警告,辐射。建立您的强度计*等待世界末日

有一次,财政部长苍白如死,出现在电视上说:

“金融危机不会影响我们。”因为。我肯定告诉你。
人们对官员的讲话非常了解,他们精疲力尽,出发去买盐,火柴和糖。
M. Zhvanetsky

最近,即将到来的第三次世界大战的主题已在美国(不仅是)媒体中流行。甚至有人怀疑这将是原子的(美国和俄罗斯正在为世界末日做准备典型例子)),并将在接下来的六个月左右发生。如果您已经检查过急救箱,购买了谷物,肥皂,盐,火柴和糖,那么现在该考虑将世界末日会议的这一重要属性视为剂量计了。由于不需要缠绕高压变压器,因此所提出的剂量计电路的特征在于高灵敏度和易于制造。此外,设计的优势包括使用广泛的零件以及可以在不同电源上工作的能力(我希望每个人都记得如何用土豆制作电池),因此在末世后的世界中进行维修和操作将不会太困难。



*强度计-电离粒子能量通量密度的剂量计。

剂量计基于四个Geiger-Muller计数器(以下简称“试管”或并非完全正确)-流行且价格合理的SBM-20管。购买时,应注意制造日期。

该管对y敏感,并且对β敏感,对α辐射不敏感

SBM-20的特点


SBM-20以密封的薄壁波纹金属管的形式制成,可从中抽出空气,并在轻微压力下代替惰性气体添加惰性气体,并添加杂质(Ne + Br 2+ Ar)。细线沿管的轴线拉伸,金属圆柱体与之同轴。管和线都是电极:管是阴极,线是阳极。恒压源的负端通过非常大的恒定电阻连接到阴极,再加上恒压源到阳极的负端。当带电粒子进入计数器时,一定量的气体被电离,并且在阴极和阳极之间的电压影响下,离子和电子开始移动-管中会产生短期电流。管阳极的电压短暂下降-我们得到一个反向脉冲。 SBM-20具有用于基础连接的触点。切勿焊接。



。为了连接SBM-20,适用于直径6.3 mm的管状保险丝的印刷电路板柔性触点是合适的。

首先,旧式军用剂量计的方案是基于对设备的抵抗性要求,这些设备可抵抗密闭核爆炸产生的电磁脉冲的影响,广泛使用的电池(两个碳锌或碱性D型电池(LR20))的功率。放射性指示-可以在耳机中或耳机中听到,同时可以在微安培计上听到,并带有刻度,并带有多个量程并检查电源。最初,在剂量计中使用振动电压转换器(IBG-58T),然后使用基于晶体管和铁氧体变压器的发电机;使用灯-电晕稳定器来稳定电压。

图片
捷克斯洛伐克军队IBG-58T的放射性指示仪

方案互联网上的大多数方案都是基于在铁氧体磁芯上使用变压器的电压转换器构建的,该转换器通常会阻止想要制作剂量计的人。电源电压通常会增加到12伏。

我对电路的主要要求是:

  • 在带有微控制器的电路中使用的电压-5伏或更低;
  • 易于使用的电感器或变压器;
  • 通过将电压调节在至少200-460伏内,可扩展性和使用其他Geiger-Muller计数器的可能性;
  • 由串联的独立功能块组成;
  • 该设计可以轻松修复。


具有向微控制器输出逻辑的剂量计的示意图。功能“块”以黄色和白色突出显示。

第一块是振荡器,其恒定频率约为1.5 kHz,占空比约为1:1。该发生器基于555计时器(在CMOS版本中,由3伏电压供电)构建。调谐电阻器允许您在1.1至5.2 kHz的范围内调节频率,因此可以在最宽的范围内调节电压稳定度。默认情况下,将设置一个高调谐电阻,该电阻对应于一个较低的生成频率。

