسکوپ های دو کاناله Aktakom در حال حاضر محبوب ASK-2028 با باند 25 مگاهرتز و اخیراً این محبوبیت را به دست آورده است - ASK-2068 (با پهنای باند 60 مگاهرتز)، مدل ASK-2108 قبلا پیشنهاد شده است با پهنای باند 100 مگاهرتز!!!

اما این تنها تفاوت نیست ASK-2028 و ASK-2068 . برای بازتولید سیگنال با کیفیت بالا در اسیلوسکوپ ASK-2108 نرخ نمونه گیری در حال حاضر 500Msamples/sec است.

مانند مدل های ASK-2028 و ASK-2068 ، در حالت اسیلوسکوپ، ASK-2108 دارای:

• 2 کانال
• وضوح عمودی 8 بیت
• ضریب انحراف عمودی: 5 mV/div... 5 V/div
• نسبت رفت و برگشت: 5 ns/div... 100 s/div
• طول ضبط: 6K در هر کانال
• حالت های زمان بندی: جلو، ویدئو، متناوب
• آشکارساز اوج
• تابع میانگین گیری
• اندازه گیری مکان نما
• 20 اندازه گیری خودکار
• عملیات ریاضی
• sin(x)/x interpolator
• قابلیت ذخیره تا 4 شکل موج

در حالت مولتی متر 3 ¾ رقمی، ASK-2108 می تواند ولتاژ DC و AC (حداکثر 400 ولت)، جریان DC و AC (تا 10 آمپر)، مقاومت (تا 40 MΩ)، ظرفیت (تا 100uF)، و همچنین دیودها و تداوم را اندازه گیری کند.

اطلاعات مربوط به سیگنال، نتایج اندازه گیری و منوی عملکردی روی یک صفحه نمایش LCD رنگی 3.8 اینچی 320x240 نمایش داده می شود. داده ها را می توان هم در یک درایو USB خارجی ذخیره کرد و هم برای مستندسازی و پردازش بیشتر به رایانه منتقل کرد.

دستگاه می تواند هم از باتری لیتیومی داخلی و هم از منبع تغذیه موجود در مجموعه تحویل تغذیه شود.

بنابراین، مانند ASK-2028، ASK-2018 دارای پهنای باند 20 مگاهرتز و نرخ نمونه برداری 100 M نمونه در ثانیه.

اسیلوسکوپ های قابل حمل Aktakom با ابعاد کوچک خود: 180x115x40 میلی متر و وزن 0.645 کیلوگرم دارای ویژگی های اندازه شناسی خوب، رابط کاربری مناسب، عملکرد ساده و مجموعه ای از ابزارهای نرم افزاری و سخت افزاری لازم برای اندازه گیری ها و پردازش های بعدی هستند. به ویژه مفید، این دستگاه ها برای آزمایش، و همچنین در مواردی که دسترسی با دستگاه های ثابت مشکل یا غیرممکن است، مفید خواهند بود.

ژنراتورهای دو کاناله Aktakom AWG-4110 و AWG-4150 موجود در انبار

ترند فصل تابستان و محبوب ترین مدل ها! ژنراتورهای جهانی Aktakom با استفاده از فناوری Direct Digital Synthesis (DDS) ساخته شده اند که دقت تنظیم فرکانس بالا، اعوجاج کم، انتقال سریع از یک فرکانس به فرکانس دیگر و تعدادی دیگر از پارامترهای مترولوژیکی بالا را تضمین می کند.

ژنراتورهای پیشنهادی در محدوده فرکانس کار می کنند:

AWG-4110: 10 مگاهرتزAWG-4150: 50 مگاهرتز

ژنراتورهای جهانی Aktakom AWG-4110 و AWG-4150 به دلیل وجود نه تنها خروجی ها، بلکه ورودی های همگام سازی، فرصت های زیادی برای همگام سازی با دستگاه های دیگر دارند.

رابط کاربری دوستانه، ویژگی های وضوح عالی، عملکرد بالا، توانایی تولید سیگنال های مدوله شده، همراه با ابعاد و وزن کوچک، ژنراتورهای جهانی Aktakom را ساخته است. AWG-4110 و AWG-4150 یکی از بهترین ها از نظر نسبت قیمت به ظرفیت در بازار تجهیزات اندازه گیری روسیه است.

شرکت TDK-Lambda گسترش منابع تغذیه DC قابل برنامه ریزی سری GENESYS+™ خود را با مدل های 1700 وات اعلام می کند. این واحدها برخلاف مدل‌های قدرتمندتر قبلی با ورودی سه فاز 208/400/480 VAC، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که از یک شبکه AC تک فاز در محدوده ولتاژ 85 تا 265 VAC تغذیه شوند. کاربردهای منابع انرژی کاهش یافته جدید شامل استفاده به عنوان اجزای تجهیزات آزمایشگاهی و آزمایش قطعات خودرو و هوافضا روی برد، ساخت نیمه هادی، شبیه سازی سلول های خورشیدی و آرایه های آنها، پوشش الکترولیز و تصفیه آب می باشد.

ده مدل جدید با ولتاژهای 10 ولت، 20 ولت، 30 ولت، 40 ولت، 60 ولت، 100 ولت، 150 ولت، 300 ولت و 600 ولت و جریان هایی از 0-2.8 آمپر تا 0-170 آمپر برای کار در حالت های تثبیت ولتاژ و تثبیت جریان طراحی شده اند. تثبیت قدرت

همه محصولات GENESYS+™ 1.7kW در یک شاسی 1U 19 اینچی (483 میلی‌متری) با وزن کمتر از 5 کیلوگرم در دسترس هستند. حداکثر 4 واحد را می توان به صورت موازی در یک آرایش master-slave با پیکربندی سیستم خودکار متصل کرد که عملکرد پویا و نویز قابل مقایسه با یک واحد را ارائه می دهد.

به طور معمول، مدارهای دزیمتر با استفاده از میکروکنترلرها یا ریزمدارهای منطقی ساده مونتاژ می شوند. اما در بسیاری از موارد ما فقط به یک دزیمتر ساده نیاز داریم. در چارچوب این مقاله، دو طرح اولیه از دستگاه‌های سیگنال‌دهی تشعشع را خودتان انجام دهید، که در آن‌ها پیچیده‌ترین جزء رایج‌ترین شمارنده گایگر SBM-20 است، در نظر خواهیم گرفت.

ساده ترین دزیمتر با سنسور فوتودیود

هر آماتور رادیویی می تواند یک شمارنده ساده گایگر را با دست خود جمع کند که به جای SBM-20 از یک فتودیود معمولی به عنوان آشکارساز تشعشع استفاده می کند. دزیمتر فقط می تواند تشعشعات آلفا و بتا را تشخیص دهد. متأسفانه او قادر به تشخیص محدوده اشعه ایکس نخواهد بود. مدار دستگاه بر روی یک برد مدار چاپی کوچک مونتاژ می شود و در یک جعبه مناسب قرار می گیرد. لوله های مسی و فویل برای فیلتر کردن تداخل فرکانس رادیویی مورد نیاز است.

