Seryozha的剂量计。 第二部分 百年纪念管vs和平原子

在我的故事的第一部分中，我毫无疑问地谈到了TOP白俄罗斯剂量计的制造商。 尽管具有所有优点，但主要的缺点-缺乏零售销售以及即使在二级市场中价格也很高-将这些设备对普通用户的实用性降低到零。 用于监视外行人的背景辐射的设备的主要要求是简单且便宜。 因此，今天，我将尝试描述在膝盖上制造的简单放射性探测器的愿景。 那里没有几十万美元的闪烁器，绕组变压器和蚀刻印刷电路板。 如今，削减预算的是每个拥有标准水平的技术素养的人的能力。

问题是辐射不可见，但这并不意味着它不可见。 每个家庭都有一个温度计，尽管妈妈可以把手放在孩子的额头上，并感觉温度是否很高。 但是，尽管辐射与发烧一样危险，而且没有一种感官可以感知，但没人在家中有剂量计。
洛杉矶 Antonovskaya（Polimaster）在《 Office Life》杂志上接受采访

最近，特别是鉴于塞韦罗德文斯克（Severodvinsk）发生的事件 ，人们对所谓的 国家辐射状况监测（摄像头+剂量计+广播）。 这些概念的创建者真诚地相信，如果通信站在事件发生后突然消失，那么用他们的少数设备肯定不会发生这种情况。 在我的主观意见中，最好的“人员监视” =电报频道+带有摄像头和地理位置的智能手机+任何剂量（！）剂量计。 我立即想写一个IRC网络，回想起有关白宫炮击事件的在线广播 。 用这样的设备，用最少的精力和志愿者的帮助，就有可能建立一个城市甚至一个国家的辐射情况实时地图的功能。 该系统中的“瓶颈”是剂量计。 即使在共和国首都切尔诺贝利核电站建成30年后，尽管“ Master-1剂量计”的生产量超过100万个 ，也无法在受事故影响最严重的其他地方购买剂量计。 没有

尽管值得承认的是，“关于无用的恐惧症”的声音越来越多地开始发出。 而且，有时这些“抗放射性物质”达到荒谬的程度。 至少值得“资深科学家，副教授和候选人”提出各种异议。 特别是，历史科学博士，国际安全问题研究所的首席研究员，莫斯科国立大学副教授阿列克谢·瓦列里维奇·芬科（Alexey Valerievich Fenenko）（化名​​瓦列里·阿列克谢夫（Valery Alekseev））强烈证明 ，例如核战争是人道的，呵呵。


我回想起自己的童年时代和“切尔诺贝利战争后苏联”的岁月，出于某种原因，我只记得自己父母无助的绝望感。 当周围的一切都充斥着谣言，谎言，猜测时，没人知道该怎么做。 周围的每个人都在“因为辐射”而慌乱中逃离，您无法估计这种辐射的程度，也不知道在哪里跑步以及是否值得跑步……我从小就想出了公理“最好的保证就是知​​道并能够做到！ ”。

因此，进一步了解手指上的检测器。

关于电离辐射的类型及其检测方法

对于绝大多数人而言，最小的剂量学设备是触发过多伽马背景的信号设备。 发烧友已经需要准确的数字值，高灵敏度，累积剂量等。 只需使用功能最小的家用剂量计即可检测伽马射线和硬贝塔射线并具有搜索模式（即，对于每种量子/粒子配准情况，它都会拾取/振动）。 一个好的家用剂量计-它应该感觉到柔和的β辐射，此外还要感觉更好的α辐射。 用于评估产品放射性的设备还应具有与良好剂量计相似的功能。 顺便说一下，产品通常是另一回事。 对于不同的自发排放和事故，相同的切尔诺贝利放射性同位素很早就更改了居留证。 消散后，转移到食品上，它们变得非常接近人的“内脏”，成千上万次（1 /平方距离）增加了对所有食用这些食品的人的危害。 我们将分别讨论。 同时，介绍了辐射探测器。