第二个单元是具有33 mH微型扼流圈(Matsutami 09P-333J)的升压转换器,易于购买。在其输出端(高达一个电压倍增器),可获得近300伏。因此,选择了最大电压(K-E)为350伏的2N6517晶体管。下面的波形操作过程中的电压给定:波形




倍压器使用22n个400V金属膜电容器。如果将一串齐纳二极管BZX83V075(75V x5)并联连接,则在1微法拉的输出电解电容器上,电压可以为450伏,如果没有,则电压可以达到600伏,在这种情况下,必须使用630伏电容器。在测量高压时,必须考虑到新的电解电容器具有更高的泄漏性并且必须模制。在使用新电容器的15分钟内,电压稳定下来。面包板上组装好的设备的视图




管子上的电压稳定在375伏。这低于制造商和400伏特剂量计制造商的其他说明的建议。我尝试测量电压变化时管的灵敏度的依赖性,并且在330-460伏范围内,电压变化不会导致灵敏度发生明显变化,并且在大约300伏时会略有下降。管的功在大约270伏的电压下发生巨大变化。

电压转换器是一个非常温和的电源,连接10兆欧电压表会导致明显的电压降。电压表的电阻约为100兆欧,因此影响不大。可以通过串联连接的九(9)个10MΩ电阻器连接10MΩ电压表来完成这种简易电压表。测量的电压必须乘以10。SBM-20在不同阳极电压下的灵敏度。 盖革计数器的阳极电阻由五个1MΩ电阻组成。反阴极电路中包含一个100kΩ的电阻器,从该电阻器中消除了反相的输出脉冲,然后将晶体管置于5V的逻辑电平。脉冲的持续时间约为250微秒。这些脉冲由微控制器的输入处理(




可以通过添加隔离电容器用智能手机进行处理-如MaxFactor出版物如何制作剂量计并将其绑定到Android ”中所述)。

如果目标只是指示辐射强度而无需进一步处理,则我们将放置另一个芯片555,其输出脉冲的持续时间由微调电阻器在2.5毫秒至25毫秒内设置。在低辐射强度下,闪烁的LED更明显。与通常的““啪作响”相比,KPE222A有源扬声器(蜂鸣器)具有3.2 kHz本征频率的音调也更为明显。附加的灯光和声音指示单元。




当电源电压在3.8至5.5 V之间变化时,管上的375伏电压保持恒定。转换器在5伏下消耗12 mA电流,从微控制器的电源为其供电将不是问题。作为单独的设备,该剂量计可以使用4个镍氢元素,3个Ni-Zn元素或任何电压高达24 V的任何电源的5 V稳定器来工作。

在面包板上创建该设备的第一个版本时,发现有必要注意彻底清洗电路板上的焊剂。例如,Pro'sKit焊锡膏的残留物会导致泄漏电流,从而使电压转换器的输出电压降至120伏。传统的松香要好得多,但是在这种情况下,清洁板子是合适的。

如果Geiger-Muller计数管远离电路板,则应注意电缆,因为并非每个人的规格都适合400伏。我遇到了旧同轴电缆的故障,这在脉冲的测量中得到了反映。电缆的容量也很重要,管本身的电容为4pF,电缆会影响管子穿过颗粒后恢复所需的时间,并因此影响线性度和测量上限。希望电缆具有尽可能小的容量。Geiger-Muller柜台的金属外壳




这些管可以直接放在板上或壳体内。他们将测量空间中的辐射水平,但他们不太可能研究点辐射源,此外,它们将失去对弱辐射源的大部分敏感性,这在很大程度上取决于从源到试管的最小距离。

要分离计数器敏感γβ辐射,可以使用带有隔膜的铝制外壳,如上图所示。yβ自由穿过缝隙,只有y穿过5毫米的铝制表壳。当安装在外壳中时,必须正确定向管道,外壳接地,电线已绝缘。对于我们的实验,仅使用带绝缘导线的管就足够了。