لیست اجزای رادیویی مورد نیاز

فتودیود BPW34، LM358 Op-amp، ترانزیستورهای 2N3904، 2N7000; خازن 100 nF (2 قطعه)، 100 uF، 10 nF، 20 nF. مقاومت 10 MΩ، 1.5 MΩ (2 قطعه)، مقاومت 56 kΩ، 150 kΩ، 1 kΩ (2 عدد)، پتانسیومتر 250 kΩ. اسپیکر پیزو، سوئیچ کلید

پس از مونتاژ، بررسی کنید که قطبیت بلندگو و LED به درستی وصل شده باشند. لوله های مسی و نوار الکتریکی را روی فتودیود قرار دهید. آنها باید خیلی محکم جا بیفتند.

یک سوراخ در کنار قاب آلومینیومی برای کلید برق و در بالا برای سنسور عکس، LED و کنترل حساسیت سوراخ می کنیم. پس از نصب قطعات رادیویی، باتری ها را وارد کنید. نوار را دور لوله های مسی بپیچید تا حرکت نکنند. این همچنین تعداد کوانتای نوری را که بر فتودیود اثر می‌گذارند کاهش می‌دهد.

می توانید عملکرد دستگاه حاصل را بر روی هر منبع آزمایشی تابش، که باید در آزمایشگاه های خاص یا در کلاس های فیزیک مدرسه باشد، بررسی کنید. خوب، یا با دوچرخه به منطقه چرنوبیل بروید.

دزیمتر ساده در SBM-20

برای ساده‌تر شدن طراحی، دستگاه از یک برق AC استاندارد 220 ولت تغذیه می‌شود.

ولتاژ بالا از یک دوبلور ساخته شده بر روی دیودها و خازن ها می آید، سپس به شمارنده گایگر SBM 20 می رود. مقاومت R1 به صورت سری به آن متصل می شود. با هر عبور از شمارنده یک ذره تشعشع، یک ضربه الکتریکی در خروجی آن و بر این اساس در مقاومت R1 ایجاد می شود که از طریق مقاومت R2 وارد دستگاه پخش کننده صدا می شود و در نتیجه یک کلیک ایجاد می شود. شنیده شد.

در پس زمینه تابش معمولی، چنین کلیک هایی 1-2 بار در ثانیه شنیده می شود. با افزایش سطح تشعشع، فرکانس کلیک ها به شدت افزایش می یابد و حتی می تواند به یک تروق مداوم تبدیل شود.

یک ایراد مهم این طراحی که خودتان انجام دهید این است که به برق متصل است. پس بیایید گزینه دیگری را بررسی کنیم.

دزیمتر خودکار ساده در SBM-20

در این دستگاه نشانگر تشعشع، یک نوسان ساز مسدود کننده معمولی، یک ژنراتور ترانزیستوری کم توان، به عنوان منبع ولتاژ بالا استفاده می شود. ولتاژ متناوب از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور یکسو شده و به شمارنده گایگر تغذیه می شود.

ترانسفورماتور بر روی یک حلقه فریت به قطر 16 میلی متر ساخته شده است. سپس سیم پیچی یکنواخت سیم پیچ اولیه را با 400 دور سیم مسی PEV 0.12 انجام می دهیم. در مرحله بعد با سیم PEV به قطر 0.42 میلی متر سیم پیچ دوم و سوم را به ترتیب 8 و 3 دور می پیچیم.

در طرحی که به درستی مونتاژ شده باشد، ولتاژ در سرتاسر ظرفیت C3 باید حدود 400 ولت باشد. اگر به طور ناگهانی کمتر شد، لازم است انتهای سیم پیچ افزایش یافته را تعویض کنید. اگر ولتاژ به طور کامل وجود نداشته باشد، باید نتایج سیم پیچ سوم را عوض کنید.

ایمنی در برابر اشعه

در ارتباط با پیامدهای زیست محیطی انفجارهای هسته ای برای اهداف صلح آمیز در نوایا زملیا و در منطقه آزمایشگاه Semipalatinsk، به دلیل تخلیه زباله های رادیواکتیو به رودخانه Techa در جنوب اورال (1949-1956)، به ویژه به دلیل محیط زیست. آلودگی در حین بهره برداری از نیروگاه هسته ای (حادثه چرنوبیل، 1986 و دیگران)، مطالعه مبانی ایمنی تشعشع و دزیمتری تشعشع امروزه بسیار مهم شده است. جمعیت دچار رادیوفوبیا شده است، یعنی ترس از قرار گرفتن در معرض حتی کوچکترین دوزها، بسیار کمتر از هر درجه خطر مبتنی بر علم.

شمارنده گایگر مولر

D برای تعیین سطح تابش، از دستگاه خاصی استفاده می شود -. و برای اینگونه وسایل خانگی و حرفه ای ترین دستگاه های کنترل دزیمتری به عنوان یک عنصر حساس استفاده می شود شمارشگر گایگر . این قسمت از رادیومتر به شما امکان می دهد تا سطح تابش را به طور دقیق تعیین کنید.

تاریخچه شمارنده گایگر

که در ابتدا دستگاهی برای تعیین شدت فروپاشی مواد رادیواکتیو در سال 1908 متولد شد که توسط یک آلمانی اختراع شد. هانس گایگر فیزیکدان . بیست سال بعد، همراه با یک فیزیکدان دیگر والتر مولر این دستگاه بهبود یافت و به افتخار این دو دانشمند نامگذاری شد.

که در در دوره توسعه و شکل گیری فیزیک هسته ای در اتحاد جماهیر شوروی سابق، دستگاه های مربوطه نیز ایجاد شد که به طور گسترده در نیروهای مسلح، در نیروگاه های هسته ای و در گروه های ویژه برای نظارت بر تشعشعات دفاع غیرنظامی استفاده می شد. از دهه هفتاد قرن گذشته، چنین دزیمترها شامل شمارنده ای بر اساس اصول گایگر، یعنی SBM-20 . این شمارنده دقیقاً مانند یکی دیگر از آنالوگ های آن است STS-5 ، تا به امروز بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و همچنین بخشی از ابزار مدرن کنترل دزیمتری .

عکس. 1. شمارنده تخلیه گاز STS-5.

شکل 2. شمارنده تخلیه گاز SBM-20.

اصل عملکرد شمارنده گایگر مولر

و ایده ثبت ذرات رادیواکتیو ارائه شده توسط گایگر نسبتا ساده است. این بر اساس اصل ظهور تکانه های الکتریکی در یک محیط گاز بی اثر تحت عمل یک ذره رادیواکتیو بسیار باردار یا کوانتومی از نوسانات الکترومغناطیسی است. برای اینکه در مورد مکانیسم عمل شمارنده با جزئیات بیشتر صحبت کنیم، اجازه دهید کمی در مورد طراحی آن و فرآیندهای رخ داده در آن، زمانی که یک ذره رادیواکتیو از عنصر حساس دستگاه عبور می کند، صحبت کنیم.

آر دستگاه ثبت یک سیلندر یا ظرف مهر و موم شده است که با گاز بی اثر پر شده است، می تواند نئون، آرگون و غیره باشد. چنین ظرفی می تواند از فلز یا شیشه ساخته شود و گاز موجود در آن تحت فشار کم است، این کار به طور عمدی انجام می شود تا فرآیند تشخیص ذره باردار را ساده کند. در داخل ظرف دو الکترود (کاتد و آند) وجود دارد که ولتاژ DC بالا از طریق یک مقاومت بار مخصوص به آنها اعمال می شود.