下表列出了常见检测器的用途（如果您读过这篇文章，您好，研究生戴维多夫教授；）。


可以看出，Geiger-Muller计数器非常适合确定最常见的辐射类型。 的确，它们对各种辐射的敏感性会根据仪表的设计而有所不同。 看起来像这样：

α粒子（氦原子核）-具有云母窗口的Geiger-Muller计数器（所谓的“煎饼”）
β粒子（电子）-带有云母窗的“ Geiger-Muller”计数器（“软β”），圆柱形的Geiger-Muller计数器（“硬β”）
γ量子（X射线）-圆柱Geiger-Muller计数器
中子-闪烁探测器

由此可见，对于居住在后苏联（有成千上万个基地和仓库）领土的人们来说，人们不应在速卖通上寻找几美元的中国“剂量计”，而应向“祖父”的朋友要求盖革柜台。 可以满足，可以说是传说中的Yu.A.的传说。 Vinogradova（摘自《电离辐射：检测，控制，保护》）：

主持人的问题：您如何摆脱这种情况（我的意见是缺乏适当的辐射控制）？ 你有什么建议？
回答Yu.A. 维诺格拉多娃：当然，我有建议。 <...>所有这些-我特别注意这一点！ -他们既不需要资金也不需要资金投入。 它们是：
<...>立即在国内市场开始销售Geiger柜台。 尚未出售到国外并交付给国内剂量设备的所有物品都应上架销售。
<...>被迫从Minatomenergoprom撤回了盖革柜台生产的所有技术文档，并将其提供给想要建立这些产品的所有人。

“每天”值得寻找SBM-20（STS-5）和“为了未来”-云母柜台SI-8B，SBT-10，SBT-11。 如果我们成功找到/交换/购买，请继续阅读。

盖革计数器-通用且简单的辐射探测器

即使是最漂亮，最昂贵的辐射测量设备，也不能“实时”运行。 他需要测量单位时间内事件的数量（量子的点击次数），将这些值积分并根据其中规定的算法得出结果。 无论哪怕是最新颖的剂量计都使用了软件和数学模型，最主要的设备都是已有一百多年历史的设备。 这是一个盖革计数器。 该设备的核心是由德国物理学家汉斯·盖格（Hans Geiger）于1908年提出的，它是皮埃尔·居里（Pierre Curie）工作过的电离室的延续，它是一个充满低压气体的电容器。 1928年，沃尔特·穆勒（WalterMüller）在盖革（Geiger）的监督下，创建了几种类型的辐射计数器，旨在检测各种电离粒子。 该设备的这种修改是Geiger-Muller计数器。


由于对各种类型的辐射都具有非选择性，因此该传感器现在非常适合于电离辐射强度的常规测量。

Geiger-Muller气体排放计数器通常以抽气良好的密封玻璃或金属管的形式制成。 对硬β和γ辐射有反应的计数器的圆柱体通常具有不锈钢材质的圆柱体形状，壁厚为0.05-0.3 mm。 通常，计数器会感知整个表面的辐射，但是在圆柱体中也有为此设置特殊“窗口”的计数器。 计数器的输入窗口对α和β软辐射敏感，由厚度为3-17微米的云母或聚酯薄膜制成。 X射线计数器的窗口由铍制成，紫外线计数器由石英玻璃制成。

在薄壁金属管的情况下，它还应做成波纹状，以使其具有刚性和对外部大气压的抵抗力，这将使其无法压缩。 管子的两端是玻璃或热固性塑料制成的密封绝缘子。 它们还包含用于连接到仪器电路的端子盖。 细线沿管的轴线拉伸，金属圆柱体与之同轴。 在下图中-SBM-20“国家”柜台的内部结构


管和线都是电极：阴极管和阳极线。 来自恒压源的负号连接到阴极，来自恒压源的大恒定电阻R-加到阳极。


从电气上获得分压器，在该分压器的中点（电阻和反阳极的交界处）电压几乎等于源极的电压。 选择仪表上的电压（通常为300-500 V），这样就不会发生自放电，也不会有电流通过仪表。

仪表的运行基于碰撞电离。 放射性同位素发射的量子落在对壁上，将电子击中。 在烧瓶内移动并与气体原子碰撞的电子从其中敲除二次电子，产生正离子和自由电子。 阴极和阳极之间的电场将电子加速为冲击电离开始的能量。


