Radiometr cyfrowy RK-21-2

Przyrząd ten jest opracowaną w 1988 r. wersją rozwojową radiometru RK-20 z 1986 r., który można uznać za pierwszy cyfrowy radiometr kieszonkowy produkowany w Polsce. Tak jak on wykorzystuje miniaturowy licznik G-M typu DOI-80 oraz wyświetlacz LED, uruchamiany przyciskiem chwilowym. Różni się jednak wyskalowaniem w jednostkach mocy dawki pochłoniętej (mGy/h) zamiast ekspozycyjnej (nA/kg), a także występowaniem w dwóch wykonaniach:

• RK-21-1 z zewnętrzną sondą, jak RK-20
• RK-21-2 z licznikiem  G-M wbudowanym w korpus

Oba rozwiązania mają swoje wady i zalety: zewnętrzna sonda umożliwia pomiar z bezpiecznej odległości i w trudno dostępnych miejscach. Dodatkowo, dzięki dwustronnej konstrukcji (analogicznie jak w RK-67) zmierzymy nią łatwo zarówno emisję gamma, jak i beta - wystarczy zwrócić ją odpowiednią stroną w kierunku źródła. W układzie bez osobnej sondy trudniej to przeprowadzić - aby zmierzyć samo promieniowanie gamma, trzeba zbliżyć dozymetr do źródła przednim panelem, a wówczas trudno odczytać wynik. Z drugiej strony możliwa jest obsługa miernika jedną ręką. Tutaj omówię wersję RK-21-2, obsługa RK-21-1 jest identyczna, za wyjątkiem sondy, podobnie jak parametry techniczne, oprócz masy (odpowiednio 300 i 400 g).

Miernik mierzy moc dawki promieniowania gamma (>40 keV) i silniejszego beta (>500 keV) za pomocą miniaturowego licznika G-M typu DOI-80, umieszczonego za osłoniętym cienką folią okienkiem w tylnej ściance korpusu. Zakres pomiarowy zaczyna się na 1 µGy/h (czyli 1 µSv/h dla emisji gamma i beta). a kończy aż na 100 mGy/h (100 mSv/h). Wynik podawany jest na trzycyfrowym wyświetlaczu LED i trzeba pomnożyć  go przez  0,1 (czyli podzielić przez 10) by uzyskać rzeczywistą wartość. Z uwagi na wysoki pobór prądu przez wyświetlacz wyświetlanie wyniku trzeba włączyć za pomocą przycisku chwilowego, znajdującego się na prawym boku obudowy.

Na tym nie koniec - chociaż pomiar prowadzony jest cały czas po uruchomieniu dozymetru, nawet gdy wyświetlacz nie świeci, to na prawidłowy wynik musimy odczekać ok. 15 s po wciśnięciu włącznika wyświetlacza. Informuje nas o tym napis nad panelami LED. 

Instrukcja motywuje to  koniecznością upłynięcia jednego okresu próbkowania, w przeciwnym razie wynik po gwałtownej zmianie mocy dawki byłby obarczony błędem. Sugeruje to jednak sprzężenie uruchomienia pomiaru z włączeniem wyświetlacza, podczas gdy pomiar trwa cały czas od uruchomienia przyrządu. Można się łatwo o tym przekonać, zbliżając dozymetr do silnego źródła i po chwili włączając wyświetlacz - wynik będzie "gotowy", a wahania w czasie owych wymaganych 15 sekund nieznaczne.

Czas reakcji na zmiany natężenia promieniowania jest dość szybki, zarówno jeśli chodzi o wzrost, jak i o spadek. Czułość na słabsze źródła jest ograniczona niewielką objętością czynną detektora i jego grubymi ściankami. Emisja ze szkła uranowego nie wywoła reakcji miernika, za wyjątkiem najbardziej aktywnych wyrobów. W przypadku ceramiki zmierzymy wyroby od ok. 20 µSv/h łącznej emisji mierzonej Polaronem. Przyrząd za to bez problemu wykryje promieniowanie farb radowych czy większych aktywności toru-232. Jest to dozymetr  z wyraźnym przeznaczeniem do pomiaru wyższych mocy dawek, spotykanych raczej w przemyśle jądrowym czy podczas sytuacji awaryjnych. Jego charakterystyka czułości przypomina radiometr EKO-D, który również wykorzystuje licznik DOI-80. 

W porównaniu z wersją RK-21-1, jak również nowszym RK-21-1C, omawiany radiometr ma wyraźnie niższą czułość, szczególnie przy łącznym pomiarze beta+gamma:

Brak sondy zewnętrznej utrudnia odpowiednie umieszczenie źródła względem detektora, jeśli chcemy zmierzyć samą emisję gamma - teoretycznie powinno ono leżeć nad pierwszą cyfrą wyświetlacza, pod którą znajduje się licznik G-M, wówczas jednak wyświetlacz pochłonie część promieniowania. Ostatecznie podczas testów przykładałem źródła wzdłuż bocznej krawędzi osłony wyświetlacza, bliżej dolnego narożnika. 

