Zapraszam na wykład!

Szanowni Czytelnicy,

tym razem mam przyjemność zaprosić na bardzo ciekawy wykład. Popularyzator i nauczyciel fizyki - Jacek Gaj opowiada o krakowskich cyklotronach , Centrum Synchrotronowym SOLARIS i największym w Polsce generatorze van de Graaffa:

Jeśli spodobała się Wam prelekcja lub macie jakieś uwagi i propozycje, proszę zostawcie komentarz pod filmem i udostępniajcie materiał dalej. Taką świetną robotę popularyzatorską trzeba koniecznie promować!

Radiometr KRBG-01

Radiometr ten występuje bądź jako pierienosnyj (przenośny), bądź korabelnyj (okrętowy) - i obie nazwy są zgodne z rzeczywistością, gdyż do chwili obecnej jest wykorzystywany w rosyjskiej flocie. Wymienia go m.in. podręcznik Zasady ochrony okrętu przed bronią masowego rażenia, wydany jeszcze w okresie Układu Warszawskiego. 

Z wyglądu przypomina dobrze nam znane rentgenoradiometry serii DP-5, jednak podobieństwo jest tylko częściowe. Oprócz innego rozmieszczenia elementów sterujących zwraca uwagę wymienna sonda z mocnym, hermetycznym przyłączem na gwint, pokrętło kompensacji tła gamma oraz lampka sygnalizująca impulsy, a także wtyki słuchawek typu "bananowego".

Przyrząd mierzy skażenia beta od 100 do 1 mln rozp./min*cm2 za pomocą okienkowego licznika G-M typu SBT-11A umieszczonego w zewnętrznej sondzie. Sondę można zamontować na spodniej ściance korpusu miernika lub umieścić na  teleskopowej przedłużce (0,4 - 1 m).

Sonda z odsuniętą klapką-filtrem okienka pomiarowego, samo okienko zabezpieczone jest cienką folią. Sonda zamocowana
w specjalnej szynie na spodniej ściance korpusu miernika.

Radiometr ma kompensację tła promieniowania gamma przy pomiarach aktywności promieniowania beta. W zależności od zakresu można odjąć do 0,1, 10, 100 i 500 mR/h, aby uzyskać pomiar samych skażeń beta, nawet w warunkach podwyższonego tła gamma.

KRBG-01 mierzy też moc dawki gamma od 25 mR/h do 300 R/h przy użyciu cylindrycznego licznika G-M typu SI-34G umieszczonego w dodatkowej sondzie. Długość przewodu ten sondy wynosi aż 3 m, co pozwala na pomiar w trudno dostępnych miejscach lub zza ukryć. Nie spotkałem się jednak ze zdjęciami tej sondy.

Zasilanie z 2 baterii 1,6-PMC-Ch-1,05 starczających na 30 godzin pracy lub z akumulatora SCS-5 pozwalającego na 150 h pracy. Napięcie zasilania 1,5-1,8 V, choć niektórzy podają 0,9-1,5 V i prąd 22-31 mA.

W rosyjskojęzycznym internecie spotkałem się z cytowanymi wspomnieniami jednego z likwidatorów awarii w Czarnobylu, mówiącego, że ich grupa zamiast DP-5W otrzymała właśnie KRBG-01. Początkowo nie zwrócili na to uwagi. Dopiero później okazało się, że KRBG-01 jest przeznaczony do pracy na morzu, w warunkach podwyższonej wilgotności i odpowiednio skompensowany do tych warunków, zatem na suchym lądzie przekłamuje wyniki. Później przysłali im DP-5W, który zresztą ponoć szybko się przepalił i musiał być wysłany do serwisu. Se non e vero, e ben trovato.

***

Według rosyjskich użytkowników KRBG-01 wykazuje większą czułość od DP-5 wszystkich wersji, czemu trudno się dziwić z uwagi na większą powierzchnię czynną i mniejszą grubość powierzchniową okienka pomiarowego. Zegar lotniczy ACzS miał być wykrywany już z odległości 0,5 m (wzrost o 5-10 µR/h czyli 0,05-0,1 µSv/h), podczas gdy DP-5W nie reagował wcale. Tło naturalne mierzone tym przyrządem miało wynosić 25-30 µR/h (0,25-0,3 µSv/h), czyli nieco więcej niż gdyby było mierzone typowym cylindrycznym licznikiem G-M (przeciętnie 0,1 µSv/h). Okienkowy licznik G-M typu SBT-11A był wyjątkowo długo stosowany w radzieckich przyrządach dozymetrycznych - od kieszonkowego radiometru KR z lat 60. aż po popularny dozymetr MS-04B Expert z początku lat 90.

Sam przyrząd, pomimo ciekawej konstrukcji i przydatnych parametrów użytkowych pojawia się wyjątkowo rzadko nawet na rynku rosyjskim, zatem przedstawiłem go jedynie jako ciekawostkę.