شکل 3. دستگاه و مدار روشن کردن شمارنده گایگر.

پ هنگامی که شمارنده در یک محیط گاز بی اثر فعال می شود، به دلیل مقاومت بالای محیط، تخلیه روی الکترودها ایجاد نمی شود، اما اگر یک ذره رادیواکتیو یا یک کوانتومی از نوسانات الکترومغناطیسی وارد محفظه عنصر حساس شود، وضعیت تغییر می کند. از دستگاه در این حالت، یک ذره با بار انرژی به اندازه کافی بالا، تعداد معینی الکترون را از نزدیکترین محیط، یعنی. از عناصر بدن یا خود الکترودهای فیزیکی. چنین الکترون هایی، هنگامی که در یک محیط گاز بی اثر قرار می گیرند، تحت تأثیر ولتاژ بالا بین کاتد و آند، شروع به حرکت به سمت آند می کنند و مولکول های این گاز را در طول مسیر یونیزه می کنند. در نتیجه، الکترون‌های ثانویه را از مولکول‌های گاز حذف می‌کنند و این فرآیند در مقیاس هندسی رشد می‌کند تا زمانی که شکست بین الکترودها رخ دهد. در حالت دشارژ مدار برای مدت زمان بسیار کوتاهی بسته می شود و این باعث جهش جریان در مقاومت بار می شود و همین پرش است که به شما امکان می دهد عبور یک ذره یا کوانتوم را از محفظه ثبت ثبت کنید.

تی این مکانیسم ثبت یک ذره را امکان پذیر می کند، با این حال، در محیطی که تشعشعات یونیزان به اندازه کافی شدید است، بازگشت سریع محفظه ثبت به موقعیت اصلی خود لازم است تا بتوان آن را تعیین کرد. ذرات رادیواکتیو جدید . این امر به دو روش مختلف به دست می آید. اولین مورد این است که تغذیه ولتاژ به الکترودها را برای مدت کوتاهی متوقف کنید، در این صورت یونیزاسیون گاز بی اثر به طور ناگهانی متوقف می شود و یک گنجاندن جدید محفظه آزمایش به شما امکان می دهد از همان ابتدا ضبط را شروع کنید. این نوع شمارنده نامیده می شود دزیمترهای غیر خود خاموش شونده . نوع دوم دستگاه ها، یعنی دزیمترهای خود خاموش شونده، اصل کار آنها افزودن مواد افزودنی خاص بر اساس عناصر مختلف به محیط گاز بی اثر است، به عنوان مثال، برم، ید، کلر یا الکل. در این صورت وجود آنها به طور خودکار منجر به خاتمه ترشح می شود. با چنین ساختاری از محفظه آزمایش، گاهی اوقات از مقاومت های چند ده مگا اهم به عنوان یک مقاومت بار استفاده می شود. این اجازه می دهد تا در طول تخلیه به شدت اختلاف پتانسیل را در انتهای کاتد و آند کاهش دهد، که فرآیند رسانایی را متوقف می کند و محفظه به حالت اولیه خود باز می گردد. لازم به ذکر است که ولتاژ روی الکترودهای کمتر از 300 ولت به طور خودکار حفظ دشارژ را متوقف می کند.

کل مکانیسم توصیف شده امکان ثبت تعداد زیادی ذرات رادیواکتیو را در مدت زمان کوتاهی فراهم می کند.

انواع تشعشعات رادیواکتیو

اچ برای درک آنچه ثبت شده است شمارنده های گایگر-مولر ، ارزش این را دارد که در مورد انواع آن صحبت کنیم. لازم به ذکر است که شمارشگرهای تخلیه گاز، که بخشی از اکثر دزیمترهای مدرن هستند، فقط قادر به ثبت تعداد ذرات باردار رادیواکتیو یا کوانتوم هستند، اما نمی توانند ویژگی های انرژی یا نوع تابش آنها را تعیین کنند. برای انجام این کار، دزیمترها چند منظوره تر ساخته می شوند و برای مقایسه صحیح آنها باید توانایی های آنها را با دقت بیشتری درک کرد.

پ با توجه به ایده های مدرن فیزیک هسته ای، تشعشعات را می توان به دو نوع تقسیم کرد، اولی در شکل میدان الکترومغناطیسی ، دومی در فرم جریان ذرات (تابش جسمی). نوع اول می تواند باشد شار ذرات گاما یا اشعه ایکس . ویژگی اصلی آنها توانایی انتشار به صورت موج در فواصل بسیار طولانی است، در حالی که آنها به راحتی از اجسام مختلف عبور می کنند و به راحتی می توانند به مواد مختلف نفوذ کنند. به عنوان مثال، اگر شخصی به دلیل انفجار هسته ای نیاز به مخفی شدن از جریان پرتوهای گاما داشته باشد، سپس در زیرزمین خانه یا پناهگاه بمب مخفی شود، مشروط به تنگی نسبی آن، تنها می تواند خود را از این نوع تشعشعات محافظت کند. 50 درصد.

شکل 4. کوانتومی اشعه ایکس و گاما.

تی چه نوع تشعشعی ماهیت پالسی دارد و با انتشار در محیط به صورت فوتون یا کوانتوم مشخص می شود. انفجارهای کوتاه تابش الکترومغناطیسی چنین تابشی می تواند ویژگی های انرژی و فرکانس متفاوتی داشته باشد، به عنوان مثال تابش اشعه ایکس هزار برابر فرکانس کمتری نسبت به پرتوهای گاما دارد. از همین رو اشعه گاما بسیار خطرناک تر است برای بدن انسان و تاثیر آنها بسیار مخرب تر است.

و تشعشع بر اساس اصل کورپوسکولار ذرات آلفا و بتا (جسم) است. آنها در نتیجه یک واکنش هسته ای به وجود می آیند که در آن برخی ایزوتوپ های رادیواکتیو با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی به برخی دیگر تبدیل می شوند. در این مورد، ذرات بتا جریانی از الکترون‌ها هستند و ذرات آلفا تشکیلات بسیار بزرگ‌تر و پایدارتری هستند که از دو نوترون و دو پروتون متصل به یکدیگر تشکیل شده‌اند. در واقع، هسته اتم هلیوم دارای چنین ساختاری است، بنابراین می توان ادعا کرد که جریان ذرات آلفا، جریان هسته های هلیوم است.

طبقه بندی زیر اتخاذ شده است ذرات آلفا کمترین قابلیت نفوذ را برای محافظت از خود دارند، مقوای ضخیم برای فرد کافی است، ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند، به طوری که فرد بتواند از خود در برابر جریان چنین تشعشعی محافظت کند، چندین محافظ فلزی نیاز دارد. میلی متر ضخامت (به عنوان مثال، ورق آلومینیوم). عملاً هیچ محافظتی در برابر کوانتاهای گاما وجود ندارد و آنها در فواصل قابل توجهی پخش می شوند و با دور شدن از کانون یا منبع زمین لرزه محو می شوند و از قوانین انتشار امواج الکترومغناطیسی پیروی می کنند.

