Kieszonkowy radiometr cyfrowy EKO-D

Pracownia Projektowo-Usługowa "Polon Ekolab" wywodzi się z gdańskiego oddziału Zjednoczonych Zakładów Urządzeń Jądrowych "Polon", a swoją działalność prowadzi od początku lat 90. Firma znana jest z serii przyrządów dozymetrycznych nazwanych "EKO", oznaczanych literami alfabetu. Są to profesjonalne mierniki przeznaczone dla różnego rodzaju służb - granicznych, policyjnych czy ratowniczych - a także placówek, w którzy wykorzystywane są źródła promieniowania. Jeśli uszeregujemy je alfabetycznie, uzyskamy takie oto zestawienie (fabryczne nazwy zostały rozszerzone lub zmodyfikowane przeze mnie dla lepszej czytelności, po oryginalne odsyłam do strony producenta):

• EKO-C - monitor skażeń radioaktywnych z licznikiem okienkowym SBT-10A lub, w nowszej wersji, typu pancake
• EKO-C/s - j.w. z dodatkowym gniazdem sondy scyntylacyjnej SSA-1P
• EKO-D - radiometr beta gamma z sygnalizacją progową, który zaraz omówię
• EKO-D/p - j.w. tylko bez dźwiękowej sygnalizacji impulsów i opcji zmiany jednostki pomiaru, ale za to ze zmienną stałą czasową
• EKO-I - radiometr inspekcyjny w kształcie latarki, wykorzystujący licznik okienkowy
• EKO-ID - dawkomierz - sygnalizator przekroczenia dawki, w rodzaju ALDO-10 (brak informacji na stronie producenta)
• EKO-K - dozymetr komorowy promieniowania gamma, w układzie przypominającym  dawne RKL-60, RKLG-62 czy DK-3
• EKO-OD - miniaturowy dawkomierz osobisty (z wyświetlaczem) z sygnalizacją progową
• EKO-P - miernik mocy dawki gamma z sygnalizacją progową
• EKO-S - miniaturowy sygnalizator progowy (bez wyświetlacza), sygnalizujący przekroczenie jednego z 3 fabrycznie ustawionych progów
• EKO-S/k - miniaturowy sygnalizator progowy (bez wyświetlacza), sygnalizujący przekroczenie jednego, ustawionego fabrycznie progu (wyprodukowano tylko małą serię)
• EKO-S/p - sygnalizator progowy przenośny, wyposażony tylko w sygnalizację dźwiękową
• EKO-S/s - sygnalizator progowy stacjonarny zasilany z sieci 220 V
• EKO-W - radiometr gamma do pracy w trudnych warunkach, wygląda na wzmocnioną wersję  radiometru EKO-D bez możliwości pomiaru promieniowania beta i z wyświetlaczem w innym miejscu

Z wymienionych produktów najczęściej pojawia się monitor EKO-C, ceniony za dużą czułość na promieniowanie alfa i beta, lecz drogi i kłopotliwy w serwisowaniu. Pozostałe przyrządy niezwykle rzadko, jeśli w ogóle, trafiają na rynek wtórny. Z większością z nich nie spotkałem się od początku prowadzenia bloga, choć śledzę większość serwisów aukcyjnych. Tymczasem udało mi się nabyć radiometr EKO-D i to w wersji z początku produkcji: rocznik 1992, sygnowany jeszcze przez ZSE Polon-Gdańsk.

Pełna nazwa przyrządu to "kieszonkowy radiometr cyfrowy EKO-D". Miernik ten ma następujące funkcje:

• pomiar równoważnika mocy dawki w µSv/h
• pomiar mocy dawki ekspozycyjnej w mR/h
• pomiar równoważnika dawki w mSv i mrem
• sygnalizacja przekroczenia progu mocy dawki
• sygnalizacja przekroczenia progu dawki
• zliczanie impulsów bez ograniczenia czasowego

Przyrząd ma kształt pilota do telewizora, a wielkością obudowy zbliżony jest do Palesse 26k86. Kolorowa klawiatura membranowa oraz wyświetlacz LED przypominają monitor EKO-C, którego produkcja rozpoczęła się w podobnym czasie.

