
Witam!
Już po świętach, ale w tym roku studentom (i nie tylko) wpadło ponad 2 tygodnie wolnego. Dlatego ten czas poza świętowaniem i jedzeniem


Na pewno część elektrodowiczów pamięta, jak 2 lata temu ukazał się w dziale DIY projekt KRUKa-1.
Link
Rok później również w okresie świątecznym wykonałem urządzenie nazwane SWSP-1, które nie wiadomo dlaczego nie ukazało się na elektrodzie (pewnie wina przejedzenia).

W tym urządzeniu zastosowałem układ mirleya Link,
który po drobnych modyfikacjach programu i układu działał przez rok (i pewnie działałby dłużej), gdyby nie powstała nowa wersja SWSP-2.
System wykrywania skażeń promieniotwórczych 2

Tutaj już na pierwszy rzut oka widać, że urządzenie do najmniejszych nie należy i taki od początku był zamysł. Zobaczyłem kiedyś na stronie ukraińskiego ecotestu przyrząd, który tak mi się spodobał, że postanowiłem wykonać jego lepszą kopię.

Zasilanie lampy w zakresie plateau ~400V.
Pobór prądu w czasie pracy 210mA, w czasie alarmu 300mA.
Zasilacz impulsowy 12V/500mA
Wymiary złożonego układu to 115x650x70mm
Układ spełnia 3 funkcje:
-Zegar
-Termometr
-Miernik mocy dawki promieniowania gamma
-Alarmowanie o ewentualnym skażeniu promieniotwórczym
Zegar
Jest wiele gotowych projektów na elektrodzie, jednak postanowiłem wykonać zegarek kolegi VSS, który złożyłem już dziesiątki razy i za każdym razem działał wyśmienicie (wykonany 6 lat temu działa do teraz). Złożony na 4 zielonych wyświetlaczach LED 38mm bez zmian w układzie, podtrzymywanie bateryjne procesora zostawiłem.
Link
Termometr
Termometr kiedyś przyuważyłem w EdW i zacząłem przekopywać moje archiwum gazetek.

Projekt termometra Link
Wykonany bez zmian w kodzie, z układu wyrzuciłem przyciski i jeden czujnik, aby mierzył tylko temperaturę na zewnątrz.
Wyświetlacze amber 38mm LED, czujnik na 10m kablu telefonicznym 4-żyłowym (chyba najlepszy do tego celu) Znak minus wykonany z czterech żółtych LED-ów 5x2mm.
Miernik mocy dawki
Nie bardzo widziałem sens wykonywać jakiś inny złożony układ, skoro poprzedni działał rok bez żadnej usterki. Wykonałem jak w SWSP-1 układ mirleya, tyle że z drobnymi zmianami.
Zmiana w kodzie, po przekroczeniu mocy dawki 0,5uSv/h układ włączałaby diodę 'x1000' na stałe. Modyfikacja była potrzebna do sterowania syreną i tablicą sygnalizacyjną przez przekaźnik.
Alarm przy 0,5uSv/h ustawiłem czysto praktycznie, co opiszę poniżej.


Układ syreny to 2x 555 pracujące w układzie astabilnym dające efekt syreny dwutonowej, drugie styki przekaźnika sterują tablicą świetlną informującą, czy promieniowanie jest w normie, czy też wystąpiło skażenie.
A teraz FIZYKA (tak... ją właśnie studiuję

Problem mocy dawki od różnych źródeł i OR
Roczna dawka graniczna dla ogółu ludności wynosi ze źródeł sztucznych 1mSv/rok lub 5mSv przy zachowaniu dawki 5mSv/5lat.
Człowiek mniej więcej na terenie Polski pochłania około 3-3,5mSv/rok, co może się znacząco wahać w zależności od tego, czy były wykonywane jakieś diagnostyki obrazowe, terapie wykorzystujące promieniowanie jonizujące, wypadki radiacyjne i inne.
Zatem ustalamy: 3500uSv dzielimy przez 8760 godzin w roku i otrzymujemy 0.4uSv/h. Jeżeli na taką moc dawki będziemy narażeni cały rok, dostaniemy te 3,5mSv. Oczywiście liczymy tu tło, prom. kosmiczne, medycynę, radon itd.
Moc dawki na terenie kraju oscyluje w granicach 0.1uSv/h, fluktuacje są wywołane zawartością pierwiastków promieniotwórczych w ziemi i w powietrzu. Większą dawkę w tym samym czasie otrzymamy w Kotlinie Kłodzkiej niż nad morzem.
W związku z tym, że mieszkam na Śląsku (tym górnym

Co robić, gdy przyrząd faktycznie namierzy te >500nSv/h?
Po pierwsze to nie wpadać w panikę i nie dzwonić, gdzie popadnie

Przekroczenie mocy 0.5uSv/h powinno już skłonić do przemyślenia sytuacji i pomiaru powietrza (pyłu zawieszonego) lub deszczówki innym wiarygodnym radiometrem najlepiej wzorcowanym. Ja przyrząd wysyłam co roku do kalibracji. Nie jest to tanie, ale dla osób obracających się w "towarzystwie" promieniowania i pisania w związku z tym prac i publikacji jest przydatne.

