Zegarek z dozymetrem Gamma Master II (Polimaster PM-1208)

Zegarek z dozymetrem Gamma Master II jest nowszą wersją modelu PM-1208 znanej białoruskiej firmy Polimaster. Od poprzednika różni się głównie obudową, mechanizm i detektor promieniowania pozostawiono ten sam. Dzięki uprzejmości Krzyśka (pozdrowienia!) mam możliwość przetestowania tego wynalazku.

Dozymetr na pierwszy rzut oka niczym się nie różni od analogowo-cyfrowego sportowego zegarka na rękę. Jedynie korpus jest znacznie grubszy, aby pomieścił licznik G-M i dodatkowy osprzęt do jego obsługi. 

Przyrząd mierzy moc dawki promieniowania gamma o energii 0,06-1,5 MeV w zakresie 0,01-9999,9 µSv/h z błędem pomiaru +/- 20%. Detektorem jest miniaturowy licznik SBM-21, znany głównie z prostych radzieckich indykatorów. Ma on długość 15 mm i średnicę 6 mm. Zamontowano go wraz z mikroprocesorem na osobnej płytce drukowanej, mieszczącej się pod głównym mechanizmem zegarka. Poniżej zegarek po wyjęciu płytki i sam układ drukowany  z licznikiem G-M u góry:

http://xronosclock.com/home/?p=4238

Ponieważ SBM-21 ma znacznie mniejszą objętość czynną niż pełnowymiarowe liczniki SBM-20, STS-5 i pochodne, ma też niższą wydajność i bieg własny (0,2 cps). Jednocześnie  zakres pomiarowy jest znacznie wyższy: 0,1-1000 µR/s (0,36-3600 mR/h), zatem kończy się na znanym z serialu "Czarnobyl" 3,6 rentgena na godzinę. Niestety rozpoczyna się znacznie powyżej tła naturalnego, stąd pomiary małych dawek będą obarczone znacznym błędem. Rekompensuje to jednak duża odporność na przeciążenie - w codziennym życiu nie mamy szansy spotkać mocy dawki 3,6 R/h (36 mSv/h). Poniżej porównanie SBM-21 z popularnymi licznikami G-M:

Źródło - Pocketmagic.

Gamma Master II mierzy zarówno moc dawki w µSv/h, jak i skumulowaną dawkę w mSv. Pomiar odbywa się równolegle z normalną pracą zegarka. Dozymetr może sygnalizować impulsy za pomocą dźwięku, jak również alarmować o przekroczeniu zaprogramowanych progów dawki i mocy dawki. Dodatkowy tryb umożliwia logowanie pomiarów w pamięci zegarka i następnie zgranie wyników na komputer przez port IrDA.

Wynik pomiaru wyświetlany jest na wyświetlaczu LCD umieszczonym na tradycyjnym cyferblacie, poniżej osi wskazówek. Dodatkowe wyświetlacze graficzne, informujące o zbliżaniu się do zaprogramowanego progu dawki (kółko) i mocy dawki (łuk), przywodzą od razu na myśl PM-1203. 

Obsługi dokonujemy za pomocą przycisków MODE, SELECT i RESET, wyświetlacze możemy podświetlić przyciskiem LIGHT. Przycisk MODE wciśnięty krótko zmienia wyświetlaną wartość na cyfrowym LCD:

• moc dawki w µSv/h, 
• dawka w mSv, 
• bieżący czas. 

Dłuższe wciśnięcie przycisku MODE (przez 5 s) włącza dźwiękową indykację impulsów, choć z racji większego zużycia baterii lepiej oszczędnie używać tej funkcji. 