Na przednim panelu znajduje się też głośniczek oraz odkręcany klips, umożliwiający noszenie dozymetru przy pasie czy w kieszeni.

Detektor znajduje się w górnej części obudowy, za głośniczkiem, a okienko pomiarowe na górnym krótszym boku dozymetru:

Zakres pomiarowy od 0,01 do  999,9 µSv/h (0,001 - 99,99 mR/h), czyli od tła naturalnego do mocy dawki, którą trudno przekroczyć większością artefaktów. Pomiar możliwy jest zarówno w mikrosiwertach na godzinę, jak i w milirentgenach na godzinę. Zwraca uwagę zastosowany przelicznik między µSv/h a mR/h: 0,087 µSv/h = 0,01 mR/h. Dla porównania, w Polaronie przyjęto uproszczony 0,1 µSv/h = 0,01 mR/h.
Cykl pomiaru trwa 3 s, co jest dużą zaletą i zapewnia szybką reakcję na zmiany mocy dawki, choć oznacza również wahana wyniku. Czas pomiaru jest dynamiczny, dozymetr dostosowuje go do mierzonej mocy dawki, skracając przy wyższych wartościach. Podobne rozwiązanie przyjęto w RK-21C, gdzie przy tle naturalnym czas pomiaru wynosił 10 s, zaś przy końcu zakresu tylko 1 s. EKO-D wyposażono mikroprocesor, który koryguje nieliniowość charakterystyki licznik GM przy wyższych mocach dawek, czyli, jak podejrzewam, kompensuje czas martwy licznika.

Pomiar łącznej dawki przyjętej przez przyrząd może odbywać się mSv lub w miliremach. Druga jednostka, choć pozaukładowa, jest mniejsza (1 mrem = 0,01 mSv), i pozwala zaobserwować nawet niewielki wzrost przyjętej dawki. Przykładowo, po pierwszych testach mój egzemplarz EKO-D złapał 0,001 mSv, ale po przełączeniu na mrem wynik wyniósł 0,160 mrem, zatem faktyczna dawka była bliższa 0,002 mSv. Warto więc co jakiś czas przełączać pomiar na miliremy, jeśli musimy znać bardziej dokładną wartość pochłoniętej dawki. Dane o przyjętej dawce nie są tracone po wyłączeniu zasilania przyrządu.

EKO-D ma możliwość zaprogramowania progu dawki oraz mocy dawki, i to w każdej z jednostek osobno. Alarm ustawiony w danej jednostce uruchomi się tylko wtedy, jeśli pomiar będzie dokonywany w tejże jednostce. Umożliwia to szybkie przełączanie się między dwoma wcześniej zaprogramowanymi progami, w zależności od potrzeb. Przykładowo jesteśmy w Strefie i ustawiamy progi na 1 µSv/h i 0,4 mR/h (4 µSv/h). Jeśli chcemy szukać wszystkich hotspotów, bo mamy czas, przełączamy pomiar na µSv/h, dozymetr zaalarmuje nas przy przekroczeniu 1 µSv/h. Jeśli jednak spieszymy się, albo interesują nas tylko "gorętsze" miejsca, włączamy pomiar w mR/h, alarm uruchomi się dopiero przy 0,4 mR/h.
Sygnalizację progową wyłączamy, ustawiając wartość progu na zero, musimy zrobić to niezależnie dla każdej z jednostek. Alarm przekroczenia dawki ma priorytet zarówno wobec pomiaru mocy dawki, jak i progu przekroczenia mocy dawki, co podkreśla główne przeznaczenie dozymetru, jakim jest kontrola indywidualnego narażenia na promieniowanie. 

Ostatnim trybem pracy jest zliczanie impulsów bez ograniczenia czasowego. Po wypełnieniu wszystkich segmentów wyświetlacza (9999) dozymetr mierzy nadal, przesuwając kropkę na wyświetlaczu, nie będą wtedy mierzone pojedyncze impulsy. Przykładowo, wyświetlanie cyfr "10.00" oznacza 10 000 impulsów. Maksymalna liczba zliczonych impulsów to 10 mln. Instrukcja niestety nie podaje zastosowania tego trybu, a nie podejrzewam, by radiometr ten służył do pomiaru aktywności próbek, do czego jest przeznaczony analogiczny tryb w ANRI Sosna.