Promieniowanie gamma

Trzeci z podstawowych rodzajów promieniowania najbliższy jest potocznemu wyobrażeniu o promieniowaniu jako o energii. W odróżnieniu od promieniowania alfa i beta, które mają strukturę korpuskularną (są strumieniami cząstek) promieniowanie gamma jest falą elektromagnetyczną, tak jak fale radiowe, podczerwień czy ultrafiolet, tylko o znacznie wyższej częstotliwości. Sprzyja to oczywiście błędnemu stawianiu znaku równości między promieniowaniem gamma a mikrofalami, o czym już kilkukrotnie wspominałem [LINK]. Powtórzę raz jeszcze, że mikrofale znajdują się zupełnie przeciwnym końcu widma promieniowania elektromagnetycznego niż promieniowanie gamma, mają też znacznie większą długość fali:

https://www.prorankingi.pl/blog/czy-mikrofalowka-jest-szkodliwa-dla-zdrowia/

W przeciwieństwie do cząstek alfa i beta, mających ładunek elektryczny (odpowiednio: dodatni i ujemny), promieniowanie gamma, jako pozbawione ładunku nie ulega odchyleniu w polu magnetycznym i elektrycznym. 

https://vivadifferences.com/alpha-rays-vs-beta-rays-vs-gamma-rays/

Cechą charakterystyczną promieniowania gamma jest fakt, że nie występuje ono samoistnie. Zwykle towarzyszy emisji alfa albo beta, bądź też jest efektem innych przemian jądrowych. Przykładem może być rozpad alfa ameryku-241, stosowanego w izotopowych czujkach dymu. Oprócz emisji cząstek alfa o energii 5,4 MeV występują też niskoenergetyczne kwanty gamma, głównie 59 keV:

Z kolei kobalt-60, przechodząc rozpad beta-minus do niklu-60, emituje dwa kwanty promieniowania gamma (1,17 i 1,33 MeV), dlatego przyjmuje się średnią energię 1,25 MeV:

Dwa kwanty gamma powstają też przy anihilacji pary pozyton-elektron. Kwanty te rozchodzą się pod kątem 180 stopni od siebie, co jest wykorzystywane w pozytonowej tomografii emisyjnej (PET):

Powrót atomu ze stanu wzbudzonego do podstawowego ma również miejsce w reakcjach rozszczepienia jąder ciężkich (np. uranu lub plutonu) bądź też syntezy jąder lekkich (np. deuteru i trytu w hel). W przypadku rozszczepienia uranu następuje to po pochłonięciu neutronu przez jądro uranu-235. Powstaje wtedy wzbudzone jądro uranu-236 (oznaczone gwiazdką), które rozpada się na tzw. fragmenty rozszczepienia, wypromieniowując nadmiarową energię jako promieniowanie gamma. Poniżej dwie przykładowe reakcje, temat rozszczepienia szerzej omówię w osobnej notce.

http://ilf.fizyka.pw.edu.pl/podrecznik/1/3/7

Promieniowanie gamma jest praktycznie tożsame z promieniowaniem rentgenowskim, od którego różni się jedynie miejscem powstania, powstaje bowiem w jądrze atomu, a nie w wyniku interakcji cząstek naładowanych z powłokami elektronowymi bądź jądrami atomowymi. W lampie rentgenowskiej promieniowanie powstaje na skutek hamowania elektronów, wysyłanych z katody, na anodzie, czyli tarczy z wolframu lub innego ciężkiego pierwiastka:

https://www.4wsk.pl/pl/radiologia/radiologia.html

Rozpędzone elektrony zderzając się z elektronami na wewnętrznych powłokach atomu powodują ich wybicie poza atom. Na opróżnioną w ten sposób powłokę przechodzi elektron z powłoki wyższej. Ponieważ energia elektronów na niższych powłokach jest mniejsza niż na wyższych, nadmiar energii jest wypromieniowywany w postaci kwantów promieniowania rentgenowskiego.

Kiedyś odróżniano te promieniowanie gamma i rentgenowskie na podstawie energii, jednak ich zakresy pokrywają się w pewnym stopniu, jak widać na poniższym diagramie:

https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray#/media/File:X-ray_applications.svg

W praktyce mamy do czynienia z zakresem energii promieniowania gamma 30 keV - 3 MeV i na takie energie reaguje większość typowych liczników Geigera. Widmo energii promieniowania gamma jest monoenergetyczne i powiązane ściśle z danym izotopem, co umożliwia identyfikację za pomocą spektrometrów. Na temat samej spektrometrii pisałem nieco przy okazji recenzji spektrometru µSpect [LINK].

Najbardziej znane emitery promieniowania gamma to kobalt-60, iryd-192 i cez-137. Emisja gamma występuje również w przypadku radu-226 (188 keV), choć w widmie tego izotopu dominują głównie kwanty od jego produktów rozpadu (ołów-214, bizmut-214). 