شکل 5. ذرات رادیواکتیو نوع آلفا و بتا.

به مقدار انرژی در اختیار هر سه نوع تابش نیز متفاوت است و شار ذرات آلفا بزرگترین آنها را دارد. مثلا، انرژی ذرات آلفا هفت هزار برابر بیشتر از انرژی ذرات بتا است ، یعنی قدرت نفوذ انواع مختلف تابش با قدرت نفوذ آنها نسبت معکوس دارد.

D برای بدن انسان خطرناک ترین نوع تشعشعات رادیواکتیو در نظر گرفته می شود کوانتوم گاما ، به دلیل قدرت نفوذ بالا و سپس نزولی ذرات بتا و ذرات آلفا. بنابراین، اگر با یک شمارنده معمولی غیرممکن باشد، تعیین ذرات آلفا بسیار دشوار است. گایگر - مولر، از آنجایی که تقریباً هر جسمی برای آنها مانع است، چه ظرف شیشه ای یا فلزی. تعیین ذرات بتا با چنین شمارنده ای امکان پذیر است، اما به شرطی که انرژی آنها برای عبور از مواد ظرف شمارنده کافی باشد.

برای ذرات بتا کم انرژی، شمارنده معمولی گایگر-مولر ناکارآمد است.

در باره وضعیت مشابهی با تشعشعات گاما، این امکان وجود دارد که آنها بدون شروع واکنش یونیزاسیون از ظرف عبور کنند. برای انجام این کار، یک صفحه نمایش مخصوص (از فولاد متراکم یا سرب) در متر نصب شده است که به شما امکان می دهد انرژی اشعه گاما را کاهش دهید و در نتیجه تخلیه در محفظه شمارنده را فعال کنید.

ویژگی های اساسی و تفاوت شمارنده های گایگر مولر

با همچنین شایان ذکر است که برخی از ویژگی‌های اساسی و تفاوت‌های دزیمترهای مختلف مجهز به آن را برجسته کنیم شمارشگرهای تخلیه گاز گایگر مولر. برای انجام این کار، باید برخی از آنها را با هم مقایسه کنید.

رایج ترین شمارنده های گایگر مولر مجهز به استوانه اییا سنسورهای انتهایی. استوانه ای شبیه به یک استوانه مستطیلی به شکل لوله با شعاع کوچک است. محفظه یونیزاسیون انتهایی دارای شکل گرد یا مستطیلی با اندازه کوچک است، اما سطح کار انتهایی قابل توجهی دارد. گاهی اوقات انواع اتاق های انتهایی با یک لوله استوانه ای دراز با یک پنجره ورودی کوچک در سمت انتهایی وجود دارد. پیکربندی‌های مختلف شمارنده، یعنی خود دوربین‌ها، می‌توانند انواع مختلفی از تشعشعات یا ترکیبی از آن‌ها را ثبت کنند (به عنوان مثال، ترکیبی از پرتوهای گاما و بتا، یا کل طیف آلفا، بتا و گاما). این امر به دلیل طراحی خاص بدنه متر و همچنین موادی که از آن ساخته شده است امکان پذیر می شود.

E یکی دیگر از اجزای مهم برای استفاده در نظر گرفته شده از متر است ناحیه عنصر حساس ورودی و ناحیه کار . به عبارت دیگر، این بخشی است که از طریق آن ذرات رادیواکتیو مورد علاقه ما وارد و ثبت می شوند. هرچه این ناحیه بزرگتر باشد، شمارنده قادر به گرفتن ذرات بیشتری خواهد بود و حساسیت آن به تشعشع قوی تر خواهد بود. اطلاعات گذرنامه k مساحت سطح کار را معمولاً در سانتی متر مربع نشان می دهد.

E شاخص مهم دیگری که در مشخصات دزیمتر نشان داده شده است سطح سر و صدا (برحسب پالس در ثانیه اندازه گیری می شود). به عبارت دیگر، این اندیکاتور را می توان مقدار پس زمینه ذاتی نامید. می توان آن را در آزمایشگاه تعیین کرد، برای این دستگاه در یک اتاق یا محفظه کاملاً محافظت شده، معمولاً با دیواره های سربی ضخیم، قرار می گیرد و سطح تشعشعات ساطع شده توسط خود دستگاه ثبت می شود. واضح است که اگر چنین سطحی به اندازه کافی قابل توجه باشد، این صداهای القایی مستقیماً بر خطاهای اندازه گیری تأثیر می گذارد.

هر حرفه ای و تشعشع دارای ویژگی هایی مانند حساسیت به تشعشع است که همچنین بر حسب پالس در ثانیه (imp/s) یا بر حسب پالس در میکرورونتژن (imp/μR) اندازه گیری می شود. چنین پارامتری، یا بهتر بگوییم استفاده از آن، مستقیماً به منبع تشعشعات یونیزان بستگی دارد که شمارنده روی آن تنظیم می شود و اندازه گیری های بعدی روی آن انجام می شود. تنظیم اغلب توسط منابع انجام می شود، از جمله مواد رادیواکتیو مانند رادیوم - 226، کبالت - 60، سزیم - 137، کربن - 14 و دیگران.

E شاخص دیگری که ارزش مقایسه دزیمترها را دارد این است کارایی تشخیص تشعشع یونی یا ذرات رادیواکتیو وجود این معیار به این دلیل است که تمامی ذرات رادیواکتیو عبوری از عنصر حساس دزیمتر ثبت نمی شوند. این می تواند در شرایطی اتفاق بیفتد که کوانتوم تابش گاما باعث یونیزاسیون در محفظه شمارنده نشده باشد یا تعداد ذرات عبور داده شده و باعث یونیزاسیون و تخلیه آنقدر زیاد باشد که دستگاه به اندازه کافی آنها را شمارش نکند و به دلایل دیگر. برای تعیین دقیق این ویژگی یک دزیمتر خاص، با استفاده از برخی منابع رادیواکتیو، به عنوان مثال، پلوتونیوم-239 (برای ذرات آلفا)، یا تالیم - 204، استرانسیم - 90، ایتریم - 90 (گسترش کننده بتا)، و همچنین آزمایش می شود. مواد رادیواکتیو.

با معیار بعدی که باید در نظر گرفت این است محدوده انرژی ثبت شده . هر ذره رادیواکتیو یا کوانتوم تابشی دارای ویژگی انرژی متفاوتی است. بنابراین، دزیمترها برای اندازه گیری نه تنها نوع خاصی از تابش، بلکه همچنین ویژگی های انرژی مربوطه آنها طراحی شده اند. چنین شاخصی در مگاالکترون ولت یا کیلوالکترون ولت (MeV, KeV) اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، اگر ذرات بتا انرژی کافی نداشته باشند، نمی توانند الکترون را در محفظه شمارنده از بین ببرند و بنابراین ثبت نخواهند شد، یا فقط ذرات آلفا با انرژی بالا قادر به شکستن آن خواهند بود. مواد بدن شمارنده گایگر-مولر و یک الکترون را از بین می برد.

