Certa vez, o Ministro das Finanças, pálido como a morte, apareceu na televisão e disse:
"A crise financeira não nos afetará". Porque Eu lhe digo com certeza.
A população, que sabia muito sobre as declarações dos funcionários, estava silenciosamente exausta e partiu para comprar sal, fósforos e açúcar. M. ZhvanetskyRecentemente, o tema da próxima Terceira Guerra Mundial tem sido popular na mídia americana (e não apenas). Alguns até suspeitam que seja atômico (um exemplo típico de Estados Unidos e Rússia estão se preparando para o dia do juízo final)) e acontecerá nos próximos seis meses. Se você já conferiu o kit de primeiros socorros, comprou cereais, sabão, sal, fósforos e açúcar, é hora de pensar em um atributo tão importante da reunião do Dia do Juízo Final como um dosímetro. O circuito dosimétrico proposto é caracterizado por alta sensibilidade e facilidade de fabricação devido à ausência da necessidade de enrolar um transformador de alta tensão. Além disso, as vantagens do design incluem o uso de peças difundidas e a capacidade de trabalhar com diferentes fontes de energia (espero que todos se lembrem de como fazer baterias a partir de batatas), para que não seja muito difícil reparar e operar no mundo pós-apocalíptico.
Intensímetro - um dosímetro da densidade do fluxo de energia das partículas ionizantes.O dosímetro é construído em quatro contadores Geiger-Muller (a seguir denominado "tubo" ou o contador não está totalmente correto) - os populares e acessíveis tubos SBM-20. Ao comprar, você deve prestar atenção à data de fabricação.O tubo é sensível a y e limitado a β , e não é sensível à radiação α .Características do SBM-20 O SBM-20 é fabricado na forma de um tubo de metal corrugado de paredes finas selado, do qual o ar é bombeado e um gás inerte é adicionado em vez dele sob uma leve pressão, com a adição de uma impureza (Ne + Br 2+ Ar). Um fio fino é esticado ao longo do eixo do tubo e um cilindro de metal é localizado coaxialmente com ele. Tanto o tubo quanto o fio são eletrodos: o tubo é o cátodo e o fio é o ânodo. O menos da fonte de tensão constante é conectado ao cátodo e através da resistência constante muito grande - mais da fonte de tensão constante ao ânodo. Quando uma partícula carregada entra no contador, uma certa quantidade de gás é ionizada e, sob a influência da tensão entre o cátodo e o ânodo, íons e elétrons começam a se mover - uma corrente de curto prazo surge no tubo. A tensão no ânodo do tubo cai brevemente - nós obtemos um pulso invertido. O SBM-20 possui contatos para uma conexão básica. Nunca solda a eles.
. Para conectar o SBM-20, são adequados contatos flexíveis para uma placa de circuito impresso adequada para fusíveis tubulares com um diâmetro de 6,3 mm.Os esquemas de dosímetros antigos do exército baseiam-se, em primeiro lugar, nos requisitos de imunidade do equipamento aos efeitos de um pulso eletromagnético de uma explosão nuclear próxima, na energia de baterias comuns (dois tamanhos de zinco-carbono ou alcalinos D (LR20)). Indicação de radioatividade - audível nos fones de ouvido ou nos fones de ouvido e simultaneamente no microamperímetro com uma balança com várias faixas e verificação da fonte de energia. Inicialmente, um conversor de voltagem vibracional era usado em dosímetros (IBG-58T) e, em seguida, um gerador baseado em um transistor e um transformador de ferrite; uma lâmpada - um estabilizador de coroa era usado para estabilizar a tensão.