Interakcja promieniowania gamma z materią zależy od energii promieniowania i liczby atomowej materiału, przez który przechodzą kwanty. Rozpraszanie odbywa się na zasadzie efektu fotoelektrycznego, zjawiska Comptona albo zjawiska tworzenia par:

https://promieniowanie.blogspot.com/2020/05/energia-promieniowania.html

Przenikliwość promieniowania gamma jest nieporównanie większa w stosunku do cząstek alfa i beta, gdyż kwanty gamma słabo oddziałują z materią, a ich działanie jonizujące ma charakter pośredni. 

Cyt. za: Podstawowe wiadomości z zakresu przysposobienia wojskowego (praca zbiorowa), wyd. II popr. i uzup., Wydawnictwo MON, Warszawa 1960

Jako materiały na osłony przed promieniowaniem gamma stosuje się pierwiastki ciężkie, głównie ołów, żelazo i rtęć. Osłony ołowiane mają większą skuteczność osłabiania niż stalowe, są jednak znacznie cięższe i mogą się odkształcać pod własnym ciężarem przy grubszych warstwach. Zwykle wykonuje się je w postaci cegieł łączonych ze sobą na pióro i wpust - poniżej ołowiana kształtka dwudaszkowa o grubości 10 cm i wadze 10 kg:

Z kolei osłony stalowe są samonośne z uwagi na większą twardość stali niż ołowiu, która zapewnia sztywność konstrukcji. 

Jeśli osłony muszą być przezroczyste, np. w wizjerach "komór gorących", wówczas stosuje się szkło ołowiowe, czyli domieszkowane tlenkami ołowiu:

Bardzo skutecznym materiałem osłonnym jest zubożony uran, którego aktywność właściwa jest niewielka, zaś ciężar atomowy znacznie większy niż ołowiu, co przekłada się na wydajność osłabiania. Poniżej porównanie grubości i masy warstwy półchłonnej, czyli osłabiającej promieniowanie o połowę - jak widać, zubożony uran jest bezkonkurencyjny:

https://www.nuclead.com/radiationshielding/

Do pomiaru promieniowania gamma stosujemy wszystkie rodzaje detektorów, przy czym wydajność liczników scyntylacyjnych (głównie jodek sodu i jodek cezu) jest znacznie większa niż liczników Geigera-Mullera. Liczniki G-M, pomimo niskiej wydajności dla promieniowania gamma (zaledwie 1%) są mimo to powszechnie stosowane z racji niskiej ceny i prostoty układu konstrukcyjnego. Ostatnio jednak zyskały konkurencję w postaci detektorów półprzewodnikowych, mających znacznie mniejsze wymiary przy lepszej wydajności.

W dozymetrii promieniowania gamma i rentgenowskiego do niedawna główną rolę odgrywała dawka ekspozycyjna, czyli zdolność promieniowania do jonizowania powietrza. Wyrażano ją w pozaukładowej jednostce, zwanej rentgenem (R), lub rzadziej w układowych - kulombach na kilogram (C/kg). Dawka ekspozycyjna dotyczyła tylko promieniowania gamma lub rentgenowskiego. Obecnie dawka ekspozycyjna straciła znaczenie na rzecz dawki pochłoniętej i równoważnika dawki. Dawka pochłonięta oznacza ilość energii przekazanej określonej masie materii i wyraża się ją w grejach (1 Gy =  1 J/lg). Z kolei równoważnik dawki, mierzony w siwertach (Sv) uwzględnia biologiczne działanie promieniowania w efekcie pomnożenia dawki pochłoniętej przez współczynnik jakości (QF) danego rodzaju promieniowania. Promieniowanie gamma ma ten współczynnik równy 1, zatem można przyjąć, że 1 Gy promieniowania gamma odpowiada 1 Sv.

  

***

Zastosowanie promieniowania gamma i rentgenowskiego opiera się przede wszystkim na zastosowaniu jego wysokiej przenikliwości oraz działania biobójczego.  Będą to:

• prześwietlenia w diagnostyce medycznej (zdjęcia rentgenowskie, fluoroskopia) i technicznej (defektoskopia)
• sterylizacja żywności i wyrobów medycznych
• radioterapia (brachyterapia, teleradioterapia, nóż gamma)
• diagnostyka radioizotopowa (scyntygrafia, PET)
• izotopowa aparatura pomiarowo-kontrolna (wskaźniki poziomu, przekaźniki, wagi izotopowe, grubościomierze)

