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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Dosímetro de rádio amador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Dosímetros A radiação ionizante é perigosa para os humanos em qualquer dose. Em casos pequenos, o seu impacto acaba por ser muito disfarçado – as consequências podem aparecer anos, décadas e até nas próximas gerações (oncologia, danos genéticos, etc.). Com o aumento do nível de radiação, não só aumenta a probabilidade de tais consequências, mas também ocorrem distúrbios no corpo humano que podem levar à morte em questão de dias, horas ou mesmo diretamente “sob o feixe”*. Portanto, conhecer o nível de radiação e ser capaz de estimá-lo pelo menos aproximadamente não parece supérfluo. Tendo descoberto um nível aumentado de radiação ionizante, é natural perguntar sobre a sua fonte. O que é isto: lixo radioativo enterrado secretamente? Um acelerador de um instituto de pesquisa próximo? Uma máquina de raios X “brilhando” na direção errada? Isótopo "meu" de um assassino esclarecido? Detector de incêndio jogado fora como desnecessário? Mineral radioativo? Osso de dinossauro?.. Qual a atividade do que foi descoberto? A configuração de sua radiação?.. Para responder a todas essas questões, é necessário um aparelho capaz de medir o nível de radiação ionizante em algumas unidades. Diagrama esquemático de um dosímetro de rádio amador que mede a radiação ionizante no ERF - em unidades de radiação de fundo natural (Df@15 µR/h), mostrado na Fig. 74**. O sensor de radiação BD1 do dosímetro é um contador Geiger do tipo SBM20, sensível a g- e difícil b- radiação (ver Apêndice 4). Sua reação à radiação natural de fundo são pulsos de corrente, seguindo sem ordem aparente com velocidade média de Na=20...25 pulsos/min***. A taxa de contagem nos contadores Geiger está linearmente relacionada ao nível de radiação.
Assim, a um aumento de dez vezes no seu nível, o contador SBM20 responderá com um aumento de dez vezes na velocidade de contagem - até Nrad = 200...250 imp/min. A proporcionalidade direta da transformação Nrad <->Drad começará a ser violada apenas em níveis de radiação muito significativos, com o aparecimento de um grande número de pulsos separados por um intervalo de tempo muito pequeno, além da resolução do contador. O passaporte do medidor geralmente indica Nmax - a taxa máxima de contagem. Para o contador SBM20 Nmax=4000 pulsos/s. E se mantiver a linearidade da transformação Nrad <->Drad pelo menos até 2000 pulsos/s, então pela velocidade de contagem será possível estimar numericamente campos de radiação na faixa Drad = (1...5000) Dph - mais que suficiente para um eletrodoméstico. A tensão de alimentação recomendada para o medidor SBM20 é Upit=360...440 V. Esta faixa de tensão é responsável pelo chamado platô: mudanças no Upit dentro desses limites têm pouco efeito na velocidade de contagem e não há necessidade de tomar medidas para estabilizá-lo. De qualquer forma, em dispositivos de precisão moderada. O dispositivo que converte a tensão da bateria que alimenta o dosímetro em alta tensão no ânodo do contador Geiger é construído sobre um gerador de bloqueio (T1, VT1, etc.). No enrolamento elevador I de seu transformador, forma-se um pulso curto - 5...10 μs - com amplitude de 440...450 V, carregando o capacitor C1 através dos diodos VD2, VD1. Taxa de repetição de pulso do oscilador de bloqueio F@1/2R6 C3@40 Hz. Cada partícula ionizante que excita o contador Geiger causa uma descarga curta, semelhante a uma avalanche. Pulsos de tensão que surgem na carga do medidor, resistor R1, são fornecidos a um dispositivo de disparo único (DD10.3, DD10.4, etc.), que forma pulsos “retangulares” de duração tf1 a partir deles.@R7 C7@0,2 ms e amplitude suficiente para controlar chips CMOS. Todos os intervalos de tempo e frequências necessários no dispositivo são gerados pelo contador DD1. Seu oscilador mestre opera na frequência do ressonador de quartzo ZQ1 - 32768 Hz. A unidade de contagem do dosímetro é composta por três contadores decimais DD4, DD5, DD6, cujos indicadores luminescentes HG1, HG2 e HG3 indicam, respectivamente, “unidades”, “dezenas” e “centenas”, e um contador binário - DD7, representando “milhares”. ”. As saídas dos contadores decimais são conectadas aos segmentos correspondentes dos indicadores luminescentes, e as saídas do contador DD7 são conectadas às casas decimais dos mesmos indicadores, nos quais “milhares” são indicados em código binário: °°° - “0”, °°* - “1”, °* ° - "2",..., ** ° - "6", *** - "7" (° - ponto "desligado", * - ponto "ligado"). A capacidade da unidade de contagem é assim aumentada para “7999”. O contador DD3 constitui a unidade de medida adotada neste dispositivo. Se o seu sensor estiver em condições de radiação de fundo normal, então durante o intervalo de medição tmeas = 39 s (esta é a duração de “zero” na saída M do contador DD1), uma média