Dozymetr Radex Obsidian

Recenzję tego dozymetru planowałem opublikować 25 lutego. Dzień wcześniej Rosja napadła na Ukrainę, zajmując m.in. teren Czarnobylskiej Strefy Wykluczenia. Musiałem się więc szybko zająć zwalczaniem dezinformacji i objawów paniki, gdyż ludzie już zaczęli masowo wykupywać płyn Lugola, którym mogliby sobie tylko zaszkodzić. Następnie prowadziłem bieżące pomiary promieniowania, aby potwierdzić brak jakiegokolwiek powodu do paniki, i udzielałem konsultacji osobom planującym zakup dozymetru. Jednocześnie oboje wraz z Żoną wspieraliśmy zbiórki na rzecz uchodźców z Ukrainy. Wprowadziłem też bojkot rosyjskich przyrządów dozymetrycznych, które przestały pojawiać się na moich profilach, choć nadal używam ich do bieżących pomiarów. Wahałem się więc, czy publikować ponownie recenzję Obsidiana, czy pozwolić jej zniknąć między starszymi postami. Z drugiej strony jej przygotowanie zajęło mi dużo czasu, a miernik jest ciekawą, oryginalną konstrukcją. Obecnie i tak zakup czegokolwiek z Rosji nie jest obecnie możliwy, zaś w przyszłości powinien rodzić zastrzeżenia etyczne z powodu licznych rosyjskich zbrodni wojennych na Ukrainie. Tekst więc umieszczam, jednocześnie zalecając nieuleganie dozymetrycznej panice [LINK] - pieniądze na zakup dozymetru lepiej wydać na pomoc Ukraińcom.

***

Firma Quarta-Rad jest jednym z wiodących rosyjskich producentów sprzętu dozymetrycznego. W swej ofercie ma głównie przyrządy wykorzystujące licznik G-M, z których niektóre były omawiane na blogu:

• Radex RD-1008
• Radex RD-1212
• Radex RD-1503
• Radex RD-1706
• Radex One

Quarta-Rad oferuje również miniaturowy dozymetr z detektorem scyntylacyjnym, nazwany Radex Obsidian:

Miernik ten wykorzystuje kryształ scyntylacyjny CsI(Tl) z przesuwną przesłoną, pozwalającą na selektywny pomiar promieniowania gamma i beta. Jest to pierwszy miniaturowy dozymetr scyntylacyjny z tym rozwiązaniem:

Zakres energii mierzonego promieniowania to 50 keV – 3 MeV dla kwantów gamma i 100 keV – 3,5 MeV dla cząstek beta, zakres pomiarowy odpowiednio 0,01-9999 µSv/h i 10-999000 rozp/min/cm2. Dozymetr zlicza też łączną dawkę od 0,1 µSv aż do 9,99 Sv. Wynik wyświetlany jest na wyświetlaczu OLED o stonowanej, chłodnej kolorystyce:

Radex Obsidian może pracować w następujących trybach:

• poszukiwanie – szybko uśredniana łączna moc dawki beta+gamma (filtr odsunięty) z dodatkowym histogramem
• selektywny pomiar beta/gamma – wykonujemy dwa pomiary, najpierw moc dawki gamma z zasuniętym filtrem, potem aktywność beta z odsuniętym,
• pomiar łączny – łączna moc dawki beta+gamma (filtr odsunięty) z wyświetlaniem błędu pomiaru i dodatkowym wskaźnikiem graficznym
• zliczanie łącznej dawki niezależnie dla dwóch użytkowników (jak w Radex RD1008) i pomiar całkowitego czasu pracy
• spektrometr z odniesieniem do piku 662 keV (Cs-137)

Dozymetr obsługujemy wygodną okrągłą klawiaturą z czterema kursorami i przyciskiem [OK] pośrodku. Z prawej strony mamy suwak do otwierania i zamykania przesłony na scyntylatorze.