Źródła izotopowe promieniowania gamma ma tą przewagę nad lampami rentgenowskimi, że nie wymagają zewnętrznego źródło energii, a moc dawki można zwiększać do bardzo wysokich poziomów, instalując po prostu silniejsze źródło. Jedynym ograniczeniem jest grubość osłony, niezbędna do zapewnienia bezpieczeństwa podczas transportu. Z kolei lampa rentgenowska wymaga prądu zarówno do działania, jak i do chłodzenia, zaś pobór energii rośnie znacznie wraz z mocą. Źródło izotopowe może być zupełnie pozbawione zasilania niezależnie od aktywności, wystarczy mechaniczny lub pneumatyczny układ otwierający osłonę z odległości bezpiecznej dla osób obsługujących. Jedyny problem, jaki może tu powstać, to zablokowanie się źródła przy otwartej osłonie. Z drugiej strony brak możliwości przerwania emisji promieniowania ogranicza nieco zastosowanie źródeł izotopowych ze względów bezpieczeństwa. Lampa rentgenowska umożliwia też w pewnym zakresie regulację energii generowanego promieniowania przez zwiększanie napięcia na lampie, źródła izotopowe zaś emitują promieniowanie o stałej energii, charakterystycznej dla danego izotopu, zwykle cezu-137, irydu-192 lub kobaltu-60.

Dla odróżnienia, czy źródło promieniowania można wyłączyć, czy też nie, zastosowano odmienne kolory symbolu "koniczynki" - czerwony dla źródeł izotopowych, czarny dla źródeł niebędących izotopami (lampy rentgenowskie, cyklotrony itp).

W "codziennej dozymetrii" praktycznie nie będziemy mieli do czynienia z czystym promieniowaniem gamma, chyba że natkniemy się na skradzione źródło izotopowe. Pierwiastki promieniotwórcze występujące w wyrobach codziennego użytku czy w minerałach (uran, rad, tor) emitują mieszaninę promieniowania alfa, beta oraz gamma o różnych energiach, pochodzącego zarówno od macierzystego izotopu, jak i od jego produktów rozpadu. Promieniowanie gamma stanowi zaledwie niewielki fragment łącznej emisji, ale dość wyraźny. Z kolei ze stosunku łącznej emisji do samej emisji gamma niekiedy możemy ustalić, z jakim izotopem mamy do czynienia - w przypadku toru-232 stosunek ten będzie wynosił 1:10.

Szkolny radioindykator Iza z FPN Nysa

Proste indykatory promieniowania na potrzeby szkolnictwa produkowane były w latach 60. przez Fabrykę Pomocy Naukowych "Biofiz" w Poznaniu. Pojedyncze egzemplarze co jakiś czas pojawiają się na rynku wtórnym -  sam posiadałem dwa, które omawiałem w osobnej notce [LINK].

Tym razem trafiła mi się nowsza konstrukcja, z którą spotkałem się po raz pierwszy od początku bloga, czyli od 2013 r.

 

Indykator ten wyprodukowała Fabryka Pomocy Naukowych w Nysie, wykorzystując obudowę od radioodbiornika Iza MOT-745 produkcji zakładów Unitra-Eltra. Radio to wyróżniało się obłą obudową w żywych barwach, skrajnie odmienną od panującej wówczas stylistyki.

 

Obudowę dostosowano do konstrukcji radioindykatora, unikając jak najbardziej wszelkich ingerencji w tworzywo sztuczne. Otwory po potencjometrze i pokrętle strojenia zaklejono od wewnątrz tkaniną. 

W otworze mieszczącym zaczep paska na rękę umieszczono pomarańczową neonówkę sygnalizującą impulsy. 

Gniazdo słuchawek (jack 3,5) przeznaczono do podłączenia zasilacza, zaś z przełącznika zakresów zrobiono włącznik, zachowując opisy D - S (fale długie - średnie). 

Pod szybką skali umieszczono kartkę z napisem "szkolny radioindykator" zaś na tylnej ściance dodano logo FPN Nysa i napis "Napięcie znam. 9V". Pozostawiono klapkę komory baterii, choć nie przewidziano zasilania bateryjnego.

 

Jeżeli chodzi o układ elektroniczny, to zwraca uwagę zastosowany licznik G-M - jest to DOB-80! Licznik ten stosowany był w rentgenoradiometrach DP-66 i DP-66M, gdzie odpowiadał za IV zakres pomiarowy (0,05-0,5 R/h). Zastosowanie tego licznika może dziwić, ale jest zamierzone przez projektanta, gdyż na płytce drukowanej, przy wyprowadzeniach licznika, widać wyraźnie napis DOB-80.