de Nph 3/39 = (60. ..20) é recebido na entrada DD25 39/60@16 pulsos. Aqueles. normal, em Nrad@Nf será gravado no display do medidor: “000” se Nrad<16, ou “001” se 16 O intervalo de medição tmeas termina com tind - uma demonstração de 3 segundos do resultado da medição. É gerado pelo contador DD2. Por um tempo t, a entrada da unidade de contagem é bloqueada e o dispositivo (VT3, VT4, T2, etc.) é ligado, convertendo a tensão de alimentação dos microcircuitos em uma tensão de alimentação significativamente menor para os filamentos do indicador fluorescente. Sua forma é um meandro, a frequência é 32768 Hz. O intervalo de indicação termina com a transferência de todos os contadores do dispositivo para o estado zero. E imediatamente começa um novo ciclo de medição. O dispositivo é montado sobre uma placa de circuito impresso unilateral medindo 123x88 mm, feita de folha laminada de fibra de vidro com 1,5 mm de espessura (Fig. 75). Todas as peças são instaladas na placa, exceto o botão liga / desliga, emissor de som e bateria Corindo. Quase todos os resistores do dispositivo são do tipo MLT-0,125 (R1 - KIM-0,125). Capacitores: C1 - K73-9, C2 - KDU ou K2M (para uma tensão de pelo menos 500 V), C3, C4 e C5 - K53-1, os restantes - KM-6, K10-176, etc... O transformador Tl é enrolado em um anel de ferrite M3000MN K16x10x4,5, após alisar suas bordas com lixa e envolvê-lo com fita Mylar fina ou fluoroplástica. O enrolamento I é enrolado primeiro, contendo 420 voltas de fio PEV-2 0,07. É colocado quase em todo o núcleo, com um vão de 1,5...2 mm entre o início e o fim. O enrolamento é realizado quase volta a volta, movendo-se ao longo do núcleo apenas em uma direção. O enrolamento I também é coberto por uma camada de isolamento. Os enrolamentos II (8 voltas) e III (3 voltas) são enrolados com fio PEWSHO 0,15...0,25.
Eles devem ser distribuídos por todo o núcleo da maneira mais uniforme possível. Ao instalar um transformador é necessário observar o faseamento de seus enrolamentos (seus inícios estão marcados no diagrama com o ícone “•”). Você não deve experimentar isso - você pode queimar o transistor VT1. O transformador T2 é enrolado em um anel K10x6x5 (ferrite 2000NN). Está preparado para enrolamento da mesma forma que o núcleo do transformador T1. O enrolamento I (400 voltas) é enrolado em dois fios (PEV-2 0,07). O final de um meio enrolamento é conectado ao início do outro, formando assim um ponto médio. O enrolamento II contém 17 voltas de fio PEV-2 0,25...0,4. Recomenda-se envolver a parte externa dos transformadores com fita isolante plástica - uma tira estreita cortada de PVC pegajoso. Isso irá protegê-los de influências externas adversas. Os transformadores são fixados com parafuso MZ (rosca na placa). O método aparentemente mais simples de fixar um transformador com um suporte de fio é repleto de perigos: o suporte pode formar uma espira em curto-circuito no transformador; um erro comum, infelizmente. Para evitar quebrar o enrolamento ou encurtar suas voltas, a fixação deve ser macia e elástica. A placa é montada no painel frontal do dispositivo (poliestireno resistente a impactos, duralumínio, etc.), no qual é recortada uma janela contra os indicadores luminescentes. Pode ser coberto com um filtro verde. Um emissor piezoelétrico ZP-1 ou ZP-22 é montado nele em um recorte do tamanho necessário. E sob o LED HL1 fazem um furo correspondente ao seu tamanho. O corpo do dispositivo é uma caixa plástica padrão de 130x95x20 mm (por exemplo, para damas). Para evitar uma diminuição perceptível na sensibilidade do dispositivo à radiação ionizante suave, deve ser feito um recorte de 10x65 mm na parede da caixa adjacente ao contador Geiger, que pode então ser coberto com uma grade fina. É claro que nem todos os itens acima são estritamente necessários. Os resistores do tipo MLT podem ser substituídos por outros do mesmo tamanho. Quase todos os transistores npn podem ser considerados VT3, VT4. Se o ganho de corrente for pequeno, pode ser necessário reduzir ligeiramente a resistência dos resistores R9 e R10. É possível e até desejável substituir os indicadores luminescentes IV3 pelos IV3A, que possuem menor corrente de filamento. O contador SBM20 também não é indispensável. Qualquer contador Geiger de 400 volts com atividade de fundo Nf é adequado@24 impressões/min. Neste caso, nenhuma alteração será necessária no circuito do dispositivo. Se Nf for diferente, então entre as saídas 1, 2, 4, 8 e 16 do contador DD3 e a entrada do contador de armazenamento, é necessário ligar um decodificador diodo-resistor, no qual, instalando os diodos apropriados, um número deve ser discado, possivelmente mais próximo de 0,65 Nf . O fragmento do diagrama (Fig. 76) mostra como fazer isso para Nф=I6. Aqui 0,65 Nf@11, que está em código binário e digitado no decodificador. A placa de circuito impresso oferece espaço para instalação de um decodificador de resistor de diodo.