组装并开启的剂量计记录了每分钟约20个脉冲的背景。它可靠地响应了附着在试管上的铀玻璃球,甚至是10厘米外加热格栅(Thorium-232)的响应,通常听不见灰烬或洗衣粉等较弱的辐射源,但是通过测量结果的图形记录可以令人信服地确定它们的存在。 。接下来,我们将连接灵敏的剂量计和Arduino,并“检查”家用物品的放射性辐射。

连接到Arduino


在不久的将来,我们的目标将是完成带有显示器的便捷测量设备的创建,在长期观察过程中重新计算辐射暴露的剂量,并以图形方式显示或控制预设的辐射强度水平,并在超过水平时发出警报。同时,我们将专注于简单的图形显示。高灵敏度和高噪声过滤将使我们能够对较弱的放射源进行实验。

因此,将设备的输出连接到引脚D2上的Arduino Uno。通过中断处理将单个脉冲累加到变量中,并以图形方式显示每分钟的脉冲数。对我们来说,开始这样一个程序的实验就足够了。即使一根管子也可以足够精确地进行测量,但是要花费很多时间才能进行测量。周期需要花费数十分钟,几个周期的一次测量可能要花费几个小时。我们可以在串行生产设备中观察到的另一种做相同事情的方法-通过增加并行连接的Geiger-Muller计数器的数量来完成,这将增加捕获的粒子的数量。如何连接多支管显示此图:


几支管的并联

//   / 
int pocet;                            //    
unsigned long time;                   //    

void setup() {
  pinMode(2, INPUT);                  // pin 2     
  attachInterrupt(0, nacti, RISING);  //  
  Serial.begin(9600);                 //       
  Serial.println(" ");                //    
}

void nacti() {
  pocet = pocet++;                    //  int0
}

void loop() {
  pocet = 0;                          //  
  time = millis() + 60000;            //   
  while (time > millis()) {}          //   1 
  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(" ");                //  
}

下图显示了从一台强大的老式投影仪上测量镜头辐射的结果。与铀玻璃相比,光学玻璃的活性非常低。聆听时会注意到一些活动,但很难评估它的大小。光学透镜活性的测量 在记录中,一个晶格(#)对应一个脉冲。最初20分钟记录了放射性本底。记录的最小脉冲数为13,最大为36。红线显示平均值,在这种情况下为每分钟23个脉冲。光学镜片活动度记录









镜头放在镜筒上记录16分钟后,平均值为每分钟46个脉冲。恰好是原来的两倍。我们可以得出结论,光学透镜每分钟贡献23个脉冲,尽管这个结果只是近似的,在统计上并不可靠。我们甚至可以尝试测量弱辐射源,例如洗衣粉,灰烬,热带水果,金属合金,磁铁或其他任何东西。同样,我们可以尝试在短距离(但可能是10、30或100厘米)处检测辐射源的存在,类似的结果(如上述镜头)还可以测量0.5米处的旧转速表或检查Mnishek附近的旧矿场在布雷迪之下。

当进行5分钟的测量循环,并在没有信号源的情况下进行10个循环(背景测量),然后在有信号源的情况下进行10个循环,则可以检测到香蕉的活性。不幸的是,我无法具体确定香蕉的来源,香蕉的活动很大程度上取决于香蕉的活动。仅测量100分钟并不能指示-相对于背景的脉冲数增加了大约20%。可以将其减少为统计误差,但是当连续进行四次测量时(背景,源的两次测量以及反向的两次测量),很明显“有东西”,我们甚至可以评估它的强度。香蕉的平均贡献是每分钟检测到4个颗粒,相当于8 nSv / h在合理的时间内很难实现更灵敏,更准确的测量。香蕉放射性测量结果






出版物Pozor,radiace!来自捷克。由Michal Cerny发布,2016年6月17日。

PS:您可以继续尝试照相镜头,因为 一些照相镜头明显具有放射性(列表)。

PPS:Yu.A. Vinogradov书中食品的“钾”放射性“电离辐射。检测,控制,保护

桌子




Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN398345/


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