 

Licznik DOB-80 ma ok. 4 razy mniejszą czułość niż liczniki STS-5/BOB-33/DOI-33, zatem nie jest najlepszym wyborem w przyrządzie, który ma indykować tło naturalne i niskie moce dawek. Oczywiście będzie reagował na słabe źródła i to nawet dość wyraźnie, co widać na powyższym teście licznika zamontowanego w DP-66:

Niestety, choć mój indykator po podłączeniu zasilacza 9V uruchomił się, wydając pisk pracującej przetwornicy WN, to jednak głośnik pozostawał cichy, za wyjątkiem pojedynczego impulsu chwilę po włączeniu. Nie reagował nawet przy zbliżaniu silniejszych źródeł do detektora. Zwiększenie napięcia zasilającego do 11 V powodowało wzbudzanie się głośnika i częste błyski neonówki, niezależnie od obecności źródła promieniowania. Podobny efekt osiągnąłem, manipulując potencjometrem przetwornicy WN, zachowując napięcie zasilania 9V. Wylutowałem więc oryginalny licznik i na jego miejsce umieściłem DOB-50. Udało mi się zarejestrować rzadkie impulsy tła naturalnego oraz niewielki wzrost wskazań od silniejszych źródeł. Licznik DOB-50 odpowiadał za najwyższe zakresy pomiarowe (0,5-5 R/h i 5-200 R/h) w DP-66 i DP-66M. Od od biedy można nim zastąpić STS-5/SBM-20, choć czułość będzie wielokrotnie niższa. 

Przekonawszy się, że układ zliczający jest sprawny, podłączyłem licznik BOB-33 i dopiero wówczas indykator zaczął pracować jak należy. Rejestrował zarówno tło naturalne, jak również promieniowanie nawet od słabych źródeł. Licznik DOB-80 podpiąłem zaś do radiometru UDR-2. Niestety pomimo ustawienia napięcia roboczego na 500-600 V efekt był ten sam - pojedynczy impuls zaraz po załączeniu prądu i cisza.

Jak się później dowiedziałem, liczniki DOB-80 są wysoce awaryjne na skutek wadliwej konstrukcji wyprowadzeń. Po pewnym czasie przepusty tracą szczelność i stopniowo wpuszczają powietrze do objętości czynnej licznika, powodując wyładowania ciągłe przy wyższych napięciach. Problem dotyczy zarówno liczników zapasów magazynowych, jak i zamontowanych w DP-66 i DP-66M. Liczniki DOB-50 są bardziej trwałe, gdyż wyprowadzenia umieszczono naprzeciwko siebie, a nie równolegle.

***

Indykator ten przedstawiłem w charakterze ciekawostki, choć może służyć do identyfikowania silniejszych źródeł promieniowania i niektórych pokazów popularnonaukowych. W razie potrzeby możemy też go stosować do testowania liczników G-M, podpinając zaciski pod wyprowadzenia przetwornicy WN. Jeżeli ktoś miałby dodatkowe informacje o tym indykatorze, proszę o kontakt przez formularz bloga. 

Indykator promieniowania DS-1

Ten prosty indykator promieniowania powstał w wyniku kooperacji dwóch Naukowo-Produkcyjnych Stowarzyszeń: "Płast-1500" i "Tekstronika". Pierwsze było inicjatorem produkcji, wykonało obudowę i opakowanie, drugie zaprojektowało układy logiczne i obwody elektroniczne przyrządu. Czujnikiem promieniowania jest licznik SI-Plast z filtrem odcinającym promieniowanie beta, niestety nigdzie nie znalazłem informacji o tym liczniku. Prezentowany egzemplarz ma oryginalne plomby i właściciel nie chciał go rozkręcać. Tak czy inaczej, miła odmiana po Jedynie Słusznym SBM-20.

http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=2&topic=329

Przyrząd jest indykatorem, podającym jedynie przybliżoną wartość mocy dawki gamma. Indykacja odbywa się dwojako - poprzez liczbę błysków diody LED na przednim panelu, jak również poprzez świecenie jednej z trzech diod na krótszym boku obudowy. Liczbę błysków należy liczyć przez 15 sekund, zakres wynosi od 0,1 µSv/h (4 błyski) do 0,6 µSv/h (24 błyski). Przy wyższej mocy dawki liczenie błysków byłoby mocno utrudnione.

Kolorowe diody z kolei działają na takiej samej zasadzie, jak w innych przyrządach tego typu - zielona odpowiada bezpiecznemu poziomowi promieniowania - do 0,6 µSv/h, żółta - podwyższonemu, między 0,6 a 1,2 µSv/h i wreszcie czerwona - niebezpieczny poziom powyżej 1,2 µSv/h. Jak widać zakres pomiarowy bardzo łatwo przekroczyć, podobnie jak w wielu innych indykatorach, przeznaczonych dla ludności cywilnej do amatorskiego pomiaru mocy dawki gamma na całe ciało.

http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=2&topic=329

W komplecie znajduje się futerał z pleksi z nalepkami producenta. Konstrukcja bardzo rzadka, nawet Autor wątku na Forum RHBZ nie miał zbyt wielu informacji na temat tego indykatora. 

http://forum.rhbz.org/topic.php?forum=2&topic=329

Licznik Geigera DOB-50

Licznik DOB-50 jest szklanym licznikiem G-M przeznaczonym do pomiaru wysokich natężeń promieniowania, rzędu dziesiątek i setek rentgenów. Jego oznaczenia, według systematyki polskich liczników G-M, możemy rozwinąć jako: prądowy (D), z nieorganicznym czynnikiem gaszącym, czyli chlorowcowy (O), szklany cylindryczny z katodą metalową (B), wielkości (względnej) 5, bez cokołu (0).