و بر اساس موارد گفته شده، سازندگان مدرن دزیمتر تشعشع طیف گسترده ای از دستگاه ها را برای اهداف مختلف و صنایع خاص تولید می کنند. بنابراین، ارزش در نظر گرفتن انواع خاصی از شمارنده های گایگر را دارد.

انواع مختلف شمارنده های گایگر-مولر

پ اولین نسخه دزیمترها دستگاه هایی هستند که برای ثبت و تشخیص فوتون های گاما و پرتوهای بتا با فرکانس بالا (سخت) طراحی شده اند. تقریباً تمام دزیمترهای تشعشعی که قبلاً تولید شده اند و مدرن، مثلاً: و دزیمترهای تابش حرفه ای برای این محدوده اندازه گیری طراحی شده اند. چنین تشعشعی انرژی کافی و قدرت نفوذ بالایی دارد به طوری که دوربین شمارنده گایگر می تواند آنها را ثبت کند. چنین ذرات و فوتون هایی به راحتی به دیواره های شمارنده نفوذ می کنند و باعث فرآیند یونیزاسیون می شوند و این به راحتی توسط پر شدن الکترونیکی مربوطه دزیمتر ثبت می شود.

D برای ثبت این نوع تشعشعات، شمارنده های محبوب مانند SBM-20 دارای سنسوری به شکل لوله-سیلندری استوانه ای با کاتد و آند سیمی کواکسیال. علاوه بر این، دیواره های لوله حسگر به طور همزمان به عنوان کاتد و محفظه عمل می کنند و از فولاد ضد زنگ ساخته شده اند. این شمارنده دارای مشخصات زیر است:

• مساحت منطقه کار عنصر حساس 8 سانتی متر مربع است.
• حساسیت تابشی به تشعشعات گاما از مرتبه 280 پالس در ثانیه یا 70 پالس / میکروR (آزمایش برای سزیم - 137 در 4 میکرورت بر ثانیه انجام شد).
• پس زمینه ذاتی دزیمتر حدود 1 imp/s است.
• این حسگر برای تشخیص تشعشعات گاما با انرژی در محدوده 0.05 MeV تا 3 MeV و ذرات بتا با انرژی 0.3 MeV در امتداد مرز پایین طراحی شده است.

شکل 6. دستگاه شمارنده گایگر SBM-20.

در تغییرات مختلفی در این شمارنده وجود داشت، به عنوان مثال، SBM-20-1 یا SBM-20U ، که دارای ویژگی های مشابه هستند، اما در طراحی اساسی عناصر تماس و مدار اندازه گیری متفاوت هستند. سایر تغییرات این شمارنده گایگر مولر، و اینها SBM-10، SI29BG، SBM-19، SBM-21، SI24BG نیز پارامترهای مشابهی دارند، بسیاری از آنها در دزیمترهای تشعشع خانگی یافت می شوند که امروزه در فروشگاه ها یافت می شوند. .

با گروه بعدی دزیمترهای تشعشع برای ثبت طراحی شده اند فوتون های گاما و اشعه ایکس . اگر در مورد دقت چنین دستگاه هایی صحبت کنیم، باید درک کرد که تابش فوتون و گاما کوانتوم های تابش الکترومغناطیسی هستند که با سرعت نور (حدود 300000 کیلومتر در ثانیه) حرکت می کنند، بنابراین ثبت چنین جسمی کار نسبتاً دشواری است.

بازده چنین شمارنده های گایگر حدود یک درصد است.

اچ برای افزایش آن، افزایش سطح کاتد مورد نیاز است. در واقع، کوانتوم های گاما به لطف الکترون های کوبیده شده توسط آنها، که متعاقباً در یونیزاسیون یک گاز بی اثر شرکت می کنند، به طور غیرمستقیم ثبت می شوند. به منظور ترویج هرچه مؤثرتر این پدیده، ضخامت مواد و دیواره محفظه شمارنده و همچنین ابعاد، ضخامت و مواد کاتد به طور ویژه انتخاب شده است. در اینجا، ضخامت و تراکم زیاد مواد می تواند حساسیت محفظه ثبت را کاهش دهد و بسیار کوچک باعث می شود تا اشعه بتا با فرکانس بالا به راحتی وارد دوربین شود و همچنین میزان نویز تابش طبیعی دستگاه را افزایش می دهد که این امر دقت تشخیص کوانتای گاما را از بین می برد. به طور طبیعی، نسبت های دقیق توسط تولید کنندگان انتخاب می شود. در واقع بر اساس این اصل دزیمترها بر اساس آن ساخته می شوند شمارنده های گایگر مولر برای تعیین مستقیم تابش گاما بر روی زمین، در حالی که چنین دستگاهی امکان تعیین هر نوع دیگر از تشعشعات و تاثیر رادیواکتیو را حذف می کند، که به شما امکان می دهد آلودگی اشعه و میزان تاثیر منفی بر روی یک فرد را فقط با پرتو گاما به طور دقیق تعیین کنید. .

که در دزیمترهای خانگی که مجهز به سنسورهای استوانه ای هستند، انواع زیر نصب می شوند: SI22G، SI21G، SI34G، گاما 1-1، گاما - 4، گاما - 5، گاما - 7ts، گاما - 8، گاما - 11 و بسیاری دیگر. علاوه بر این، در برخی از انواع، یک فیلتر ویژه بر روی پنجره ورودی، انتهایی و حساس نصب می شود که به طور خاص برای قطع ذرات آلفا و بتا و افزایش بیشتر ناحیه کاتد برای تعیین کارآمدتر کوانتوم گاما عمل می کند. این سنسورها عبارتند از Beta - 1M، Beta - 2M، Beta - 5M، Gamma - 6، Beta - 6M و غیره.

اچ برای درک واضح تر اصل عمل آنها، ارزش دارد که یکی از این شمارنده ها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیرید. به عنوان مثال، شمارنده انتهایی با سنسور بتا - 2M ، که دارای شکل گرد پنجره کار است که حدود 14 سانتی متر مربع است. در این مورد، حساسیت تشعشع به کبالت - 60 حدود 240 پالس / μR است. این نوع متر عملکرد خود نویز بسیار پایینی دارد. ، که بیش از 1 پالس در ثانیه نیست. این به دلیل محفظه سربی با دیواره ضخیم امکان پذیر است که به نوبه خود برای تشخیص تابش فوتون با انرژی در محدوده 0.05 مگا الکترون ولت تا 3 مگا ولت طراحی شده است.

شکل 7. پایان شمارنده گاما Beta-2M.

برای تعیین تابش گاما، استفاده از شمارنده‌هایی برای پالس‌های گاما بتا کاملاً امکان‌پذیر است که برای ثبت ذرات بتا سخت (فرکانس بالا و پرانرژی) و کوانتوم‌های گاما طراحی شده‌اند. به عنوان مثال، مدل SBM 20 است. اگر می خواهید ثبت ذرات بتا را در این مدل دزیمتر حذف کنید، کافی است یک صفحه سربی یا یک محافظ ساخته شده از هر ماده فلزی دیگری نصب کنید (پرده سربی موثرتر است. ). این رایج ترین روشی است که اکثر طراحان هنگام ایجاد شمارنده برای اشعه گاما و ایکس استفاده می کنند.

ثبت پرتوهای بتا "نرم".