Przycisk SELECT służy do wyświetlania dodatkowych opcji w każdym trybie, np. czasu gromadzenia łącznej dawki czy progów dawki i mocy dawki. Poniżej wyszczególniłem opcje w kolejności pojawiania się:

• tryb "moc dawki":

1. wartość progu mocy dawki (skala łukowata wypełniona)
2. liczba wolnych komórek pamięci, [d---] oznacza zapełnienie wszystkich 500 komórek 
3. rozpoczęcie zapisu wartości mocy dawki - należy wcisnąć przycisk [MODE] i poczekać aż zapełni się migająca okrągła skala

• tryb "dawka":

1. nagromadzona dawka
2. wartość progu dawki (skala okrągła wypełniona)
3. łączny czas zliczania dawki

• tryb "czas":

1. bieżący czas (dwukropek miga)
2. budzik (dwukropek nie miga), alarm włączamy przyciskiem MODE
3. dzień i miesiąc
4. rok
5. minuty i sekundy (dwukropek miga)

Dłuższe przytrzymanie przycisku SELECT pozwala zmienić wartości progów, czasu, daty itp. Zmiany wartości cyfry, która miga, dokonujemy przyciskiem MODE, a do następnej cyfry przechodzimy przyciskiem SELECT. Przekroczenie progu dawki lub mocy dawki powoduje przejście dozymetru w tryb, którego wartość została przekroczona, wypełnienie odpowiedniej skali (dawka - kółko, moc dawki - łuk) a także włączenie sygnału dźwiękowego. Rozwiązanie identyczne jak w PM-1203. Alarm wyłączamy dowolnym przyciskiem. 

Sam zegarek ma mechanizm kwarcowy ze wskazówkami, a sekundnik wyposażono w znacznik z farbą okresowego świecenia. Czas może być też podawany w postaci cyfrowej na LCD. Niestety wskazania obu chronometrów nieraz znacznie się różnią, a sama dokładność chodu pozostawia wiele do życzenia (0,5-1 s na dobę). 

***

Jak sprawdza się w praktyce ten zegarek-dozymetr godny Jamesa Bonda?

Miniaturowy licznik G-M jest osłonięty metalowym korpusem zegarka o deklarowanej gęstości powierzchniowej 1 g/cm2. Oznacza to, że dozymetr mierzy tylko promieniowanie gamma i to o wyższych energiach. Ceramika z glazurą uranową nie robi na Gamma Masterze II żadnego wrażenia, o szkle uranowym już nie wspominając. Jedynie najbardziej aktywne wyroby ceramiczne mogą podnieść wynik do 0,2 µSv/h i to po dłuższym czasie. Nawet silne promieniowanie beta nie jest w stanie pokonać osłony detektora. Elektrody torowane powodują wzrost wskazań, ale po dłuższej chwili, nieco szybsza jest reakcja na medaliony Quantum Pendant. Z kolei siateczki Auera mają zbyt małą koncentrację Th-232 na jednostkę powierzchni, by miniaturowy i solidnie osłonięty licznik G-M zarejestrował ich promieniowanie. Najwyraźniejsza reakcja jest na wyroby z farbą radową oraz wysokoaktywne minerały.

 Przykładowe wyniki pomiarów:

• elektroda WT-20 fi 3 mm - 0,9 µSv/h
• kafel z glazurą uranową - 0,2 µS  µSv/h
• medalion Bio Disc Crystal - 0,85 µSv/h
• medalion Angel Wings - 1,7 µSv/h, drugi 2 µSv/h
• medalion Sunflower - 0,25 µSv/h
• soczewka ze szkła torowanego - 7,7 µSv/h
• minerał "dwustronny" - 14 / 3,9 µSv/h

Czułość przyrządu jest największa od strony denka. Przykładowo, soczewka ze szkła torowanego (7,7 µSv/h) daje dwukrotnie niższy wynik (3,5 µSv/h), gdy przyłożymy ją od strony szkiełka, zaś od bocznej strony wynik jest pośredni (4,2 µSv/h), choć to po lewej stronie korpusu znajduje się środek układu pomiarowego.

 Niestety nie wiem, czy producent uwzględnił tą krotność osłabienia przy kalibracji miernika. Może to być rozwiązanie celowe, czyli prawidłowy wynik odczytujemy przy przyłożeniu źródła do szkiełka, zaś przyłożenie do denka daje zawyżony odczyt.