Opracowano je w NRD [LINK], a produkowane były przez Przemysłowy Instytut Elektroniki, a następnie przez wydzielony z tego Instytutu Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Elektroniki Próżniowej (OBREP), znany później jako Unitra-OBREP. W moich zbiorach mam liczniki obu producentów:

Do rodziny liczników DOB należą też DOB-80, o większej czułości i niższym zakresie pomiarowym, oraz DOB-60, z którym jeszcze nie zetknąłem się w praktyce.

http://qann.wikidot.com/rodzinagm#dob

DOB-50 najczęściej stosowane były w wojskowym sprzęcie dozymetrycznym, rzadziej w niektórych konstrukcjach cywilnych. Najbardziej znane są z rentgenoradiometrów DP-66 i DP-66M, w których odpowiadały za dwa najwyższe zakresy (5-200 R/h i 0,5-5 R/h). 

Montowano je też w rentgenometrach pokładowych DPS-68, gdzie również obsługiwały najwyższe zakresy. DOB-50 był też detektorem promieniowania w sygnalizatorze RS-70, mającym zakres 0,5-50 R/h. Umieszczono go w grubym ekranie ołowianym (na zdjęciu zdjęty, leży z prawej):

Licznik ten można było też opcjonalnie zamontować w sondzie SGB-1D w miejsce STS-5, rozszerzając jej zakres pomiarowy do 100 R/h.

 

Ostatecznie w wojskowym sprzęcie dozymetrycznym DOB-50 zostały wyparte przez DOI-30, mający większy zakres pomiarowy przy znacznie mniejszych wymiarach. Zapasy magazynowe liczników DOB-50 są tak duże, że odkąd prowadzę bloga (2013) to nadal są wyprzedawane i to cały czas w bardzo przystępnej cenie 8-10 zł, choć zapasy STS-5 dawno się skończyły. Poniżej oferta sklepu DW_RADIO, mającego wiele części do wojskowego sprzętu elektronicznego:

https://allegro.pl/oferta/licznik-promieniowania-geiger-dob-50-7497457527

Niska cena skłania do używania DOB-50 w amatorskich przyrządach dozymetrycznych, choć jego parametry nie zapewniają spektakularnego sukcesu w tym zastosowaniu. Jest to licznik pracujący w układzie prądowym, a nie impulsowym, tak samo jak większość liczników do pomiaru większych dawek (serie DOB i DOI). Liczniki te wykorzystują logarytmiczną zależność między mocą dawki a prądem licznika i wymagają innego sposobu podłączenia niż detektory pracujące w układzie impulsowym.

Ścianka jest dość gruba (200 mg/cm2) i wykonana ze szkła, przez co silnie osłabia promieniowanie beta i niskoenergetyczne gamma, a takie zwykle będziemy mierzyć.

Zerknijmy na specyfikację z oryginalnej ulotki:

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2093494.html

 

Jeśli chcemy się przekonać o czułości tego detektora, wystarczy, że włączymy DP-66 na zakres 0,5-5 R/h przy zdjętej osłonie sondy i z podłączoną słuchawką. Tło naturalne wyniesie kilka impulsów na minutę, zaś większość typowych źródeł spowoduje wyraźny wzrost częstości trzasków w słuchawce. 

Wskazówka oczywiście się nie wychyli, gdyż zakres ten jest wyskalowany dopiero od 0,5 R/h, czyli 5 mSv/h, Jedynie najsilniejsze źródła (zegary lotnicze, kontrolki beta, niektóre minerały) spowodują drgania wskazówki pomiędzy zerem a pierwszą podziałką, i to tylko dlatego, że test prowadzimy bez osłony sondy. Przełączmy teraz DP-66 na zakres 0,05-0,5 R/h, obsługiwany przez licznik DOB-80 i zbliżajmy źródła do tego licznika, znajdującego się po drugiej stronie płytki montażowej, obok STS-5. Licznik STS-5 warto zdemontować na czas tej próby, gdyż w niektórych egzemplarzach jest stale pod napięciem nawet na wyższych zakresach i zaburza pomiar. Porównajcie poniższą reakcję DOB-80 z powyższym filmikiem z DOB-50:

Niestety liczniki DOB-80 są rzadko występują w sprzedaży, zaś te, które są dostępne, często uległy rozszczelnieniu podczas długotrwałego przechowywania. Zmusza to konstruktorów do korzystania z DOB-50. Przykładem takiego dozymetru jest szkolny projekt Dawida - gratulacje!