发生离子雪崩。 在电场的影响下，电子沿阳极方向加速，带正电的气体离子到达管的阴极。 因此，流过电表的电流立即增加，并且管的电阻减小（随之而来的是分压器中点处的电压）。 在这种情况下，在电阻R处产生电压脉冲，该电压脉冲被提供给记录装置。 为了使计数器可以记录进入其中的下一个粒子，必须将雪崩电荷熄灭。 这会自动发生。 在电阻R上出现电流脉冲时，会出现较大的电压降，因此阳极和阴极之间的电压急剧下降，以停止放电，几分之一毫秒后，电表就可以再次工作了。

在充满气体的计数器中，正离子一直到达阴极并在阴极附近被中和，从而将电子从金属中撕裂。 如果您不采取措施阻止和熄灭这些额外的电子，则可能导致下次放电的出现。 应当记住，盖革-穆勒计数器被称为非自熄灭计数器，并且现在正在积极使用的那些自熄灭计数器是特罗斯特提出的修改形式，并且填充气体混合物的组成有所不同。 自熄式流量计具有更高的速度，使用它们时不会出现淬火的问题。 为了在非自熄灭计数器中猝灭放电，必须在电阻阳极电路中包括大约10GΩ（！）。 但是，这种方案的显着缺点是其较低的时间分辨率，约为10 ^-3 s或更高。

在普通的气体放电仪中，将空气从灯泡中抽出（使电击穿更容​​易），并在轻微的压力下添加惰性气体（惰性气体，因为用于气体流量计的气体介质必须具有足够小的电子附着系数），而不是添加惰性气体（带有淬火添加剂）。 酒精用作淬灭添加剂，后来用作卤素（氯，溴）。 尽管这种仪表的生产线成本增加了，但从酒精到卤素的过渡仍增加了检测器的使用寿命。 在淬灭过程中，多元醇分子分解成乙炔，甲烷，氧气等分子。 几何平均仪具有约10 ^20个醇分子。 由于在每次放电中，约有^{10 10个}醇离子在这种计数器中解离，因此，在10 ^10个脉冲之后，所有分子都会衰变。 这将导致计数器的老化，其特性发生变化（放电的着火电位增加，平台的斜率增加等）。 通常会有一些计数器，这些计数器在检查过程中经常开始“响”，并且无法在规定的模式下工作。 这种现象是由混合气体中淬火添加剂的大量消耗引起的，这可能表明此类计数器的运行时间很长。 从理论上讲，如果整个灭火剂都被“烧尽”并且仪表变成非自熄状态，则如上所述，可以使用10GΩ的电阻使其恢复活力。

在Geiger – Muller卤素计数器中，向稀有气体中添加了少量卤素（溴或氯）。 通常添加0.1％的氯。 卤素计中的灭火机理与有机淬火混合物的计中灭火过程相似，不同之处在于在淬火过程中不消耗淬火气体。 当放电被淬灭时，双原子卤素分子解离，但是，由于重组过程，卤素气体的量始终保持恒定。 此外，卤素消隐仪在低工作电压（〜300 V）下工作。 除氖气外，此类低压设备在烧瓶内还包含0.1％的氩气和卤素。 下图显示了普通SBM-20计数器的烧瓶如何装满。



顺便说一句，对那些认为自己祖父车库中存储的柜台已经用光了资源的人的评论。 事实并非如此。 仅当向电表施加工作电压时，才考虑资源。 如果仅存储仪表，则不会消耗这种酒精。

如果要完全出售苏联SBM-20的股票，而新股票的价格很高-则是关于业余表演的一句话。


如果我们考虑市场上出售的圆柱形盖革计数器，那么在个人剂量计（包括苏联家用剂量计）中安装的绝对领导者将是已经提到的SBM-20（U）检测器（仍然遇到STS-5），要替换它，便宜地从Phillips购买类似物，例如ZP1400，ZP 1310，ZP1320）。


SBM-20的潜在替代品可能是SI29BG。在照片中-与SBM-20的比较。体积更小，价格更便宜，灵敏度更高。更加方便用于各种自制产品的另一种布局。



至于带有云母窗口的盖革式柜台（在我们看来，就是所谓的煎饼GM，“煎饼”），在这里SI8B可以称为绝对必备品。



还有11（带有索引A的版本显示该检测器与没有索引的检测器相比具有更薄的云母窗口）。 该探测器“应该在每个家庭中都存在”，因为由于其对软β辐射（和α辐射）的敏感性（=“宽带”），它可以帮助评估食物的放射性（我该怎么做）我将在后续文章中撰写）。 在电气特性和伽马灵敏度方面，该计数器接近SBM-20，但与SBM-ki不同，它允许您选择关闭其某些部分（例如，以高计数速度）。