به همانطور که قبلا ذکر کردیم، ثبت تابش بتای نرم (تابش با ویژگی های انرژی کم و فرکانس نسبتا کم) یک کار نسبتا دشوار است. برای این کار باید امکان نفوذ راحت تر آنها به اتاق ثبت را فراهم کرد. برای این منظور، یک پنجره نازک مخصوص کار معمولاً از میکا یا یک فیلم پلیمری ساخته می شود که عملاً مانعی برای نفوذ این نوع تابش بتا به محفظه یونیزاسیون ایجاد نمی کند. در این حالت خود بدنه حسگر می تواند به عنوان کاتد عمل کند و آند سیستمی از الکترودهای خطی است که به طور مساوی توزیع شده و بر روی عایق ها نصب می شوند. پنجره ثبت نام در نسخه نهایی ساخته شده است و در این حالت فقط یک لایه نازک میکا در مسیر ذرات بتا ظاهر می شود. در دزیمترهایی با چنین شمارنده‌هایی، تشعشع گاما به عنوان یک کاربرد و در واقع به عنوان یک ویژگی اضافی ثبت می‌شود. و اگر می خواهید از ثبت گاما کوانتا خلاص شوید، باید سطح کاتد را به حداقل برسانید.

شکل 8. دستگاه شمارنده گایگر.

با لازم به ذکر است که شمارنده هایی برای تعیین ذرات نرم بتا مدت ها پیش ایجاد شد و در نیمه دوم قرن گذشته با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. در میان آنها، رایج ترین سنسورهای نوع بودند SBT10 و SI8B ، که دارای پنجره های میکا کاری با دیواره نازک بود. یک نسخه مدرن تر از چنین دستگاهی بتا 5دارای مساحت پنجره کاری حدود 37 متر مربع در سانتی متر، مستطیل شکل ساخته شده از مواد میکا. برای چنین ابعادی از عنصر حساس، دستگاه قادر به ثبت حدود 500 پالس/μR است، اگر با کبالت - 60 اندازه گیری شود. در عین حال، راندمان تشخیص ذرات تا 80 درصد است. سایر شاخص های این دستگاه به شرح زیر است: خود نویز 2.2 پالس در ثانیه، محدوده تشخیص انرژی از 0.05 تا 3 مگا ولت است، در حالی که آستانه پایین برای تعیین تابش بتا نرم 0.1 مگا ولت است.

شکل 9. پایان شمارنده بتا گاما بتا-5.

و طبیعتاً قابل ذکر است شمارنده های گایگر مولرتوانایی تشخیص ذرات آلفا اگر ثبت تابش بتای نرم کار نسبتاً دشواری به نظر می رسد، تشخیص ذره آلفا حتی با شاخص های انرژی بالا حتی دشوارتر است. چنین مشکلی تنها با کاهش متناظر در ضخامت پنجره کار به ضخامتی که برای عبور یک ذره آلفا به محفظه ثبت سنسور کافی است و همچنین با تقریب تقریباً کامل پنجره ورودی قابل حل است. به منبع تابش ذرات آلفا. این فاصله باید 1 میلی متر باشد. واضح است که چنین دستگاهی به طور خودکار هر نوع تشعشع دیگری را ثبت می کند و علاوه بر این، با راندمان به اندازه کافی بالا است. این دو جنبه مثبت و منفی دارد:

مثبت - چنین دستگاهی می تواند برای گسترده ترین طیف تجزیه و تحلیل تشعشعات رادیواکتیو استفاده شود

منفی - به دلیل افزایش حساسیت، مقدار قابل توجهی نویز ایجاد می شود که تجزیه و تحلیل داده های ثبت دریافتی را دشوار می کند.

به علاوه بر این، اگرچه پنجره کار میکا بسیار نازک است، اما قابلیت های پیشخوان را افزایش می دهد، اما به ضرر استحکام مکانیکی و سفتی محفظه یونیزاسیون است، به خصوص که خود پنجره دارای سطح کار نسبتاً زیادی است. برای مقایسه، در شمارنده های SBT10 و SI8B که در بالا ذکر کردیم، با مساحت پنجره کاری حدود 30 متر مربع بر سانتی متر، ضخامت لایه میکا 13 تا 17 میکرومتر و با ضخامت لازم برای ثبت ذرات آلفا است. از 4 تا 5 میکرومتر، پنجره فقط می تواند بیش از 0.2 متر مربع در سانتی متر نباشد، ما در مورد شمارنده SBT9 صحبت می کنیم.

در باره با این حال، ضخامت بزرگ پنجره کار ثبت را می توان با نزدیکی جسم رادیواکتیو جبران کرد و بالعکس، با ضخامت نسبتاً کوچک پنجره میکا، ثبت یک ذره آلفا در فاصله بیشتر از 1 - امکان پذیر می شود. 2 میلی متر. شایان ذکر است که با ضخامت پنجره تا 15 میکرون، نزدیک شدن به منبع تشعشع آلفا باید کمتر از 2 میلی متر باشد، در حالی که منبع ذرات آلفا یک ساطع کننده پلوتونیوم-239 با تابش است. انرژی 5 مگا ولت اجازه دهید ادامه دهیم، با ضخامت پنجره ورودی تا 10 میکرومتر، امکان ثبت ذرات آلفا در فاصله حداکثر 13 میلی متر وجود دارد، اگر یک پنجره میکا تا ضخامت 5 میکرومتر ساخته شود، تابش آلفا ثبت می شود. در فاصله 24 میلی متر و غیره پارامتر مهم دیگری که مستقیماً بر توانایی تشخیص ذرات آلفا تأثیر می گذارد، شاخص انرژی آنها است. اگر انرژی ذره آلفا بیشتر از 5 مگا ولت باشد، فاصله ثبت آن برای ضخامت پنجره کاری از هر نوع بر همین اساس افزایش می‌یابد و اگر انرژی کمتر باشد، باید فاصله را تا اندازه کاهش داد. عدم امکان کامل ثبت تابش آلفای نرم.

E نکته مهم دیگری که امکان افزایش حساسیت شمارنده آلفا را فراهم می کند کاهش ظرفیت ثبت اشعه گاما است. برای این کار کافی است ابعاد هندسی کاتد را به حداقل برسانیم و فوتون های گاما بدون ایجاد یونیزاسیون از محفظه ثبت عبور می کنند. چنین اقدامی امکان کاهش تأثیر پرتوهای گاما بر یونیزاسیون را تا هزاران و حتی ده ها هزار بار ممکن می سازد. دیگر نمی توان تأثیر تشعشعات بتا بر اتاق ثبت را از بین برد، اما یک راه ساده برای خروج از این وضعیت وجود دارد. ابتدا تشعشعات آلفا و بتا از نوع کل ثبت می شود، سپس فیلتر کاغذی ضخیم نصب می شود و اندازه گیری دوم انجام می شود که فقط ذرات بتا را ثبت می کند. مقدار تابش آلفا در این مورد به عنوان تفاوت بین تابش کل و یک شاخص جداگانه از محاسبه تابش بتا محاسبه می شود.