Co do zasady nie twierdzę, że to jest zły licznik, tylko ma specyficzne przeznaczenie do pomiaru bardzo dużych natężeń promieniowania w warunkach wojny jądrowej. Podłączony do zasilacza wysokiego napięcia i układu zliczającego będzie działał, a na silniejsze źródła zareaguje nawet wyraźnie, jednak do takich konstrukcji polecałbym albo stary dobry STS-5/SBM-20, albo nawet i chiński M4011.

Licznikiem DOB-50 od biedy można zastąpić większość liczników pracujących przy napięciu 400-500 V. Pominę tu kwestię kalibracji, ale z racji niskiej ceny taki licznik może posłużyć do szybkiego, roboczego uruchomienia dozymetru, zanim zamówimy właściwy detektor. Tak zrobiłem w dozymetrze Sarasota Instruments DX-1, w którym oryginalny licznik był uszkodzony:

Dozymetr zadziałał, choć reagował tylko na silniejsze źródła, ale dzięki temu szybko przekonałem się o sprawności układu zliczającego i innych obwodów miernika. Do takich celów warto zawsze mieć kilka DOB-50 w szufladzie.

Na zakończenie amatorski dozymetr ("rejestrator cząstek") na DOB-50, którego schemat opublikowano w "Radioelektroniku" nr 10/1993 [LINK]. Co ciekawe, czasopismo przytoczyło błędne dane - za niskie napięcie pracy oraz możliwość pomiaru cząstek alfa i beta (!):

Jeśli mieliście do czynienia z tym licznikiem w swoich konstrukcjach lub chcecie uzupełnić notkę o jakąś informację, dajcie znać w komentarzach.

Przypominam też o mojej zbiórce na Patronite - https://patronite.pl/anonymousdosimetrist

Dozymetr Gamma Scout w/Alert

Dozymetr Gamma Scout omawiałem kilka lat temu [LINK]. Była to jednak podstawowa wersja, nazwana Standard, która rozpoczyna serię złożoną z czterech modeli - Standard, w/Alert, Rechargeable i Online:

Teraz chciałbym zrecenzować model w/Alert. Od wersji Standard różni się obecnością sygnalizacji dźwiękowej impulsów (!) oraz alarmem progowym, informującym o przekroczeniu wybranej wartości dawki oraz mocy dawki. Tak, dobrze przeczytaliście, wersja podstawowa zupełnie nie ma dźwięku. Podyktowane jest to koniecznością oszczędzania baterii, która jest wlutowana na stałe, a wymienić ją może tylko serwis. Producent tłumaczy takie rozwiązanie koniecznością podtrzymania pamięci dozymetru, który stale zapisuje dane pomiarowe. Mały pobór prądu, rzędu 10µA, może być utrzymany jedynie przy stałym wlutowaniu baterii, gdyż typowe styki do wymiennej baterii uległyby utlenieniu i spowodowały wzrost oporu. Dobrze, że bateria wystarcza, według specyfikacji, aż na 10 lat pracy.

W modelu w/Alert dźwięk impulsów jest włączany przez dwukrotne naciśnięcie przycisku kontroli baterii [znak akumulatora], a następnie potwierdzenie przyciskiem [enter]. Czas działania dźwięku jest fabrycznie ograniczony do 10 minut. Instrukcja deklaruje, że pobór prądu przy pracy z dźwiękiem jest 500 razy większy niż bez dźwięku i zaleca używanie tej opcji “raz dziennie”. W przypadku częstszego korzystania producent pobierze dodatkową opłatę za wymianę baterii.

Sam dźwięk jest typowym “klikaniem”, o umiarkowanej głośności ok. 50-60 dB, bez możliwości regulacji. Alarm z kolei sygnalizowany jest seriami trzech sygnałów w odstępie 8 s. Poziom głośności alarmu wynosi 80 dB, jest zatem wyraźny, ale nie ogłuszający. Alarm uruchomi się niezależnie od tego, czy jest włączony dźwięk impulsów.

Progi alarmu ustawiamy, wciskając dwukrotnie przycisk ustawień [trzy nakładające się kwadraty]. Wówczas pojawi się migająca wartość progu, którą zmieniamy kursorami i zatwierdzamy przyciskiem [enter]. Do wyboru mamy wartości od 0,1 do 950 µSv/h, regulowane skokowo:

• co 0,1 pomiędzy 0,1 a 1
• co 0,2 pomiędzy 1 a 5
• co 0,5 pomiędzy 5 a 10
• co 1 pomiędzy 10 a 20
• co 2 pomiędzy 20 a 50
• co 5 pomiędzy 50 a 100
• co 10 pomiędzy 100 a 200
• co 20 powyżej 200 itd

Domyślny próg alarmu mocy dawki to 5 uSv/h, pamiętajmy jednak, że z uwagi na słabe ekranowanie licznika G-M, zwłaszcza po bokach, alarm może uruchomić się przy wartości nieco niższej. Jeśli zaś nie chcemy zupełnie korzystać z funkcji alarmu progowego, należy ustawić możliwie wysoki próg. Niestety nie ma możliwości wyłączenia alarmu z pozostawieniem zapisanego progu.