SBT10传感器的灵敏度也可以接近SI8B。 这些检测器的云母窗口面积几乎相同，不同之处在于SBT10允许您以任何顺序关闭计数元件（在高计数速度的情况下），好吧，固有噪声高于SI8B（但仅适用于没有索引A的版本）。

在国外类似物中，我们可以提及LND712（“ PC GM的黄金标准”），LND 7313（SI8B的类似物），LND7317。第712位粒子体积小，对β/γ辐射具有良好的敏感性，在α方面是最佳的。

我还想提到一个像SBT-9这样的计数器，它与SBM-20一起积极使用，但在跳蚤市场上还是偶尔发现的。


与SBM-20相比，它具有一个不可争辩的优势-云母窗（=对软β辐射的敏感性）。 在自然伽玛背景下，由于尺寸较小，SBT-9的imp / min数量将损失SBM-20。 但另一方面，SBT-9会“看到”α辐射和软β辐射。


顺便说一下，最近，购买美国云母传感器（如LND 712）变得便宜得多。 后苏联时代的卖家只是打破了连锁店，并要求约90年代的SBT-11，每辆10-12 000卢布。 同时，这些家伙没有考虑到在存储过程中柜台内部的气氛可能会通过云母消失。 因此，购买时请务必检查这些东西（操作方法-详见下文）。

检查Geiger-Muller计数器的性能

通过设备计数器，Geiger-Muller得以解决。 现在该讨论简单的人如何在家用剂量计中检查该传感器的可操作性。 显然，一个中文万用表无法响起设备。 要在Geiger计数器上测量高压，您需要一个静电电压表（例如C50，C507-508等）或使用一些精明的工具。

在最近对电影“切尔诺贝利”的采访中，洛杉矶的文章已在题词中提到 Antonovskaya大致描述了一种可用于测试Geiger-Muller计数器性能的设备。

在家里，半个小时之内，我父亲收集了一个简单的指标。 从盖革柜台穆勒（Muller）躺在他桌面上的某个地方，它是等待时间的军用野战电话的三伏电池，还有一个普通的霓虹灯灯泡。 这三个元素通过电线串联连接，霓虹灯灯泡立即不规则闪烁，固定了计数器捕获的伽玛射线。 此外-关于将护照已知的仪表的脉冲灵敏度与测量时间绑定在一起的少量计算。 有必要计算霓虹灯在36秒内闪烁多少次。 它闪烁多少次-这是剂量率的值，单位为μR/ h。

评论员的注意事项 ：1）Lyudmila Alexandrovna忘记提及高电阻淬火电阻器（对于SBM-20，它必须至少为5兆欧。2）现场电话的电压为10 V，阳极电池的电压为300V。

大约与1990年《论据》（Arguments and Facts）上描述的方案相同的设备可以安全地视为后苏联领土上发布的第一个剂量计方案。



在第一和第二设备中-高压源-任何电路中的主要稀缺元件。 并非每个人在家中都可以从现场电话获得电池，也没有人可以自己绕制变压器或形成阻塞式发电机电路。

同时，有几种相当简单的方法来组装一个简单的高压电源，并使用5-10MΩ电阻器和压电动力学技术用一块石头杀死两只鸟：检查盖革计数器的性能并获得最简单的伽马信号装置。

对于根本不了解电力电子技术的人，您可以在aliexpress高压DC-DC升压转换器上购买400伏特（例如）：


从“火柴和橡子”起，五分钟之内就可以用最简单的倍压器组装这样的电路。 按原样进行特殊布置，以便不知道如何阅读电路图的人可以重复



该电路使用额定电流高达1安培且允许的反向电压高达1000伏的任何整流二极管，例如，从旧电源（国内模拟KD258D）焊接的IN4007。 此外，您需要从同一单元焊接两个高压薄膜电容器（0.047–0.47μf），当然还需要焊接一个5–10MΩ的电阻器，否则，该计数器将无法工作（不同计数器的额定值接近，并在下表中列出）。