Zmiany trybu i ustawienia wartości dokonujemy za pomocą klawiatury membranowej. Przy ustawianiu wartości progów przyciski "plus" i "minus" nie zawsze reagują i czasem trzeba mocniej nacisnąć, choć problem nie występuje przy innych ich funkcjach. Może to tylko cecha mojego egzemplarza, a może zabezpieczenie przed przypadkową zmianą ustawień.

Klawiatura nie zbyt intuicyjna i aby poznać wszystkie zastosowania przycisków, musimy zerknąć do instrukcji obsługi. Cytuję najważniejszy jej fragment, całość można zobaczyć TUTAJ:

O trybie pracy dozymetru informują nas diody LED nad wyświetlaczem - górna para oznacza jednostki mocy dawki (µSv/h i mR/h), dolna jednostki dawki (mSv i mrem).

Wynik wyświetlany jest na 4 segmentowym wyświetlaczu LED o kolorze zielonym lub - w nowszych egzemplarzach - czerwonym.  Po uruchomieniu początkowo pojawiają się dwa myślniki, a po 3 sekundach wyświetla się wynik i... zaraz znika, zostają tylko rytmicznie migające kropki między segmentami.

Aby z powrotem przywołać wynik pomiaru mocy dawki, musimy wcisnąć przycisk R, zaś by wywołać wartość przyjętej dawki, wciskamy sąsiedni przycisk E. Wynik wyświetli się na chwilę i zniknie. Takie rozwiązanie podyktowane jest dużym poborem prądu przez wyświetlacz LED - w warunkach pomiaru tła naturalnego dozymetr z włączonym wyświetlaczem pobiera aż 55 mA, zaś jeśli moc dawki skoczy do 20 µSv/h, to nawet 70! 

Dla porównania, przy wyłączonym zaledwie 18-22 mA, przy czym samo wyświetlanie 4 kropek daje pobór 22 mA, zaś w momentach całkowitego wygaszenia 18 mA.  Źródłem zasilania jest bateria lub akumulatorek 9 V typu 6F22, nietrudno więc obliczyć maksymalny czas pracy w poszczególnych warunkach dla baterii alkalicznej (900 mAh) i typowego akumulatorka NiMH (250 mAh). Na pocieszenie zostaje odporność miernika na spadek napięcia zasilającego - podczas moich prób z regulowanym zasilaczem stabilizowanym wskazania były powtarzalne aż do 4,93 V, dopiero przy 4,90 V nastąpiło zawieszenie się na bieżącym wyniku. Test odbywał się z włączonym na stałe wyświetlaczem, ale warunki eksperymentu nie odpowiadają jednak warunkom rozładowania baterii, podczas którego spada nie tylko napięcie, ale też natężenie.

Podejrzewam, że nowsze serie, wyposażone w świecący na czerwono wyświetlacz, są nieco bardziej energooszczędne. EKO-D występuje w wielu wersjach, różniących się sposobem zasilania oraz obecnością interfejsu umożliwiającego współpracę z komputerem przez port szeregowy RS-232. Nowsze wersje zasilane są z 4 akumulatorków Ni-Cd o pojemności 600 lub 2000 mAh każdy.

fot. użytkownik Mundur z MyVimu.com - LINK

Do kompletu dołączana jest ładowarka z wtykiem jack-3,5, a ładowanie akumulatorków trwa 14 godzin, podczas których dozymetr wyświetla stosowny komunikat i odlicza pozostały czas. aktualizowany co 10 min. Przerwanie ładowania powoduje reset odliczania czasu. Podobny układ zastosowano w EKO-C i wynika on z charakterystyki akumulatorków Ni-Cd.

Zajrzyjmy do wnętrza. Detektorem promieniowania jest miniaturowy licznik GM typu DOI-80, umieszczony w izolacji z gąbki wewnątrz ołowianej tuby o grubości ścianki 0,9 mm. 