Zakres pomiarowy dozymetru podzielony jest na dwa podzakresy, z granicą na 0,79 mGy/h, które przełączane są automatycznie. Miernik ma dwa układy sygnalizacji przeciążenia. Jeden odpowiada za nieznaczne przekroczenie zakresu - wówczas cyfry "888" migają z przerwami - drugi, przy znacznym przeciążeniu, powoduje stałe miganie tych cyfr.  Sygnał przeciążenia może pojawiać się też na chwilę przy przechodzeniu z niższego zakresu na wyższy. Cyfry 6 i 9 wyświetlane są w sposób charakterystyczny dla wyświetlaczy LED - utrudnia to pomyłkę i nieco zmniejsza pobór prądu:

RK-21-2 ma też sygnalizację dźwiękową impulsów, które podawane są na wyjście jack-3,5 mono. Możemy do niego podłączyć słuchawkę miniaturową SM-73, stosowaną w wielu innych polskich dozymetrach (RKP-1-2, RK-10). Ponieważ gniazdo jest monofoniczne, po podpięciu słuchawek stereo sygnał będzie tylko w jednej, bardzo obciążając ucho. Lepiej więc użyć starych słuchawek monofonicznych lub w układzie dual mono.

Zasilanie odbywa się z typowej baterii 9V 6F22.  Według specyfikacji napięcie zasilające powinno być w przedziale 7,5-9 V, zatem nawet częściowo rozładowana bateria uruchomi dozymetr. Jeśli napięcie zasilania spadnie poniżej normy, środkowa cyfra na wyświetlaczu będzie świecić słabiej, sygnalizując konieczność wymiany baterii. 

Włączając dozymetr pamiętajmy, że przyrząd nie uruchamia się od razu po przesunięciu przycisku zasilania. Według instrukcji  trzeba odczekać do 30 s, praktycznie krócej. Nie zapomnijmy też o wyłączeniu przyrządu, gdyż brak świecenia wyświetlacza nie oznacza, że miernik nie pracuje. Wyłącznik niestety jest dość drobny i nie informuje jednoznacznie o pracy przyrządu, polecam nalepienie dodatkowych oznaczeń.

Zmierzony przeze mnie pobór prądu przy wyłączonym wyświetlaczu i promieniowaniu na poziomie tła wynosi  4,3 mA, włączenie wyświetlacza zwiększa go do 43 mA, choć podczas pomiaru silniejszych źródeł po chwili spada do 30 mA. Porównując to z pojemnością baterii alkalicznej 6F22 (ok. 900 mAh) i akumulatorka Ni-MH (250 mAh) uzyskamy odpowiednio 20 i 6 godzin pracy z włączonym wyświetlaniem wyniku lub 209 i 58 godzin bez wyświetlania. Ponieważ jednak wyświetlacz włączany jest zwykle dorywczo, faktyczny czas pracy dozymetru na jednym źródle zasilania będzie znajdował się gdzieś pomiędzy w/w wartościami. Niestety instrukcja nie podaje wartości tego parametru.

W komorze baterii znajduje się dodatkowa kształtka plastikowa, stabilizująca baterię i częściowo chroniąca elektronikę przed wyciekami elektrolitu. Przy wymianie baterii trzeba uważać na płytkę z fibry, mieszczącą styki, gdyż jest ona dość wiotka i łatwo ją uszkodzić, szczególnie gdy styki baterii mocno trzymają.

Radiometr RK-21 wyprodukowano w niewielkiej serii o nieustalonej liczebności, szacuję, że podobnej do RK-20 (50 szt.). Jego rozwojowa wersja, czyli omawiany rok temu RK-21C z 1992 r., została wyposażona w wyświetlacz LCD, który ma znacznie mniejszy pobór prądu i może być włączony stale podczas pracy miernika. Ma też wyższą czułość, widoczną nawet przy silniejszych źródłach, w rodzaju  skali od DP-63A, przy którym wskazania RK-21C są o 30% wyższe niż RK-21-2.

Prezentowane tutaj wykonanie RK-21-2, niemające sondy zewnętrznej, jest nieco mniej ergonomiczne, szczególnie przy pomiarze emisji gamma, niż RK-21-1. Jednak nadal jest to w pełni funkcjonalny przyrząd w zastosowaniach, do których został przewidziany. Dodatkowo stanowi cenny zabytek polskiej myśli technicznej z okresu przejściowego między erą dozymetrów analogowych (RK-67, RK-10, RKP-1-2) i cyfrowych (RKP-2, EKO-D, EKO-C). Wartość RK-21 zwiększa jego małoseryjna produkcja. Podsumujmy jeszcze zalety i wady tego przyrządu pod kątem amatorskiej dozymetrii:

Plusy:

• szeroki zakres pomiarowy
• szybkie ustalanie się wyniku
• solidne wykonanie

Minusy:

• niska czułość na słabe źródła
• brak jednoznacznej sygnalizacji włączenia
• konieczność ręcznego włączania wyświetlacza
• utrudniony pomiar promieniowania gamma, wymagający zwrócenia dozymetru przednią ścianką do źródła
• duży pobór prądu

Wyświetlacz LED może być zarówno wadą, jak i zaletą. Sprawdzi się w warunkach słabego oświetlenia, możemy odczytać go wtedy nawet z dużej odległości, jednak nie będzie czytelny w słońcu, przeciwnie niż wyświetlacz LCD.