Radex Obsidian włączamy, wciskając przez 3 s przycisk [OK]. Przy pierwszym uruchomieniu dokonujemy podstawowej konfiguracji (data, czas) i już możemy pracować. Poszczególne tryby pomiarowe przełączamy kursorami bocznymi, kursor dolny włącza lub wyłącza dźwięk impulsów, a górny powoduje wejście do menu ustawień z każdego trybu pomiarowego. Do ustawień możemy przejść też kursorami bocznymi, ale o tym za chwilę. Zerknijmy najpierw na tryby pomiarowe.

Cechą charakterystyczną dozymetru jest wyświetlanie komunikatów, nakazujących otwarcie lub zamknięcie filtra na scyntylatorze, w zależności od trybu, w którym jesteśmy. Nie da się tego w żaden sposób obejść, dozymetr, choć generuje impulsy, to nie wyświetli wyniku, dopóki nie wykonamy polecenia „opustitie fil’tr!” lub „podnimitie fil’tr!”. 

Można się poczuć ubezwłasnowolnionym, nie poeksperymentujemy sobie z badaniem przepuszczalności filtra, jak również nie zmierzymy samej emisji gamma w innych trybach niż selektywny pomiar beta/gamma. Z drugiej strony takie rozwiązanie zmniejsza liczbę potencjalnych błędów ze strony użytkownika, a tym samym, mylnych pomiarów.

***

Podstawowym trybem jest pomiar łączny beta+gamma (symbol Σ), uruchamiający się automatycznie po włączeniu dozymetru. Jeśli filtr jest zamknięty, dozymetr każe nam go otworzyć, w przeciwnym wypadku nie zobaczymy wyniku, choć pomiar cały czas trwa. Możemy łatwo się o tym przekonać, zamykając filtr, kiedy dźwięk impulsów jest włączony, wówczas usłyszymy zmianę częstości impulsów przy zbliżaniu do źródła, choć dozymetr wyświetla tylko "opustitie fil'tr!". Gdy otworzymy filtr, dozymetr pokaże ekran trybu łącznego pomiaru, na którym zobaczymy moc dawki w µSv/h 

Jednostkę możemy zmienić w ustawieniach, oprócz µSv/h mamy do dyspozycji µR/h, jak również częstość zliczania (cps, cpm). Niestety zmiana jednostki nie jest tak szybka jak w RadiaCode 101 i musimy się przeklikiwać przez menu. Nie ma też opcji jednoczesnego wskazywania mocy dawki i częstości zliczania.

Podczas pracy w tym trybie wyświetlany jest błąd pomiaru, który stale maleje wraz z wydłużaniem czasu pomiaru, chyba że nastąpi gwałtowna zmiana mocy dawki albo zresetujemy pomiar. Błąd pomiaru może być wyrażony w procentach, czyli np. 0,1 µSv/h +/- 10%, lub też jednostkach mierzonej wartości, jeśli ktoś nie chce liczyć procentów np. 0,1 µSv/h +/- 0,01 µSv/h. Możemy też zupełnie wyłączyć wyświetlanie błędu. Pomiar jest resetowany w razie nagłego wzrostu lub spadku mocy dawki, możemy też to zrobić ręcznie za pomocą przycisku OK. 

***

Drugi tryb to poszukiwanie (symbol lupy), mamy w nim dynamicznie zmieniający się wynik, uśredniany ze stałą czasu 3 s, którą możemy zmienić w ustawieniach w zakresie 1-10 s.  Oprócz wyniku uśrednionego z ostatnich 3 s na ekranie mamy też wykres słupkowy, obejmujący ostatnie 30 sekund. 

Wysokość słupków jest skalowana w odniesieniu do do najwyższego pomiaru w danym cyklu. W tym trybie nie jest wyświetlany błąd pomiaru - wynik cały czas jest przybliżony, ale za to szybko aktualizowany, co pozwala zlokalizować źródło promieniowania na podstawie wzrostu i spadku odczytu.