Alarm przekroczenia dawki jest nieco trudniejszy do ustawienia. Musimy najpierw wejść w menu łącznej dawki za pomocą przycisku [enter].. Wyświetli się dawka skumulowana, przyjęta do tej pory przez przyrząd. Wciskamy [enter] drugi raz, pojawi się czas gromadzenia dawki - najpierw dni, potem godziny i minut, po czym znowu zobaczymy łączną dawkę. Wciskamy górny kursor [^] - wyświetli się komunikat [stop], informujący o mającym nastąpić zatrzymaniu gromadzenia dawki Zatwierdzamy za pomocą [enter], zatrzyma się gromadzenie dawki. Wtedy wciskamy powtórnie górny kursor [^]. Wyświetli się [del], ostrzegający o możliwości wyzerowania łącznej dawki. Zatwierdzamy [enter], co skasuje dotychczasową dawkę i czas gromadzenia. Wtedy znowu wciskamy [enter], by wprowadzić nową wartość progu od 5 do 50 mSv, skokowo co 5 mSv.

Ponieważ ustawienie nowego progu dawki oznacza usunięcie dotychczas zapisanej dawki i czasu jej gromadzenia, korzystajmy z tej funkcji rozważnie, zwłaszcza jak zależy nam na ciągłości gromadzenia danych o przyjętej dawce promieniowania.

Ustawianie tego progu jest na tyle skomplikowane, że w instrukcji umieszczono specjalny graf, prezentujący ten algorytm.

Te dwie funkcje odróżniają model w/Alert od podstawowego. Poza nimi obsługa jest identyczna, przypomnę więc jedynie w skrócie funkcje dozymetru:

• pomiar łącznej emisji alfa,beta i gamma licznikiem okienkowym o średnicy okienka 9,1 mm i gęstości powierzchniowej 1,5-2 mg/cm2.
• pomiar emisji beta+gamma po odfiltrowaniu emisji alfa cienką przesłoną
• pomiar samej emisji gamma po odfiltrowaniu emisji alfa i beta grubszą przesłoną
• każdy z nich w jednostkach równoważnika dawki lub w impulsach na sekundę
• dodatkowa funkcja pomiaru w trybie przelicznika (zliczanie impulsów przez określony czas)
• logowanie pomiaru w zaprogramowanych interwałach czasowych i zgrywanie tych danych na komputer
• zegar z datownikiem
• pomiar napięcia baterii
• graficzny wykres poziomu promieniowania
• sygnalizacja przekroczenia zakresu pomiarowego.

Jak można się spodziewać, Gamma Scout w/Alert dzieli wszystkie wady i zalety z modelem Standard. Tak samo jak on nie ma uszczelnień, w obudowie hula wiatr, a plastik jest cienki i trzeszczy w dłoniach, zwłaszcza szybka na ekranie. Cyfry na wyświetlaczu lekko drżą, wynik ulega sporym wahaniom, a klawiatura membranowa pracuje opornie i lubi się odklejać. 

Czułość licznika nie jest w pełni wykorzystywana z powodu odsunięcia okienka pomiarowego od krawędzi obudowy. Słabe ekranowanie licznika powoduje, że promieniowanie przedostaje się bokami, omijając filtry na okienku. Ale za to Gamma Scout umożliwia filtrowanie poszczególnych rodzajów promieniowania, co z dozymetrów klasy popularnej oferuje jeszcze tylko RadiaScan 701, jednak w mniej wygodniej formie klapki, którą trzeba zakładać na okienko pomiarowe jedną lub drugą stroną. Zaletą Gamma Scouta jest też logowanie pomiaru, pozwalające prześledzić nasze wędrówki w terenie skażonym. Dźwięk impulsów z racji obostrzeń w jego wykorzystaniu jest wątpliwą zaletą, natomiast bardzo przydatny jest alarm, szczególnie, gdy szukamy hot-spotów.

Jaki finalny werdykt? Nie jestem miłośnikiem tych przyrządów, gdyż uważam, że są mocno przepłacone w stosunku do jakości i możliwości. Szczególnie jednak niekorzystnym zakupem jest wersja w/Alert z uwagi na ograniczenia w korzystaniu z dźwięku. W takiej sytuacji lepiej albo zrezygnować z dźwięku i kupić wersję Standard, albo dopłacić za model Rechargeable, wyposażony w akumulator. Wersja w/Alert zatrzymała się w pół drogi.