Outra forma também é possível: o Nf necessário pode ser obtido pela conexão paralela de vários contadores Geiger de baixa sensibilidade. Por exemplo, uma “bateria” de cinco medidores SBM10 ou SBM21 servirá. Os parâmetros dos contadores Geiger mais adequados para dosímetros domésticos são fornecidos no Apêndice 4. Tabela 12
LED HL1, que acende quando o medidor de armazenamento transborda, ou seja, com um nível muito alto de radiação ionizante, deve ser vermelho e possivelmente mais brilhante: AL307KM, AL307LM, etc. Os parâmetros do transformador T1 são selecionados de forma que quando a bateria estiver descarregada, a tensão no contador Geiger permaneça dentro do platô da característica de contagem. A Tabela 12 mostra a dependência da taxa de contagem da tensão de alimentação do dispositivo com atividade constante da fonte de radiação. A Tabela 13 mostra a dependência da corrente consumida pelo dispositivo com a tensão da fonte de alimentação. O peso do aparelho com bateria Corindo é de 225 g. A exibição do medidor de armazenamento também pode ser feita em indicadores de cristal líquido. O diagrama esquemático desta unidade com display do tipo IZHTs5-4/8 é mostrado na Fig. 77. Como o display IZHTs5-4/8 possui quatro dígitos, o contador de “milhares” é feito aqui de forma semelhante aos anteriores - no contador decimal K176IE4. Um dosímetro com LCD não requer, obviamente, uma unidade geradora de tensão de filamento. Portanto, os elementos VT3, VT4, T2, R9, R10 podem ser removidos, e DD9.1 e DD9.2 podem ser utilizados para uma finalidade diferente (caso contrário suas entradas devem ser conectadas ao terra ou à fonte de alimentação “+”). Tabela 13
O contador DD7 pode ser salvo, mas apenas para gerar um sinal de alarme: quando “8000” aparecer no display - um nível de radiação 8000 vezes maior que o nível de radiação natural de fundo - ele ligará um alarme sonoro e luminoso. Outra característica do LCD é que o sinal em seu segmento deve ter o formato de um meandro. Um segmento torna-se perceptível (preto) se seu meandro estiver em antifase com o meandro do substrato LCD (pinos 1 e 34), e permanece como fundo, não destacado, se suas fases coincidirem. O contador K176IE4 gera meandros de fase “unitário” e “zero” em suas saídas se um meandro de referência com uma taxa de repetição de várias dezenas ou centenas de hertz for aplicado à sua entrada S (pino 6). Você pode, por exemplo, conectar as entradas S de todos os quatro contadores à saída F (frequência 1024 Hz) do contador QD1. A eficiência energética de um dosímetro com display de cristal líquido será, obviamente, significativamente maior do que com um display luminescente. *) O Homo sapiens é uma das espécies biológicas mais sensíveis à radiação ionizante. A dose letal para humanos é de 600 roentgens. **) A radiação de fundo natural como espécie de gerador de testes permite calibrar um aparelho dosimétrico doméstico, inclusive caseiro, sem recorrer ao auxílio de quaisquer serviços. Essa unidade solta possibilitou ao mesmo tempo a legalização de dispositivos dosimétricos caseiros. ***) Parte de N. deve ser atribuída ao próprio medidor, em particular, ao efeito sobre ele de radioisótopos incluídos diretamente em seu projeto. Em bons contadores Geiger, esse componente N. é bem pequeno e geralmente não é levado em consideração em eletrodomésticos. Publicação: cxem.net
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