Pobieram próbkę i przeprowadzam analizę na spektrometrze gamma lub uczelnianym HPGe.
Wtedy widzę, co siedzi w powietrzu, czy są to naturalne izotopy rozszczepienia uranu jak bizmut, aktyn i ołów, czy może izotopy świadczące o sztucznym opadzie promieniotwórczym jak cez-137 czy jod-131...
Dokładność pomiaru dla różnych energii i promieniowanie beta.
Zanim przejdę do kalibracji, chciałbym przybliżyć problem popularnej, używanej praktycznie w każdym projekcie lampy GM SBM-20 / STS-5 - jedno i to samo.
Lampa poza promieniowaniem gamma mierzy również promieniowanie beta o dużych energiach. Do naszych potrzeb nie jest potrzebny pomiar beta -promieniowanie to jest mało przenikliwe i nie powoduje dla całego ciała przy napromienieniu zewnętrznym takich skutków jak przenikliwe promieniowanie gamma.
Doskonałym ekranem dla promieniowania beta jest pleksa lub aluminium. Nie wolno natomiast stosować osłon ołowianych z uwagi na powstające promieniowanie hamowania.
Poniżej tabela, w której umieściłem pomiary promieniowania beta ze źródła Sr-90 z przesłoną i bez, na detektorach wzorcowanych i SWSP-2.

Lampę STS-5 owinąłem 1mm folią Aluminiową, co praktycznie wyhamowało do zera promieniowanie beta ze źródła Sr-90, a nie ma praktycznie wpływu na przenikalność promieniowania gamma. Jednak ma wpływ na coś jeszcze...
Czułość a energia
Mamy rozwiązaną sprawę z promieniowaniem beta, możemy przejść do problemu pomiaru różnych energii. Nie będę tutaj zagłębiał się w działanie licznika GM, to każdy może sobie wyczytać w internecie. Chciałbym bardziej skupić się na aspektach fizycznych pomiaru (pewnie zboczenie zawodowe).
Sprawa z licznikiem GM jest trochę bardziej skomplikowana niż tylko ustalenie napięcia pracy i zbierania impulsów. Dla różnych energii licznik mierzy inaczej, jest to różnica nieznaczna ale wyniki trochę różnią się dla wysokich i niskich energii. Możemy to wyczytać w karcie katalogowej lampy, że czułość dla Ra-226 to 29cps/mR/h ~186keV a dla Co-60 22cps/mR/h przy A=const.
W tym celu stosuje się przesłony aluminiowe pełniące rolę filtru wyrównującego charakterystykę energetyczną czułości pomiarowej fotonów gamma różnych energii.
Pamiętamy z poprzedniego punktu, że na lampę założyłem przesłonę aluminiową wycinającą cząstki? Z reguły już 1mm wystarcz,a aby wyrównać czułość pomiarową lampy do 1MeV. Czyli problem praktycznie rozwiązany.
Porównanie pomiarów z kalibrowanym licznikiem.
Chciałem jeszcze porównać pomiary z fabrycznym wykalibrowanym przyrządem, aby mieć pojęcie, czy pomiary ze zbudowanego urządzenia mają jakikolwiek sens.
Wykorzystałem źródło Ra-226 o energii 186keV w formie starej busoli i źródła kalibracyjnego Cs-137 667keV.
Niestety nie użyłem bardzo popularnej wśród Policji i CBŚu rudy uranu, gdyż obawiałem się ponownego nalotu tychże służb.

Jak widać - dla małych mocy dawek wyniki nie różnią się znacząco. Plastikowa obudowa i 1mm warstwa Aluminium nie stanowi praktycznie żadnej przeszkody dla promieniowania gamma z użytych źródeł.
Czas martwy detektora
Kiedy w lampie wystąpi akt jonizacji i na katodzie pojawi się spadek napięcia, to nie jest to idealny "pik". Czas, w którym impuls zostaje wygaszony, nazwany jest czasem martwym, wtedy licznik nie jest w stanie wykryć kolejnej cząstki. Dopiero po wygaszeniu licznik może liczyć dalej, dla tej lampy przy napięciu 400V czas martwy wynosi 190us. Z prostego wzoru X=x/(1-xT) można obliczyć, że przy większych mocach promieniowania (>100uSv/h) wynik odczytywany z licznika bez poprawki na czas martwy zaczyna być przekłamywany. Ktoś kiedyś liczył to na elektrodzie, może się przypomnieć i powiedzieć coś więcej. Z tego względu ze zbudowanego urządzenia nie będę odczytywał wartości wyżej przekroczonej.
100uSv/h to już moc, przy której warto pozamykać okna i posłużyć się innym przyrządem.

UWAGA
POMIARY I KALIBRACJĘ WYKONAŁEM LEGALNIE NA UCZELNI PRZY UŻYCIU ŹRÓDEŁ TAM DOSTĘPNYCH.
Chciałbym podziękować dr Janowi W. za zawsze chętnie okazywaną pomoc, nie tylko przy budowie tego urządzenia.

Napisy na panelu przednim pojawią się niebawem!

Trochę zdjęć, film i zapraszam do dyskusji!
Konrad








A tutaj narobię smaku na kolejne DIY.
Co to takiego może być?


Cool? Ranking DIY