Okienkowy licznik Geigera SBT-10 i SBT-10A

Licznik ten jest jednym z najbardziej popularnych radzieckich liczników okienkowych z okienkiem mikowym. Pozostałe to: SBT-11 o okienku prostokątnym 4 x 1,5 cm, znany choćby z radiometru MS-04B Expert, i SBT-9 o okienku okrągłym fi 7 mm, stosowany w indykatorach Poisk-2 i Strielec-1. Występuje jeszcze SBT-13 z okienkiem okrągłym fi 2,5 cm, ale nie spotkałem się z nim w dozymetrach popularnego użytku. Wszystkie te liczniki mają taką samą gęstość powierzchniową okienka (2 mg/cm2) i wiele innych parametrów, różnią się głównie jego kształtem i wielkością. 

SBT-10 ma okienko o powierzchni 40 cm2, czyli największej z w/w liczników. W komplecie dostarczana jest aluminiowa zaślepka, chroniąca mikę podczas transportu. Przed montażem musimy jednak ją zdjąć i wówczas licznik osłonięty będzie tylko kratką okienka pomiarowego dozymetru i ewentualnie dodatkowym zewnętrznym filtrem, w zależności od konstrukcji miernika. 

Wymusza to dużą ostrożność przy manipulowaniu zarówno samym licznikiem, jak i całym dozymetrem Musimy uważać, by nie dotknąć okienka żadnym narzędziem ani nawet zbyt mocno palcem, pilnujmy również, by nie postawić dozymetru na powierzchni, z której coś może wystawać. 

We wnętrzu licznika znajduje się 10 połączonych równolegle elektrod. Katody są połączone ze sobą w obudowie licznika i podłączone do jednego z wyprowadzeń, natomiast anody mają osobne wyprowadzenia, które są połączone dopiero na wyprowadzeniach:

Cokół jest typu 11-nóżkowego, jak w starych lampach elektronowych. Współpracuje ze specjalnym gniazdem w dozymetrze, choć może też być bezpośrednio przylutowany do wyprowadzeń obwodów miernika.

Poniżej widok licznika z podłączonym gniazdem w sondzie pomiarowej radiometru RKB-20.01 "Beta":

Fabryczna charakterystyka liczników SBT-10 i SBT-10A przedstawia się następująco:

• napięcie progu 260-320 V
• robocze natężenie prądu na każdej z sekcji licznika - 0,5-1,1 µA
• zalecane napięcie pracy - 380 V
• długość plateau - 80 V
• nachylenie plateau - 0,3%/V
• czas martwy przy napięciu pracy 400 V - 50 µs
• czułość na promieniowanie gamma cezu-137 - 240 cps/mR/h
• bieg własny - 4 cps
• zakres pomiarowy - 0,003-20 µR/s (10,8-72000 µR/h = 0,01-72 mR/h = 0,1-720 µSv/h)

Jak widać w poniższej metryczce, nie ma różnic w parametrach pomiędzy wersjami SBT-10 i SBT-10A. Wersja SBT-10A jest niewątpliwie jakąś modyfikacją, jednak do tej pory nie ustaliłem, jaką. W niektórych dostępnych w internecie zestawieniach danych tego licznika podawany jest niższy bieg własny niż wersji SBT-10, ale informacje te nie są pewne. Póki co możemy przyjąć, że oba detektory są w pełni zamienne. 