***

Trzeci tryb to selektywny pomiar emisji beta i gamma. Dozymetr każe zasunąć filtr i wcisnąć przycisk OK. Zaczyna wówczas mierzyć tło gamma w µSv/h, podając błąd pomiaru w % oraz w formie wydłużającego się paska. W trybie podstawowym pomiar kończy się z osiągnięciem dokładności +/- 20%, w trybie eksperckim (expertnyj reżim) przerywamy go przyciskiem [OK], gdy uznamy, że dokładność jest wystarczająca. 

Gdy pomiar tła gamma się skończy, dozymetr poprosi o odsunięcie filtra i wciśnięcie OK celem pomiaru aktywności beta w rozp/cm2/min. Będzie on dłuższy niż pomiar gamma i w zależności od trybu albo zakończy się sam, albo musimy go przerwać ręcznie. Wynik będzie uwzględniał odjęte tło promieniowania gamma, a jeśli wartość przekroczy 1000 rozp/min/cm2, pojawi się podświetlony mnożnik x1000:

Tryb ekspercki włączamy w aplikacji, którą omówię za chwilę. 

***

Filtr odcinający emisję beta jest plastikową kształtką o grubości 5 mm, mającą w środku metalową płytkę. Kształtka ta jest  dodatkowo odsunięta od powierzchni obudowy przez kratkę o grubości 2 mm. 

Taka przesłona dobrze radzi sobie z emisją ceramiki uranowej, choć przy silniejszych emiterach beta (np. kontrolki Sr-90) przepuszcza pewną część cząstek. W takich wypadkach warto posługiwać się zewnętrznym filtrem z aluminium o grubości ok. 1 mm. Generalnie we wszystkich dozymetrach z przesłoną odcinającą emisję beta zawsze albo wyeliminujemy całość emisji beta i stracimy też część miękkiego promieniowania gamma, albo odwrotnie, przepuścimy wysokoenergetyczne promieniowanie beta wraz z częścią niskoenergetycznych kwantów gamma. Tego typ pomiar musimy uznawać za częściowo selektywny, gdyż bardzo trudno całkowicie odseparować kwanty gamma i cząstki beta w przyrządzie klasy popularnej.

***

Podczas pracy dozymetr ciągle zlicza łączną dawkę oraz czas pracy w dniach, godzinach, minutach i sekundach. Dodatkowo dawka może być akumulowana dla jednego z dwóch użytkowników, podobnie jak w dozymetrze Radex RD1008. Wyboru użytkownika dokonujemy w menu ustawień. Pozwala to na kontrolę narażenia dla dwóch osób, korzystających z dozymetru naprzemiennie, jak również osobne gromadzenie całkowitej dawki w codziennym życiu i osobne podczas wyprawy do Strefy, lotu samolotem czy badania diagnostycznego. Możemy też wyłączyć gromadzenie łącznej dawki:

Radex Obisidan ma też spektrometr promieniowania gamma, działający niezależnie od innych trybów, jednak z poziomu ekranu dozymetru zobaczymy jedynie uproszczone spektrum, z zaznaczeniem linii 662 keV. 

Szersze możliwości daje nam aplikacja na telefon lub jeszcze lepiej program współpracujący z komputerem. Zanim ją omówię, rzućmy okiem na pracę Obsidiana we wszystkich trybach:

Aplikacja RadexM występuje zarówno w wersji na Androida [LINK], jak i iPhone'a. Pozwala na sterowanie zarówno dozymetrem Radex Obsidian, jak również miernikiem jakości powietrza Radex AQ oraz miernikiem radonu Radex MR-107. Wyboru urządzenia dokonujemy w menu "device list" pojawiającym się od razu po uruchomieniu aplikacji. Nawet jeśli podłączyliśmy tylko jeden miernik, to i tak przy uruchomieniu aplikacji musimy go wybrać:

Gdy już wybierzemy Radex Obsidian z listy urządzeń, aplikacja zacznie pracę w trybie łącznego pomiaru. Co ciekawe, zamknięcie filtra nie spowoduje zaprzestania wyświetlania wyniku w aplikacji, choć na ekranie dozymetru pojawi się znany komunikat "opustitie fil'tr!". Jest to sposób na obejście ograniczeń przewidzianych przez konstruktorów dozymetru.