Niestety spadek wyniku jest dość powolny, co powoduje konieczność zresetowania pomiaru za pomocą przycisku wciskanego długopisem lub podobnym narzędziem. Procedura trwa jednak kilkanaście sekund

Przydałby się algorytm resetujący pomiar przy gwałtownych zmianach mocy dawki. O ile reakcja na wzrost jest dość szybka, o tyle na spadek do tła naturalnego musielibyśmy bez resetu niekiedy poczekać kilka minut, gdyż odbywa się w tempie 0,02 µSv/h na parę sekund. Czasem można mieć wrażenie że przyrząd zawiesza się na ostatnim wyniku pomiaru i przez dłuższy czas wskazuje np. 0,5 µSv/h choć źródło już dawno odsunięto. Zjawisko to występuje głównie przy wynikach tak do 1 µSv/h.

Dozymetr ma funkcję komunikacji z komputerem przez port podczerwieni w standardzie IrDA. Niegdyś popularny, dziś już anachroniczny standard komunikacji wymaga specjalnego adaptera i sterowników. Niestety nowsze systemy Windows nie oferują już sterowników do adapterów IrDA, potrzebny będzie więc starszy komputer np. z Windowsem XP. Komunikacja przez IrDA pozwala zarówno na zgranie wyników z dozymetru na komputer, jak również zmianę niektórych jego ustawień, przy czym występują pewne różnice w dostępnych opcjach w zależności od wersji oprogramowania.

Bateria starcza na 18 miesięcy, jeśli moc dawki nie będzie przekraczać 0,2 µSv/h, podświetlenie będzie używane 3 s na dobę, a sygnały dźwiękowe 20 s na dobę. Układ elektroniczny sprawdza napięcie baterii na początku każdej minuty mierzonego czasu. W przypadku częściowego rozładowania baterii na wyświetlaczu będzie się wyświetlać co 10 s napis "batt", urządzenie będzie jednak działać normalnie. Jeśli jednak napięcie baterii osiągnie poziom krytyczny, napis "batt" będzie wyświetlany stale, a zegarek przestanie reagować na przyciski. Wymiana baterii nie powoduje utraty zapisanej wartości dawki, czasu zliczania dawki oraz progów, które są przechowywane w pamięci nieulotnej. 

Obudowa ma stopień ochrony IP-68, czyli prawie najwyższy w całej skali IP. Oznacza to całkowitą pyłoszczelność (6) oraz możliwość długotrwałego zanurzenia w wodzie w warunkach sprecyzowanych przez specyfikację producenta (8). Deklarowana wodoszczelność sięga 100 m, jednak na taką głębokość zegarek można zanurzyć tylko na krótki czas. 

Normy szczelności IP - źródło

Zegarek jest bardzo masywny i solidnie wykonany, co przekłada się też na jego wymiary i masę. Korpus mocno odstaje od ręki, zaś całość z bransoletką i baterią waży ponad 200 g:

Wiele cech Gamma Mastera II jest wspólnych z PM-1203, pomimo wykorzystywania przez te przyrządy zupełnie innych detektorów. Tak samo więc zastosowane zegarka-dozymetru widziałbym przede wszystkim w ocenie indywidualnego narażenia na promieniowanie, szczególnie przy pracy z artefaktami.  Zegarek zawsze mamy na ręce, więc będzie pomocny do oceny dawki na dłonie, którą przyjęliśmy. Może też służyć do bieżącego monitorowania poziomu promieniowania i zaalarmować nas przy gwałtownym skoku mocy dawki.  Podobną funkcję mogą pełnić miniaturowe dawkomierze MGP DMC-2000, jednak musimy pamiętać, by je mieć ze sobą, a zegarek zwykle i tak nosimy.

Niestety Gamma Master II nie przyda się do poszukiwania szkła uranowego i ceramiki, choć silniejsze źródła, jak zegary lotnicze, wykryje bez problemu. Dzięki funkcji zapisu pomiaru może służyć do monitorowania mocy dawki w naszym otoczeniu, np. podczas wędrówek w rejonach o podwyższonym poziomie promieniowania. Do wad zaliczyłbym wolny czas reakcji na zmiany mocy dawki, szczególnie do 1 µSv/h, oraz nieco skomplikowaną obsługę dodatkowych opcji. Specyfika tego przyrządu wynika głównie ze znacznej jego miniaturyzacji, zatem będzie on raczej uzupełnieniem pełnowymiarowego dozymetru. Z drugiej strony często najlepszy dozymetr to ten, który aktualnie mamy przy sobie, więc lepszy Gamma Master II na ręce niż Polaron czy Terra w domu.