مثلا ، ارزش پیشنهاد ویژگی های یک شمارنده بتا-1 مدرن را دارد که به شما امکان می دهد تابش آلفا، بتا و گاما را ثبت کنید. در اینجا معیارها وجود دارد:

• مساحت منطقه کاری عنصر حساس 7 متر مربع در سانتی متر است.
• ضخامت لایه میکا 12 میکرون است (فاصله تشخیص موثر ذرات آلفا برای پلوتونیوم 239، حدود 9 میلی متر، برای کبالت - 60، حساسیت تابش حدود 144 پالس / میکروR است).
• راندمان اندازه گیری تابش برای ذرات آلفا - 20٪ (برای پلوتونیوم - 239)، ذرات بتا - 45٪ (برای تالیوم -204) و گاما کوانتا - 60٪ (برای ترکیب استرانسیم - 90، ایتریم - 90).
• پس زمینه خود دزیمتر حدود 0.6 imp/s است.
• این حسگر برای تشخیص تشعشعات گاما با انرژی در محدوده 0.05 MeV تا 3 MeV و ذرات بتا با انرژی بیش از 0.1 MeV در امتداد مرز پایین و ذرات آلفا با انرژی 5 MeV یا بیشتر طراحی شده است.

شکل 10. پایان شمارنده آلفا-بتا-گاما بتا-1.

به البته هنوز طیف نسبتاً وسیعی از شمارنده ها وجود دارند که برای استفاده باریک تر و حرفه ای تر طراحی شده اند. چنین دستگاه هایی دارای تعدادی تنظیمات و گزینه های اضافی (برقی، مکانیکی، رادیومتریک، اقلیمی و غیره) هستند که شامل بسیاری از اصطلاحات و گزینه های خاص است. با این حال، ما روی آنها تمرکز نخواهیم کرد. در واقع، برای درک اصول اساسی عمل شمارنده های گایگر مولر ، مدل های توضیح داده شده در بالا کافی است.

که در همچنین لازم به ذکر است که زیر کلاس های خاصی وجود دارد گایگر شمارنده می کند که به طور ویژه برای تشخیص انواع مختلف تشعشعات دیگر طراحی شده اند. به عنوان مثال، برای تعیین ارزش تابش فرابنفش، برای شناسایی و تعیین نوترون های آهسته که بر اساس اصل تخلیه تاج عمل می کنند، و گزینه های دیگری که مستقیماً به این موضوع مرتبط نیستند، در نظر گرفته نمی شوند.

در ارتباط با پیامدهای زیست‌محیطی فعالیت‌های انسانی مرتبط با انرژی هسته‌ای و همچنین صنعت (از جمله نظامی)، استفاده از مواد رادیواکتیو به‌عنوان جزء یا پایه محصولات آنها، مطالعه مبانی ایمنی پرتو و دزیمتری تشعشع در حال تبدیل شدن به یک موضوع است. موضوع نسبتاً مرتبط امروز علاوه بر منابع طبیعی تشعشعات یونیزان، هر ساله مکان های بیشتری در اثر فعالیت های انسانی آلوده به تشعشعات ظاهر می شوند. بنابراین برای حفظ سلامتی خود و عزیزانتان باید میزان آلودگی یک منطقه یا اشیاء و مواد غذایی خاص را بدانید. یک دزیمتر می تواند در این مورد کمک کند - دستگاهی برای اندازه گیری دوز موثر یا قدرت پرتوهای یونیزان در یک دوره زمانی معین.

قبل از اقدام به ساخت (یا خرید) این دستگاه، لازم است ایده ای از ماهیت پارامتر اندازه گیری شده داشته باشید. تابش یونیزه کننده (تابش) جریانی از فوتون ها، ذرات بنیادی یا قطعات شکافت اتم هایی است که قادر به یونیزه کردن یک ماده هستند. به چند نوع تقسیم می شود. تابش آلفاجریانی از ذرات آلفا است - هسته هلیوم-4، ذرات آلفا که در طی واپاشی رادیواکتیو به وجود می آیند را می توان به راحتی توسط یک ورق کاغذ متوقف کرد، بنابراین به طور عمده زمانی که وارد بدن می شود خطری ایجاد می کند. تابش بتا- این جریان الکترون هایی است که در هنگام واپاشی بتا بوجود می آیند، برای محافظت در برابر ذرات بتا با انرژی تا 1 مگا ولت، یک صفحه آلومینیومی به ضخامت چند میلی متر کافی است. تابش گاماقدرت نفوذ بسیار بیشتری دارد، زیرا از فوتون های پرانرژی تشکیل شده است که بار ندارند؛ عناصر سنگین (سرب و غیره) با لایه ای چند سانتی متری برای محافظت موثر هستند. قدرت نفوذ انواع پرتوهای یونیزان به انرژی بستگی دارد.

برای ثبت تشعشعات یونیزان عمدتاً از شمارنده های گایگر مولر استفاده می شود. این وسیله ساده و موثر معمولاً یک استوانه فلزی یا شیشه ای است که از داخل متالیز شده و یک نخ فلزی نازک در امتداد محور این سیلندر کشیده شده است که خود سیلندر با گاز کمیاب پر می شود. اصل کار بر اساس یونیزاسیون ضربه است. هنگامی که تشعشعات یونیزان به دیواره های شمارنده برخورد می کند، الکترون ها از آن خارج می شوند، الکترون ها در حال حرکت در گاز و برخورد با اتم های گاز، الکترون ها را از اتم ها بیرون می اندازند و یون های مثبت و الکترون های آزاد ایجاد می کنند. میدان الکتریکی بین کاتد و آند، الکترون ها را به انرژی هایی شتاب می دهد که در آن یونیزاسیون ضربه آغاز می شود. بهمنی از یون ها به وجود می آید که منجر به تکثیر حامل های اولیه می شود. در قدرت میدان به اندازه کافی بالا، انرژی این یون ها برای تولید بهمن های ثانویه که قادر به حفظ تخلیه مستقل هستند کافی می شود، در نتیجه جریان عبوری از شمارنده به شدت افزایش می یابد.

همه شمارنده های گایگر نمی توانند انواع پرتوهای یونیزان را ثبت کنند. اساساً آنها به یک تشعشع حساس هستند - تابش آلفا، بتا یا گاما، اما اغلب آنها می توانند اشعه های دیگر را نیز تا حدودی تشخیص دهند. بنابراین، برای مثال، شمارنده گایگر SI-8B برای تشخیص تشعشعات بتا نرم طراحی شده است (بله، بسته به انرژی ذرات، تابش را می توان به نرم و سخت تقسیم کرد)، اما این سنسور تا حدودی به تابش آلفا نیز حساس است. و تابش گاما.

با این حال، با نزدیک شدن به طراحی مقاله، وظیفه ما ساختن ساده ترین، به طور طبیعی قابل حمل، شمارنده گایگر، یا بهتر است بگوییم یک دزیمتر است. برای ساخت این دستگاه، من فقط SBM-20 را دریافت کردم. این شمارنده گایگر برای ثبت تشعشعات سخت بتا و گاما طراحی شده است. مانند بسیاری از کنتورهای دیگر، SBM-20 با ولتاژ 400 ولت کار می کند.