W aplikacji nie mamy do dyspozycji trybu poszukiwania oraz selektywnego pomiaru beta/gamma. Możemy sprawdzić łączną dawkę i czas pracy dla bieżącego użytkownika, jak również, w kolejnej zakładce, przejrzeć logi pomiarów, a po przewinięciu jej w dół, zobaczyć spektrogram:

Najcenniejsza jest jednak opcja nanoszenia pomiaru na mapę. Aby ją uruchomić, przechodzimy na zakładkę "treker", wpisujemy nazwę nowej mapy, wybieramy minimalną odległość między punktami zapisu oraz dopuszczalny błąd lokalizacji (w metrach) oraz odstęp czasowy między zapisami, Klikamy "start" i dozymetr zaczyna tworzyć mapę. Do punktów pomiarowych możemy dodawać komentarze, a później, przy odczycie mapy, zaznaczyć wyświetlanie tylko punktów z komentarzami. Aplikacja pozwala również na eksport map i późniejsze wczytanie:

Możemy też wyświetlać wyniki z przedziału dowolnie zawężonego między 0,01 a 0,08 µSv/h, niestety tego zakresu nie da się nijak rozszerzyć, a przecież np. przy Moście Północnym moc dawki wynosiła niekiedy 0,2 µSv/h [LINK]. Nie możemy też zmienić oznaczeń barwnych poszczególnych wartości ani włączyć widoku mapy satelitarnej, w przeciwieństwie do aplikacji RadiaCode. 

W aplikacji mamy też menu ustawień, odpowiadające temu z dozymetru za wyjątkiem jednej opcji - jest to "ekspertnyj reżim", którego włączenie powoduje, że oba pomiary w trybie beta/gamma nie kończą się wraz z osiągnięciem 20% dokładności. Opcji tej nie włączymy z menu dozymetru.

Podsumowując, aplikacja jest intuicyjna i bardzo szybko opanujemy jej podstawowe funkcje. Zastrzeżenia mam jedynie do mapy, ta opcja wygląda na potraktowaną po macoszemu.

***

Również program Radex Data Center przewidziany jest dla wszystkich wyrobów firmy Quarta-Rad. Przy instalacji wybieramy, które sterowniki chcemy zainstalować, i później możemy przełączać między różnymi urządzeniami firmy Quarta-Rad. 

Radex Data Center pozwala na zmianę wszystkich parametrów pracy dozymetru, jak również zgrywanie zapisanych logów.

Możemy też pobrać spektrum mierzonego promieniowania, uzyskując wyraźny wykres, jak również uzyskać częstości zliczania z każdego kanału spektrometru w formie tabelarycznej celem dalszej analizy np. w programie BecqMonitor:

Wróćmy jeszcze do samego dozymetru i zerknijmy na menu główne. Wejdziemy tam z każdego trybu za pomocą górnego kursora lub prawym kursorem po najechaniu na symbol koła zębatego. 

W menu głównym mamy następujące pozycje - podaję oryginalne nazwy rosyjskie w transkrypcji:

• nastrojki - ustawienia:
• signaly - sygnalizacja
• dźwięk 
• wibracja
• długość alarmu (15, 30 s, 1, 2 min, nieograniczony)
• porogi - progi
• moc dawki 1 (domyślnie 0,3 µSv/h)
• moc dawki 2 (domyślnie 3 µSv/h)
• dawka (domyślnie 1 mSv)
• aktywność beta (domyślnie 100 rozp/min/cm2)
• częstość zliczania (domyślnie 30 cps)
• doza - dawka
• użytkownik 1 lub 2
• włączenie zliczania
• możliwość resetu przyciskiem
• reset
• paramietry - ustawienia
• czas i data
• jednostka pomiaru (µSv/h, µR/h, cpm, cps)
• samowyłączenie ekranu (15, 30 s, 1, 2, 5, 10 min)
• błąd pomiaru
• względny (w %)
• bezwzględny (w jednostce pomiaru)
• wyłączone wyświetlanie
• okres poszukiwania (domyślnie 3 s)
• Bluetooth (włączenie)
• ustawienia domyślne
• ustawienia fabryczne
• zapis’ w żurnal - logowanie wyniku pomiaru
• logowanie gamma
• logowanie beta
• interwał logowania gamma (30 s, 1, 2, 5, 10, 30 min, 1 h)
• żurnaly - podgląd logów
• logi mocy dawki gamma
• logi łącznej dawki 
• logi aktywności beta
• spiektr - spektrometr
• powierka – kalibracja, zabezpieczona hasłem (parol)
• informacija – adres www i e-mail producenta, numer seryjny, wersja oprogramowania

Brakuje sterowania jasnością ekranu i głośnością dźwięku, na szczęście ekran jest czytelny w większości warunków oświetleniowych, zaś w nocy nie razi wzroku, z kolei dźwięk jest dość ostry. Wyświetlacz wyłącza się automatycznie po upływie czasu zaprogramowanego w ustawieniach, widzimy wtedy tylko litery "Zz" pojawiające się w losowych punktach ekranu:

Zasilanie odbywa się z wbudowanego akumulatora litowo-jonowego, starczającego wg specyfikacji na 100 h pracy, czas ten zależy oczywiście od częstotliwości korzystania z ekranu i dźwięku. Akumulator ładujemy przez port USB-C. 

***

Rzućmy jeszcze okiem do wnętrza - swojego egzemplarza nie demontowałem, ale polecam ten filmik, na którym m.in. wyraźnie widać, że w plastikowym filtrze jest metalowa blacha:

W komplecie otrzymujemy wyściełane gąbką pudełko, kabel USB-C, certyfikat i skróconą instrukcję w postaci dwustronnej kartki. Przydałby się futerał, gdyż ekran dozymetru jest dość miękki i łatwo się rysuje, zaś kratka osłaniająca detektor jest wprost stworzona do łapania pyłu.

Instrukcja zawiera podstawowe informacje dotyczące obsługi miernika, najważniejsze dane techniczne oraz krótką notkę o tym, jaki poziom promieniowania jest bezpieczny:

Nieco bardziej rozbudowaną instrukcję można pobrać ze strony producenta [LINK]. Brak szczegółowej instrukcji mocno razi, szczególnie w przyrządzie tej klasy, o tak rozbudowanych opcjach. Porównajmy tą kartkę z książeczką dołączoną do RadiaScana 701A czy MKS-01SA1M.

***

Głównym konkurentem dla Radex Obsidian będzie RadiaCode 101, mający następującą przewagę:

• prawie połowę węższy przy podobnej masie
• szybsze przełączanie między mocą dawki a częstością zliczania 
• 300 h pracy zamiast 100
• większa szczelność obudowy (deklarowana klasa IP64, czyli całkowita pyłoszczelność i odporność na bryzgi wody z każdego kierunku)
• lepsza aplikacja do nanoszenia pomiarów na mapę
• aplikacja pokazuje równoczesny pomiar w cps i µSv/h
• szybszy spadek wyniku z wysokich wartości do tła naturalnego (ok. 2 s wobec 5)
• dookólna charakterystyka pomiaru
• więcej opcji ustawień (w tym jasność i kontrast wyświetlacza)
• 200 zł tańszy (w przeliczeniu 1100 zł wobec 1300)
• większa czułość na niskoenergetyczne promieniowanie, co szczególnie widać przy Am-241

W niektórych kwestiach ustępuje Obsidianowi:

• mniejszy kryształ, przekładający się na niższą wydajność dla promieniowania gamma (5 cps przy mocy dawki 0,1 µSv/h w porównaniu z 8 cps dla Obsidiana)
• mniej czytelny wyświetlacz
• brak przesłony odcinającej emisję beta, co uniemożliwia selektywny pomiar

W przypadku tych dwóch mierników wybór będzie zależał przede wszystkim od tego, czy ważniejsze jest dla nas wygodne nanoszenie pomiarów na mapę (RadiaCode 101) czy też selektywny pomiar beta/gamma. 