Osłona ta z przodu ma na całej długości okienko szerokości 4 mm, umieszczone naprzeciw otworu w obudowie, osłoniętego cienką folią. 

Umożliwia ono pomiar silniejszego promieniowania beta (>500 keV). Bardzo podobny układ zastosowano w RK-21C, do którego EKO-D jest mocno zbliżony pod względem czułości, zarówno na silniejsze, jak i na słabsze źródła.

Jak widać, głównym przeznaczeniem tego dozymetru jest pomiar dawki przyjętej przez osobę i sygnalizowanie o przekroczeniu progu dawki i mocy dawki. Może  również służyć do wykrywania i lokalizacji źródeł, gdyż dzięki niewielkiemu okienku w ekranie licznika dozymetr ma silnie kierunkową charakterystykę. Jest to jednak drugorzędna funkcja EKO-D i należy o tym pamiętać. Małe okienko w grubym ekranie i niewielki licznik przekładają się na niską czułość na najsłabsze źródła, choć z drugiej strony ułatwiają pomiary małych, ale wysokoaktywnych artefaktów.

  

Jeżeli chodzi o szkło uranowe, to sztabka emitująca 4 µSv/h tutaj po dłuższej chwili pokazała 0,15 µSv/h zamiast 0,08 µSv/h, zaś bardzo aktywny kielich z Marienbad (9 µSv/h) zaledwie 0,3 µSv/h. Przy ceramice miernik mierzy tylko najbardziej wysokoenergetyczną emisję i to od bardziej aktywnych naczyń (>40 µSv/h), stąd trzeba się liczyć ze znacznym zaniżeniem wyniku w stosunku do pomiaru Sosną czy Polaronem. Pomiary silniejszych źródeł dają wyniki bardzo podobne do Sosny, przykładowo skala od DP63 - 5,8 mR/h przy pomiarze boczną, ekranowaną powierzchnią licznika i 12,5 mR/h mierząc przez okienko od frontu. Czas reakcji na zmiany mocy dawki jest szybki, jeśli mamy do czynienia z odpowiednią aktywnością źródła oraz energią promieniowania. Zatem w przypadku farb radowych wynik wzrośnie szybko i ustabilizuje się po kilku sekundach, natomiast związki toru czy uranu podziałają na dozymetr mniej wyraźnie i pomiar zajmie więcej czasu.

Podczas pomiaru w miarę wzrostu wyniku zmienia się pozycja cyfr na wyświetlaczu. Początkowo miernik wskazuje 3 miejsca po przecinku, jednak gdy wynik idzie w dziesiątki, nikną pierwsze dwa zera, mamy więc np. 10, a nie 10.00, co pozwala uniknąć pomyłek związanych z przeoczeniem kropki lub ewentualnym jej niewyświetleniem z powodu awarii.

Sam wyświetlacz jest bardzo wyraźny w warunkach słabego oświetlenia, choć jego migotanie męczy wzrok przy dłuższym patrzeniu. Niestety w słoneczny dzień wyświetlacz jest kompletnie nieczytelny, a nawet w warunkach rozproszonego, silnego światła słonecznego, np. na parapecie okna, odczyt będzie mocno utrudniony. Pozostaje osłanianie wyświetlacza ręką lub swoim ciałem.

Jak podsumować ten dozymetr? Określiłbym go jako RK-21C z mniejszym zakresem (100 µSv/h zamiast 100 mSv/h) i dodatkowymi funkcjami przydatnymi w ochronie radiologicznej (alarm progowy dawki i mocy dawki, zliczanie dawki łącznej). Jego głównym zastosowaniem jest kontrola dawki i mocy dawki podczas poruszania się w terenie skażonym lub pracy ze źródłami promieniowania. Może służyć również do pomiaru bardziej aktywnych artefaktów, np. zegarów lotniczych, minerałów itp., natomiast nie sprawdzi się do szkła i ceramiki uranowej.  Zatem jeśli planujecie zakup EKO-D, zastanówcie się, czy do Waszych celów będzie najbardziej odpowiedni.