Esquema do indicador de radioatividade do exército da Tchecoslováquia IBG-58TA maioria dos esquemas na Internet é construída em um conversor de voltagem usando um transformador em um núcleo de ferrite, que muitas vezes impede aqueles que desejam fazer um dosímetro. E a tensão de alimentação geralmente é aumentada para 12 volts.Meus principais requisitos para o circuito foram:- na aplicação de tensões utilizadas em circuitos com microcontroladores - 5 volts ou menos;
- indutores ou transformadores facilmente acessíveis;
- escalabilidade e a possibilidade de usar outros contadores Geiger-Muller, regulando a tensão em pelo menos 200-460 volts;
- constituído por blocos funcionais separados, conectados em série;
- O design pode ser facilmente reparado.
Diagrama de um dosímetro com uma saída lógica para o microcontrolador. Os "blocos" funcionais são destacados em amarelo e branco.O primeiro bloco é um oscilador com uma frequência constante de cerca de 1,5 kHz e um ciclo de trabalho de cerca de 1: 1. O gerador é construído em um temporizador 555 (na versão CMOS - alimentada por 3 volts). O resistor de sintonia permite ajustar a frequência na faixa de 1,1 a 5,2 kHz, para que seja possível ajustar a estabilização de tensão na faixa mais ampla. Por padrão, um resistor de alta sintonia é definido, o que corresponde a uma baixa frequência gerada.A segunda unidade é um conversor de expansão com um estrangulador miniatura de 33 mH (Matsutami 09P-333J) que é facilmente acessível para compra. Na saída do qual, até um multiplicador de tensão, são obtidos quase 300 volts. Por esse motivo, um transistor 2N6517 com uma tensão máxima (K-E) de 350 volts foi selecionado. A tensão durante a operação é dada a seguir na forma de onda: A forma de onda
O multiplicador de tensão usa capacitores de filme metálico de 22n 400V. Em um capacitor eletrolítico de saída de 1 microfarad, a tensão pode ser de 450 volts, se uma cadeia de diodos Zener BZX83V075 (75V x5) estiver conectada em paralelo, sem a qual a tensão pode atingir 600 volts, caso em que é necessário usar um capacitor de 630 volts. Ao medir alta tensão, deve-se levar em consideração que o novo capacitor eletrolítico apresenta um vazamento maior e deve ser moldado. Dentro de 15 minutos de operação do novo capacitor, a tensão se estabiliza. Vista do dispositivo montado na tábua de pão
A tensão no tubo estabiliza em 375 volts. Este valor é inferior ao recomendado pelo fabricante e outras instruções para a fabricação de dosímetros, 400 volts. Tentei medir a dependência da sensibilidade do tubo quando a tensão muda, e na faixa de 330-460 volts a mudança de tensão não leva a uma mudança significativa na sensibilidade, e em cerca de 300 volts há uma ligeira diminuição. O trabalho do tubo muda dramaticamente a uma voltagem de cerca de 270 volts.O conversor de tensão é uma fonte bastante suave e a conexão de um voltímetro de 10 megaohm leva a uma queda de tensão perceptível. A influência do voltímetro será insignificante com sua resistência de cerca de 100 megaegohms. Um voltímetro improvisado pode ser feito conectando um voltímetro de 10 MΩ a nove (9) resistores de 10 MΩ conectados em série. A tensão medida deve ser multiplicada por 10. A sensibilidade do SBM-20 em diferentes tensões no ânodo.
O resistor anódico do contador Geiger é composto por cinco resistores de 1 MΩ. Um resistor de 100kΩ é incluído no circuito do contra-cátodo, do qual os pulsos de saída invertidos são removidos e, em seguida, o transistor é levado a um nível lógico de 5V. Os pulsos têm uma duração de cerca de 250 microssegundos. Esses pulsos são processados pela entrada do microcontrolador (
pode ser processado com um smartphone adicionando um capacitor de separação - como na publicação MaxFactor “ Como fazer um dosímetro e ligá-lo ao Android ” ).Se o objetivo é apenas indicar a intensidade da radiação sem processamento adicional, colocaremos outro chip 555, cuja duração dos pulsos de saída é definida por um resistor de corte dentro de 2,5 ms - 25 ms. Em baixos níveis de intensidade de radiação, um LED piscando é muito mais perceptível. Também perceptível que o "crepitar" usual, o tom do alto-falante ativo (campainha) KPE222A com uma frequência de seu próprio sinal 3,2 kHz. Unidade adicional de indicação de luz e som.