Gęstość powierzchniowa okienka wynosi 2 mg/cm2, co umożliwia rejestrowanie cząstek alfa o energii od 4 MeV, beta od 0,15 MeV i kwantów gamma od 0,015 MeV. Specyfikacja fabryczna jednak nie podaje czułości na emisję alfa (dane wziąłem z instrukcji od monitora EKO-C) i w radzieckich dozymetrach licznik ten jest używany tylko do pomiaru aktywności beta i gamma. Dzieje się tak ze względu na relatywnie dużą grubość okienka mikowego, którą pokonają tylko silniejsze cząstki alfa. W dodatku cząstki te muszą najpierw dotrzeć do detektora, a pamiętajmy, że są bardzo silnie tłumione w powietrzu. Zatem nawet odległość 5 mm między mierzoną powierzchnią a okienkiem detektora zatrzyma część cząstek alfa, a resztę osłabi tak, że nie przenikną do wnętrza licznika. Ponieważ zwykle mierzy się niewielkie aktywności emiterów alfa, np. podczas pomiaru skażeń, szansa na ich zarejestrowanie tym licznikiem spada do zera. Co innego w przypadku źródeł kalibracyjnych o większej aktywności, wówczas do licznika dotrze na tyle dużo cząstek, że wywołają wzrost wskazań. Z tego co znalazłem w rosyjskojęzycznym internecie można wywnioskować, że  SBT-10 nie reaguje na promieniowanie plutonu-239, podczas gdy jego współczesny zamiennik, oznaczony Beta-5, ma 20% wydajność na emisję tego izotopu.

Jeżeli chodzi o względną czułość SBT-10, to jest ona 4-5 razy większa niż metalowego licznika cylindrycznego SBM-20 o ściance 40  mg/cm2, stosowanego w większości kieszonkowych dozymetrów:

Jednak wzrost wyniku względem  pomiaru licznikiem metalowym nie jest tak duży, jakby się można było spodziewać. Z  moich obserwacji wynosi on ok. 10-20 %, czyli ma znaczenie jedynie w przypadku najsłabszych źródeł, np. niskoaktywnego szkła uranowego.  Najbardziej wymowne jest porównanie wyników uzyskanych przez dozymetr ANRI Sosna o 2 licznikach SBM-20 umieszczonych blisko i DRGB-01 "EKO-1" z SBT-10. Zarówno przy pomiarze emisji beta+gamma, jak i samej gamma, wyniki są wyjątkowo zgodne, co nie powinno dziwić, jeśli weźmiemy pod uwagę widmo promieniowania najczęściej występujących izotopów.

Zerknijmy teraz na przykłady dozymetrów, stosujących ten detektor.

Najbardziej znany jest u nas krajowy monitor EKO-C z zakładów Polon-Ekolab, którego starsza wersja wykorzystuje właśnie ten licznik:

Nowszy model wykorzystujelicznik z okrągłym i cieńszym okienkiem (0,9 mg/cm2), o większej czułości na najsłabsze promieniowanie, np. emisję beta trytu (18 keV).

Za wschodnią granicą powstał radiometr RKB-20.01 Beta, w którym licznik SBT-10 umieszczono w sondzie, podczas pomiaru zamykanej w domku ołowianym, zmniejszającym promieniowanie tła.  W komplecie oprócz osłonnej kratki i cienkiej aluminiowej osłony znajduje się również masywny dekiel, przeznaczony do pomiaru biegu własnego licznika (na zdjęciu z lewej, z napisem "wnimanie"). Nazwa miernika - "Beta" - jednoznacznie określa przeznaczenie przyrządu, jakim jest pomiar niewielkich  aktywności skażeń beta-aktywnych:

Innymi przyrządem wykorzystującym SBT-10 jest monitor SZB-04 do pomiaru skażeń odzieży, rękawic, stołów - wykorzystuje 2 takie liczniki.

Nowszą konstrukcją jest DRBG-01 "EKO-1", produkowany w różnych wersjach od początku lat 90. do chwili obecnej

Przyrząd mierzy moc dawki gamma w µSv/h, aktywność cezu-137 w kBq/kg i strumień cząstek beta w rozpadach na sekundę z cm2.

Z podobnego okresu jest ten ręczny radiometr beta-gamma IRD-02B1.