结果可能类似于以下所示。


注意：尽管简单，它仍可在230 V的电源电压下运行。完成的设备必须完全绝缘或放置在外壳中，并且只有在用户可以接触到至少一个载流部件的情况下，才能打开设备。 或使用隔离变压器进行连接。 另外，正如我在评论中已经多次提到的那样，最好不要使用低压电阻（如演示照片中所示，为200 V）。 您需要在电源中查找甚至在外部都不同的高压版本：


或者使用串联的几个较低电阻的普通低压电阻器串联（=代替5MΩ的一个，我们串联5个1MΩ的电阻）。 电容器-电路工作电压的一半（不低于600V）。

VT100读取器的补充内容是我的电路的安全版本（倍压器可为电容器充电，即230 V并非一直连接）。



连接后，工作计数器开始以不同的频率发出嘎嘎声（取决于房间的背景放射性）。 有关参考图（例如，计数器STS-5）：

自然本底平均为8–20μR/小时，在1.5–4秒内平均〜16–40 imp / min〜1个脉冲。
增加，但允许-1–1.5秒内20–35μR/ h〜40–70 imp / min〜1个脉冲。
最高允许值为60–80 µRn / h〜120–140 imp / min〜每秒2个脉冲。
危险-超过100μRn/小时〜每秒200或更多imp / min〜每秒3或更多的脉冲。

借助这样的设备，我能够确定在旧的ANRI 01-02松木中，有4个计数器中的2个被命令寿命很长。

Neuromantix 补充的“学校信号设备”方案：


对于那些不加电隔离而不愿工作的人，有一种更简单的方法。 通过以下方案，您不仅可以轻松检查具有最少数量零件的计数器，还可以制造简单的arduino信号设备（您可以在其中添加屏蔽屏幕等）。

原理图如下所示：


除了任何Arduino，您还需要最少的细节：




该方案的工作方式如下：频率为千赫兹的矩形PWM信号来自控制器，并打开和关闭MPSA44高压晶体管。 电压取决于方波的脉冲宽度，即 该电路允许通过替换草图中的一对线来更改其他电压（高于400 V）。 值得注意的是，所使用的MPSA44已在其“高压”极限下工作，随着电压的升高，需要一个集电极-发射极电压约为500+伏特的晶体管（ 此外 ：最好放置高压电阻器，或将一系列普通串联连接）。在描述乘法器电路时已在上面提到过）。 例如，STN0214。 MPSA44、15毫亨电感和高压电容器的组合用作升压转换器。 接下来，所产生的电压由二极管1N4007整流，电容器使纹波平滑。 来自电子管的电流脉冲在100kΩ电阻两端产生电压降，从而使BC546晶体管导通。 每当电子管计数器检测到量子或粒子时，通过10K电阻器的电压都会吸引到地面。 在“脉冲输出”触点处，“高-低-高”电平发生变化。 这会导致Arduino中断和事件记录。 PWM输入连接到8 MHz的arduino的引脚5（如Mini或Nano），或9到16 MHz的arduino引脚（Uno，Mega及其克隆）。 脉冲输出连接到引脚2。


默认情况下，控制器会在10秒钟内通过串行端口输出cpm值。通过挖掘检测器规格，您可以每小时配置微型伦琴的数据输出。同时-就像这样：


欢迎提供有关优化方案/草图的评论和建议:)好吧，如果有人在评论中提供了甚至更简单的方法来基于Geiger-Muller计数器创建简单的信号发送设备，我将很乐意为您补充文章。

替代辐射检测方法

为了避免产生单面印象（=辐射探测器纯粹是电子设备），我将向您介绍根据其他物理原理运行的设备。

放射

发光增加环境放射性的最简单的指标可能是物体上涂有聚光（磷光）涂料。自然，从自然辐射本底增加的材料（瓷器，陶器，红砖，花岗岩等）起，这种指示器将不会点亮。这都是基于诸如放射发光的现象。

— , . () , -, - -. , -226. . — . 1910- . ( 1920- 1950- ) -226 ( XX — -147) , . -85. , <...> RU维基百科

辐射的化学指示剂

化学检测器是最早可以检测辐射的检测器。特别是Holzknecht色谱辐射仪（G. Holzknecht）是一种X射线剂量测量设备，它基于受其影响的氰化钡铂氰化物双盐（=四氰基铂酸钡（II）Ba [Pt（CN）₄ ]·4H ₂ O）的颜色变化。在下面的图片中-色度计或“ Goltsknecht剂量计”