Czułość obu dozymetrów jest zbliżona z uwagi na podobny scyntylator, tylko trochę większy w Obsidianie, aczkolwiek inaczej zabudowany - znacznie głębiej, choć osłonięty jedynie cienkim plastikiem obudowy kryształu podczas pomiaru z otwartym filtrem. RadiaCode 101 ma z kolei kryształ otoczony nie tylko własną osłoną, ale też plastikiem obudowy. Te różnice powodują, że Radex Obsidian wykazuje dość kierunkową charakterystykę - odczyt jest wyraźnie silniejszy przy pomiarze od strony ekranu, choć jedynie dla słabszych źródeł. Zerknijmy na zestawienie - pomiar "od przodu" oznacza stronę z wyświetlaczem, Obsidian mierzył w trybie łącznego pomiaru, z otwartym filtrem.

Jak widać, oba dozymetry najbardziej zbliżoną czułość wykazują dla Th-232 oraz uranu naturalnego, natomiast niskoenergetyczna emisja gamma Am-241 nieproporcjonalnie silniej działa na RadiaCode 101. Z kolei mocniejsze źródła z Ra-226 (DP-63A, zegary lotnicze itp.) dadzą znacznie wyższy odczyt na Obsidianie. 

Ostateczny wybór należy tu do użytkownika, który musi ocenić, jaka charakterystyka dozymetru będzie najbardziej odpowiednia i które cechy mają kluczowe znaczenie.

***

Radex Obsidian jest jedną z bardziej udanych konstrukcji, jakie przyszło mi omawiać na blogu. Szczególnie przydatna jest opcja selektywnego pomiaru emisji gamma i beta, pozwalająca w dużej mierze wyeliminować wadę większości dozymetrów, jaką jest mierzenie "grochu z kapustą", czyli mieszanki silniejszej bety z gammą o różnych energiach. Tutaj przynajmniej częściowo mamy te emisje rozdzielone dzięki filtrowi, co prawda plastikowemu, więc o ograniczonej wydajności. Niestety dozymetr wymusza na nas pomiar bez filtra w dwóch głównych trybach i nie możemy tego zmienić, chyba że wykorzystamy aplikację na telefon. Sam miernik jest wykonany solidnie, a jego obsługa wygodna i intuicyjna, choć bardziej samodzielnych użytkowników może irytować to "prowadzenie za rękę". Czułość jest wystarczająca dla większości "codziennych" źródeł, a czas reakcji bardzo szybki. Niestety aplikacja pozostawia wiele do życzenia w trybie nanoszenia wyników na mapy Google.

Decydując się na dozymetr scyntylacyjny pamiętajmy też, że nie do każdych zastosowań będzie odpowiedni. Dobrze sprawdzi się przy pomiarach niewielkich wahań tła naturalnego, jak również do większości emiterów gamma i silniejszych beta. Jednak niskoaktywne źródła emitujące głównie miękkie promieniowanie gamma i beta lepiej mierzyć za pomocą liczników G-M, zarówno cylindrycznych, jak i okienkowych. Takimi źródłami są w większości wyroby ze szkła uranowego, za wyjątkiem tych bardziej aktywnych - dozymetr scyntylacyjny będzie reagował na nie dość ospale, podczas gdy mierniki na licznikach SBM-20 zarejestrują natychmiastowy wzrost pomiaru. W sytuacji, gdy musimy zbadać wiele obiektów, a czasu mamy mało, lepiej zdecydować się na dozymetr z licznikiem G-M. Uwaga ta odnosi się do wszystkich dozymetrów scyntylacyjnych, zarówno miniaturowych, jak i pełnowymiarowych.