Jest to cywilna (bytowoj) wersja starszego IRD-02 z początku lat 90., który wg emisję alfa mierzy od 3 MeV, beta od 50 keV, gamma w zakresie 60 keV - 1,25 MeV. Wartości te  te wydają mi się zawyżone, przynajmniej jeżeli chodzi o cząstki alfa i beta:

Ukraińska firma "Ecotest", znana choćby z dozymetrów "Terra", produkuje również uniwersalny radiometr MKS-07 "Poszuk". Jedna z sond  znajdujących się w zestawie ma zamontowany licznik SBT-10 ze zdejmowaną klapką-filtrem, odcinającym emisję i beta. Niestety okienko pomiarowe pokryte jest folią, która zatrzymuje cząstki alfa, takie rozwiązanie można tłumaczyć ułatwieniem dekontaminacji okienka pomiarowego i ochroną delikatnej miki.

Liczniki SBT-10 wykorzystywane są również w bramkach dozymetrycznych w Czarnobylskiej Strefie Wykluczenia - zgrupowano je parami w miejscach, gdzie przykłada się poszczególne części ciała. Niestety nie miałem możliwości sfotografowania, ale widziałem z bardzo bliska, a poglądowo umieszczam fragment zdjęcia z Sieci (źródło)

SBT-10 nie jest co prawda tak chętnie stosowany w autorskich konstrukcjach dozymetrów jak STS-5/SBM-20, ale co jakiś czas pojawiają się próby montowania go w fabrycznych radiometrach zamiast wspomnianych cylindrycznych liczników. Poniżej dość karkołomna próba montażu do... Biełły [źródło]:

Tutaj z kolei nieco siermiężna sonda na bazie SBT-10, podłączona do naszego krajowego RUST-3 - zdjęcia z forum RHBZ [LINK]:

Wadą licznika jest wysoka cena i podatność na uszkodzenia, choć okienko nie jest aż tak delikatne, jakby się mogło wydawać (sprawdzałem na niesprawnym egzemplarzu). Miałem przypadek, kiedy w radiometrze "Beta" bieg własny początkowo wynosił 2,6 cps (bez osłony), ale po każdych kilku włączeniach rósł o jakieś 2 cps i ostatecznie osiągnął aż 7! Nie był to też efekt skażenia, gdyż monitor EKO-C nic nie wykazał, a dla pewności oczyściłem okienko strumieniem sprężonego powietrza. Licznik był "nowy ze starych zapasów" (NOS), kupiony na Ebay, gdyż oryginalny. pomimo braków widocznych uszkodzeń, okazał się rozszczelniony.

***

Jeżeli chodzi o użyteczność w codziennej dozymetrii, to sprawdzi się do niskoaktywnych źródeł o dużej powierzchni, czyli np. granitu, szkła kryształowego, niskoprocentowego szkła uranowego, popiołu, związków potasu itp. Natomiast przy źródłach o małej powierzchni i niskiej aktywności licznik nie wykaże wyraźnego wzrostu wskazań, w przeciwieństwie do małych liczników okienkowych, jak SBT-9 (indykator Poisk-2), LND-712 (Gamma Scout), Philips 18504 (RK-10) czy ZP-1400. Najprościej sprawdzić to za pomocą trytowego breloczka albo małego okrucha trynitytu, które wykażą wyższy odczyt przy miernikach z licznikami o mniejszym okienku. Przyczyna jest prosta - przy małym okienku większość jego powierzchni czynnej jest poddana działaniu promieniowania i licznik rejestruje je całą swoją objętością. Natomiast przy dużym okienku, jak w SBT-10, tylko niewielki procent powierzchni bierze udział w zliczaniu i impulsy od źródła gubią się wśród tych od biegu własnego, zliczanych przez pozostałą powierzchnię okienka.

Przegląd innych okienkowych liczników G-M umieściłem przy okazji notki o radiometrze Series 900 Mini Monitor, dla którego musiałem znaleźć zamiennik oryginalnego, uszkodzonego licznika - http://promieniowanie.blogspot.com/2019/09/radiometr-series-900-mini-monitor.html

***

Podsumowując, licznik nie ma aż tak znacznej przewagi nad popularnymi SBM-20, jak by się mogło wydawać. Jeśli chcemy mierzyć emisję alfa, zastosujmy detektor o cieńszym okienku, rzędu 1 mg/cm2, do pozostałych źródeł w zupełności wystarczy zestaw 2 liczników SBM-20.