化学装置的原理基于氰化钡和铂的复盐的性质，当用X射线照射时，该化合物的浅绿色变为棕褐色。结晶水合物在紫外线和电离辐射的作用下呈黄绿色发光。涂有一层四氰基铂酸钡晶体的屏幕用于研究紫外线，以及用于电离辐射和放射性的早期研究。这样的屏幕随机观察到的光芒使伦琴发现了射线，后来以他的名字命名。所谓的色度计的逻辑延续放射性铬胶卷。该膜包含一种染料，当暴露于电离辐射时会变色。与X射线胶片不同，不需要显影过程，并且对可见光不敏感（几乎易于使用），并且几乎可以立即获得结果。与其他类型的辐射检测器不同，可以使用放射性铬膜进行绝对剂量测定。为了获得曝光后的结果，只需在平板扫描仪上扫描胶片，然后使用图形分析进行处理即可。曝光度通过改变染料的光密度来估算。典型的放射性铬胶片在0.2–100 Gray（Gy）的剂量下精度最高可达2％。近来，放射致变色膜已被积极地用于光纤实验室技术中，以创建实时剂量计。放射性铬胶片可用于绝对剂量测定。为了获得曝光后的结果，只需在平板扫描仪上扫描胶片，然后使用图形分析进行处理即可。曝光度通过改变染料的光密度来估算。典型的放射铬胶片在0.2–100格雷（Gy）剂量下的精度高达2％。近来，放射致变色膜已被积极地用于光纤实验室技术中，以创建实时剂量计。放射性铬胶片可用于绝对剂量测定。为了获得曝光后的结果，只需在平板扫描仪上扫描胶片，然后使用图形分析进行处理即可。曝光度通过改变染料的光密度来估算。典型的放射铬胶片在0.2–100格雷（Gy）剂量下的精度高达2％。近来，放射致变色膜已被积极地用于光纤实验室技术中，以创建实时剂量计。近来，放射致变色膜已被积极地用于光纤实验室技术中，以创建实时剂量计。近来，放射致变色膜已被积极地用于光纤实验室技术中，以创建实时剂量计。

狭窄的圆圈中使用最广泛的化学剂量计可能是ID-11（单个剂量计）。他以许多清盘人胸口佩戴的正是这些“小装饰品”而闻名。仅借助特殊设备（所谓的测量设备IU-1或GO-32）就可以检查您节省了多少钱。实际上，钥匙链本身是由铝激活的铝磷酸盐粘合剂制成的陶瓷板。玻璃可以在10到1500 rad的剂量范围内记录伽玛和混合伽玛中子辐射的影响。在定期暴露期间汇总了辐射剂量，可以在剂量计中保存12个月。


也有现代化学剂量计。在数十种咖喱中出现了具有活动性的强大来源之后，就出现了对这种剂量计的需求。Ferrosulfitnye剂量计是在辐射的测量剂量5⋅10有用⁴ P，并用硫酸铈给予性能好至多约10个值剂量计⁶与慢中子在核反应器硼酸水溶液碘化钠受控流P.化学剂量至10个¹⁵中子/（厘米² * c）。

使用静电的

剂量计苏联剂量计ID-1和我在第一部分中提到的独特的《火箭》文章采用相同的静电原理。


在最简单的应用中，这种剂量计可以是任何验电器。例如，带有带电球的吸引力。顺便说一下，我给所有科学节的组织者都提供了一个免费的想法，它可能是一个出色的街头剂量计。



这种设备的工作原理很简单：通过静电吸引来固定球。如果空气被严重电离，则电荷会流失，球会掉落。您可以旋转鼓，球将再次累积电荷，通过电荷的流率可以判断剂量率。该设备在约0.1–500 R \ h的范围内运行。（最高为5 Sv，作为polymaster的PM1603A）。静电放射性指示剂最重要的缺点是需要定期给它们充电（它们也不能在潮湿的空气中工作）。

在下一篇文章中，我将告诉您如何处理此问题以及在类似原理上可以做哪些有趣的事情。同时，我花时间来实现本文中描述的设备和单元。

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