ویژگی های اصلی شمارنده گایگر مولر SBM-20 (جدول از کتاب مرجع):

این شمارنده دقت نسبتا پایینی در اندازه گیری تشعشعات یونیزان دارد، اما برای تعیین مقدار مازاد بر دوز مجاز تابش برای انسان کافی است. SBM-20 در حال حاضر در بسیاری از دزیمترهای خانگی استفاده می شود. برای بهبود عملکرد، اغلب از چندین لوله به طور همزمان استفاده می شود. و برای افزایش دقت اندازه‌گیری تابش گاما، دزیمترها به فیلترهای تابش بتا مجهز شده‌اند؛ در این حالت دزیمتر فقط تشعشع گاما را ثبت می‌کند، اما با دقت.

هنگام اندازه گیری دوز تشعشع، عوامل متعددی وجود دارد که ممکن است مهم باشند. حتی در غیاب کامل منابع تشعشعات یونیزان، شمارنده گایگر تعداد مشخصی پالس می دهد. این به اصطلاح پس‌زمینه شمارنده سفارشی است. این همچنین شامل چندین عامل است: آلودگی رادیواکتیو مواد خود شمارنده، گسیل خود به خودی الکترون ها از کاتد شمارنده، و تابش کیهانی. همه اینها مقدار مشخصی پالس "اضافی" را در واحد زمان می دهد.

بنابراین، طرح یک دزیمتر ساده بر اساس شمارنده گایگر SBM-20:

مدار را روی تخته نان جمع می کنم:

مدار شامل قطعات کمیاب (البته به جز خود متر) و فاقد عناصر قابل برنامه ریزی (میکروکنترلر) است که به شما امکان می دهد مدار را در مدت زمان کوتاهی و بدون مشکل زیاد جمع آوری کنید. با این حال، چنین دزیمتری حاوی مقیاس نیست و لازم است دوز تابش توسط گوش با تعداد کلیک تعیین شود. این نسخه کلاسیک است. مدار شامل یک مبدل ولتاژ 9 ولت - 400 ولت است.

یک مولتی ویبراتور روی تراشه NE555 ساخته شده است که فرکانس آن تقریباً 14 کیلوهرتز است. برای افزایش فرکانس کار می توانید مقدار مقاومت R1 را به حدود 2.7 کیلو اهم کاهش دهید. اگر چوکی که انتخاب کرده اید (یا شاید ساخته اید) صدای جیر جیر کند - با افزایش فرکانس عملکرد، صدای جیر جیر ناپدید می شود. سلف L1 با درجه بندی 1000 - 4000 μH مورد نیاز است. سریعترین راه برای یافتن یک چوک مناسب، استفاده از یک لامپ کم مصرف سوخته است. چنین چوکی در مدار استفاده می شود ، در عکس بالا روی هسته ای پیچیده شده است که معمولاً برای ساخت ترانسفورماتورهای پالس استفاده می شود. ترانزیستور T1 می تواند از هر کانال n میدان دیگری با ولتاژ منبع تخلیه حداقل 400 ولت و ترجیحا بیشتر استفاده کند. چنین مبدلی تنها چند میلی آمپر جریان در ولتاژ 400 ولت می دهد، اما این کافی است تا شمارنده گایگر چندین بار کار کند. پس از قطع برق از مدار در خازن شارژ شده C3، مدار با توجه به ظرفیت کوچک آن، حدود 20-30 ثانیه دیگر کار می کند. سرکوبگر VD2 ولتاژ را در 400 ولت محدود می کند. خازن C3 باید برای ولتاژ حداقل 400 - 450 ولت استفاده شود.

هر بلندگو یا بلندگوی پیزو را می توان به عنوان Ls1 استفاده کرد. در غیاب تابش یونیزان، هیچ جریانی از مقاومت های R2 - R4 عبور نمی کند (پنج مقاومت در عکس روی تخته نان وجود دارد، اما مقاومت کل آنها مطابق با مدار است). به محض ورود ذره مربوطه به شمارنده گایگر، یونیزاسیون گاز در داخل سنسور اتفاق می افتد و مقاومت آن به شدت کاهش می یابد، در نتیجه یک پالس جریان رخ می دهد. خازن C4 قسمت ثابت را قطع می کند و فقط یک پالس جریان را به بلندگو می دهد. صدای کلیک می شنویم.

در مورد من، دو باتری از تلفن های قدیمی به عنوان منبع تغذیه استفاده می شود (دو باتری، زیرا برای شروع مدار به دلیل پایه عنصر اعمال شده، برق مورد نیاز باید بیش از 5.5 ولت باشد).

بنابراین، مدار کار می کند، گاهی اوقات کلیک می کند. حالا نحوه استفاده از آن ساده ترین گزینه - کمی کلیک می کند - همه چیز خوب است، اغلب کلیک می کند یا حتی به طور مداوم - بد است. گزینه دیگر این است که به طور تقریبی تعداد پالس ها در دقیقه را بشمارید و تعداد کلیک ها را به microR / ساعت تبدیل کنید. برای این کار باید مقدار حساسیت شمارنده گایگر را از کتاب مرجع بگیرید. با این حال، منابع مختلف همیشه اعداد کمی متفاوت دارند. در حالت ایده آل، اندازه گیری های آزمایشگاهی باید برای شمارنده گایگر انتخابی با منابع تشعشع مرجع انجام شود. بنابراین برای SBM-20، مقدار حساسیت با توجه به منابع مختلف و کتب مرجع از 60 تا 78 پالس / μR متغیر است. بنابراین، ما تعداد تکانه ها را در یک دقیقه محاسبه کردیم، سپس این عدد را در 60 ضرب می کنیم تا تعداد تکانه ها در یک ساعت تقریبی شود و همه اینها را بر حساسیت سنسور تقسیم می کنیم، یعنی بر 60 یا 78 یا هر چیزی که به دست می آورید. به واقعیت نزدیکتر شده و در نتیجه مقدار آن را بر حسب µR/h بدست می آوریم. برای یک مقدار قابل اطمینان تر، لازم است چندین اندازه گیری انجام شود و میانگین حسابی بین آنها محاسبه شود. حد بالایی سطح ایمن تابش تقریباً 20 تا 25 میکروR/h است. سطح مجاز تا حدود 50 μR / ساعت است. اعداد ممکن است بسته به کشور متفاوت باشد.

P.S. با مقاله ای در مورد غلظت گاز رادون که به داخل اتاق ها، آب و غیره نفوذ می کند، از من خواسته شد تا این موضوع را در نظر بگیرم. در مناطق مختلف کشور و منابع آن.

فهرست عناصر رادیویی

تعیین	تایپ کنید	فرقه	تعداد	توجه داشته باشید	خرید کنید	دفترچه یادداشت من
IC1	تایمر و نوسانگر قابل برنامه ریزی	NE555	1			به دفترچه یادداشت
T1	ترانزیستور ماسفت	IRF710	1			به دفترچه یادداشت
VD1	دیود یکسو کننده	1N4007	1			به دفترچه یادداشت
VD2	دیود محافظ	1V5KE400CA	1			به دفترچه یادداشت
C1، C2	خازن	10 nF	2			به دفترچه یادداشت
C3	خازن الکترولیتی	2.7uF	1			به دفترچه یادداشت
C4	خازن	100 nF	1	400 ولت