A tensão no tubo de 375 volts permanece constante quando a tensão de alimentação muda de 3,8 a 5,5 V. O conversor consome 12 mA a 5 volts, o que não será um problema para alimentá-lo da fonte de alimentação do microcontrolador. Como um dispositivo separado, o dosímetro pode operar com 4 elementos hidreto de níquel-metal, 3 elementos Ni-Zn ou com um estabilizador de 5 V de qualquer fonte com tensão de até 24 V.Ao criar a primeira versão do dispositivo em uma placa de ensaio, descobriu-se que era necessário prestar atenção a limpeza completa da placa de circuito a partir do fluxo. Por exemplo, os restos de pasta de solda do Pro'sKit causaram correntes de vazamento que reduziram a voltagem na saída do conversor de voltagem para 120 volts. A resina clássica é muito melhor, mas, nesse caso, a limpeza da placa é apropriada.Se o tubo contador Geiger-Muller estiver localizado longe da placa, preste atenção no cabo, pois nem todas as especificações são adequadas para 400 volts. Encontrei uma falha em um cabo coaxial antigo, o que se refletia na medição de impulsos. A capacidade do cabo também é importante, no próprio tubo uma capacitância de 4pF e o cabo afeta o tempo necessário para que o tubo se recupere após passar pela partícula e, consequentemente, afeta a linearidade e o limite superior das medições. É desejável que o cabo tenha uma capacidade tão pequena quanto possível. Carcaça de metal para o contador Geiger-Muller
Os tubos podem ser colocados diretamente na placa ou dentro da caixa. Eles medirão o nível de radiação no espaço, mas é improvável que sejam capazes de estudar uma fonte pontual de radiação, além disso, perderão a maior parte de sua sensibilidade a fontes de radiação fracas, o que depende muito da distância mínima da fonte ao tubo.Para separar a radiação γ e β , à qual o contador é sensível, pode ser usada uma caixa de alumínio com um diafragma, como na foto anterior. y e β passam livremente pelos slots e apenas ypenetra através de uma caixa de alumínio de 5 mm. Quando instalado na carcaça, o tubo deve estar corretamente orientado, a carcaça é aterrada, o fio é isolado. Para nossos experimentos, basta usar apenas um tubo com fios isolados.O dosímetro montado e ligado registrou um fundo de cerca de 20 pulsos por minuto. Respondeu de forma confiável a uma bola de vidro de urânio conectada ao tubo e até a uma grade de aquecimento (Thorium-232) a uma distância de 10 cm.Fontes de radiação mais fracas, como cinzas ou sabão em pó, geralmente não são muito bem reconhecidas pelo ouvido, mas são convincentemente determinadas pelo registro gráfico dos resultados da medição . Em seguida, conectaremos um dosímetro sensível ao Arduino e "examinaremos" a radiação radioativa de itens domésticos.Conexão com o Arduino
Num futuro próximo, nosso objetivo será concluir a criação de um dispositivo de medição conveniente com um display, com o recálculo da dose de exposição à radiação durante uma observação de longo prazo, com um display gráfico ou controle dos níveis predefinidos de intensidade de radiação e um alarme quando os níveis forem excedidos. Enquanto isso, vamos nos concentrar em uma exibição gráfica simples. Alta sensibilidade e maior filtragem de ruído nos permitirão experimentar fontes mais fracas de radiação radioativa.E então conecte a saída do dispositivo ao Arduino Uno no pino D2. Pulsos únicos são somados em uma variável através do processamento de interrupção, e o número de pulsos por minuto é exibido graficamente. Iniciar as experiências de um programa como esse é suficiente para nós. Mesmo um tubo pode medir com precisão suficiente, mas levará muito tempo para fazer as medições. Dezenas de minutos precisam ser gastos em ciclos e uma medição de vários ciclos pode levar várias horas. Outra maneira de fazer o mesmo que podemos observar em dispositivos de produção serial - isso é feito aumentando o número de contadores Geiger-Muller conectados em paralelo, o que aumentará o número de partículas capturadas. Como conectar vários tubos mostra este diagrama:
Conexão paralela de vários tubos
int pocet;
unsigned long time;
void setup() {
pinMode(2, INPUT);
attachInterrupt(0, nacti, RISING);
Serial.begin(9600);
Serial.println(" ");
}
void nacti() {
pocet = pocet++;
}
void loop() {
pocet = 0;
time = millis() + 60000;
while (time > millis()) {}
if (pocet < 10) Serial.print(" ");
if (pocet < 100) Serial.print(" ");
if (pocet < 1000) Serial.print(" ");
Serial.print(pocet);
Serial.print(" ");
for (int i = 0; i < pocet; i++) {
Serial.print("#");
}
Serial.println(" ");
}
A figura a seguir mostra o resultado da medição da radiação da lente de um projetor antigo e poderoso. O vidro óptico em comparação com o vidro de urânio tem uma atividade muito baixa. Ao ouvir, algumas atividades foram notadas, mas foi difícil avaliar o tamanho delas. Medição da atividade de uma lente óptica
Na gravação, uma treliça (#) corresponde a um pulso. Nos primeiros 20 minutos, um fundo radioativo foi gravado. O menor número de pulsos registrados foi 13, o máximo foi 36. A linha vermelha mostra o valor médio, neste caso, 23 pulsos por minuto. Gravação de medição de atividade de lentes ópticas
Após 16 minutos de gravação com a lente no tubo, o valor médio foi de 46 pulsos por minuto. Exatamente o dobro. Podemos concluir que a lente óptica contribuiu com 23 pulsos por minuto, embora esse resultado seja apenas aproximado e não seja estatisticamente confiável. Podemos até tentar medir fontes de radiação fracas, como detergente para a roupa, cinzas, frutas tropicais, ligas de metal, ímãs ou qualquer outra coisa. Da mesma forma, podemos tentar detectar a presença de fontes de radiação a curtas distâncias, mas talvez 10, 30 ou 100 cm.Um resultado semelhante, como a lente mencionada, também prevê a medição de um tacômetro antigo a uma distância de 0,5 metros ou a verificação de antigos depósitos de minas perto de Mnishek Sob Brdy.Ao realizar um ciclo de medição por 5 minutos e 10 ciclos sem fonte (medição em segundo plano) e depois 10 ciclos com uma fonte, é possível detectar a atividade das bananas. Infelizmente, não pude determinar especificamente a origem das bananas, cuja atividade depende disso fortemente. Uma medição de 100 minutos sozinha não é indicativa - um aumento no número de pulsos em relação ao fundo é de cerca de 20%. E isso pode ser reduzido a um erro estatístico, mas ao fazer quatro medições consecutivas (duas medições de fundo, a fonte e duas medições na ordem inversa), torna-se bastante óbvio que "há algo" e podemos até avaliar a intensidade. A contribuição média da banana foi de 4 partículas detectadas por minuto, o que corresponderia a 8 nSv / h. Medidas mais sensíveis e precisas em um período de tempo razoável são difíceis de obter. Resultado da medição da radioatividade da banana
Tradução da publicação para Pozor, radiace! do tcheco. Publicado por Michal Cerny, 17 de junho de 2016.PS: Você pode continuar experimentando lentes fotográficas porque algumas lentes fotográficas são visivelmente radioativas (lista).PPS: radioactividade "Potássio" de produtos alimentares do livro de Yu.A. Vinogradov. “Radiação ionizante. Detecção, controle, proteção . ”