Blog o promieniowaniu jonizującym, dozymetrii i ochronie radiologicznej. Zwalcza mity związane ze zjawiskiem radioaktywności i przybliża wiedzę z zakresu fizyki jądrowej oraz źródeł promieniowania w naszym otoczeniu.
Sonda ta jest następcą modelu SGB-1D z 1969 r., stosującego licznik STS-5 (lub opcjonalnie DOB-80/DOB-50 celem rozszerzenia zakresu). SGB-2D wprowadzono w 1975 r., wykorzystuje miniaturowy licznik DOI-80, znany z radiometrów RK-20, RK-21, EKO-D oraz wojskowych mierników DP-75 i DPS-68M1. Instrukcja nie wspomina o zamiennym stosowaniu innych liczników (w tym wypadku byłyby to DOI-50/DOI-30), zatem zakres pomiarowy jest taki, jak licznika DOI-80.
Sonda przeznaczona jest do pomiaru mocy dawki promieniowania gamma oraz indykacji promieniowania beta o energii powyżej 500 keV. Głowica sondy ma obrotową przesłonę w postaci aluminiowej rurki o grubości ścianki 1,4 mm. Możemy ją można ustawić w dwóch pozycjach. W jednej, oznaczonej "G", licznik G-M jest osłonięty i mierzymy tylko promieniowanie gamma:
W drugiej, oznaczonej "B", odsłonięte jest wąskie okienko w osłonie licznika i mierzymy wtedy łączną emisję beta+gamma.
Aby przesunąć osłonę, chwytamy sondę za chromowaną rękojeść i przesuwamy element z wycięciami od siebie, a następnie przekręcamy o 120 stopni, zgodnie z oznaczeniami na chromowanej końcówce sondy. Nie jest to zbyt intuicyjne, ale można się przyzwyczaić.
Osłonę licznika zdejmujemy po odkręceniu pierścienia z uchwytem pod klucz. Dalszy demontaż prowadzimy po wykręceniu dwóch wkrętów, znajdujących się w czołowej powierzchni sondy.
W moim egzemplarzu licznik był uszkodzony - został tylko korpus z wyrwanym wyprowadzeniem anody, bez szklanego zamknięcia bańki z drugiej strony.
Co ciekawe, licznik G-M mocowany jest bez lutowania - wyprowadzenie anody jest wsunięte w ciasną spiralkę z drutu, zaś obudowa licznika, będąca katodą, jest owinięta kilkoma zwojami drutu, umocowanymi za pomocą kropli kleju.
Pierwotna czułość sondy jest taka jak licznika DOI-80, zatem można ją porównać z radiometrami RK-20, RK-21, RK-21C i EKO-D, wykorzystującymi ten detektor, pamiętając oczywiście o innym układzie obudowy i filtra odcinającego promieniowanie beta. Generalnie SGB-2D zarejestruje promieniowanie od większości "domowych" źródeł, za wyjątkiem tych najsłabszych, zaś reakcja na słabe źródła będzie dość powolna. Jest to cena za grubszą ściankę licznika, która z kolei zapewnia mniejszą zależność energetyczną, powodującą zawyżanie wyniku od niskoenergetycznego promieniowania niż w przypadku STS-5 i pochodnych.
Zastosowany filtr do pomiaru promieniowania gamma zapewnia kompensację energetyczną w kierunku wysokich energii, w okolicach widma kobaltu-60 (~1,25 MeV). Dla cezu-137 (662 keV) i niższych energii do 300 keV występuje zaniżenie czułości o 10%, zmniejszające się potem przy 200 keV:
Zakres pomiarowy sondy kończy się na 10 mGy/h, przy czym przy przeciążeniu do 90 mGy/h nie występuje "cofanie się licznika", wynik jest taki sam, jak dla 10 mGy/h. Specyfikacja nie podaje początku zakresu pomiarowego, ale można przyjąć, że zaczyna się on na ok. 1 µSv/h, analogicznie jak w radiometrach na liczniku DOI-80 i innych miernikach laboratoryjnych.
Charakterystyka kierunkowa sondy przedstawia się następująco:
Dokonując pomiarów przy pomocy SGB-2D pamiętajmy, że aby uzyskać wartość mocy dawki gamma trzeba wyznaczyć współczynnik kalibracyjny dla danego izotopu. Bez tego uzyskamy tylko częstość zliczania w impulsach na sekundę (cps) lub na minutę (cpm), zależnie od tego, jak wyskalowany jest nasz radiometr. Z kolei pomiar promieniowania beta jest jedynie indykacją, pozwalającą stwierdzić, na podstawie dwóch pomiarów (z filtrem i bez), czy dana powierzchnia skażona jest emiterami beta.
Obudowa sondy wykonana jest z grubej stali chromowanej, sama sonda jednak jest lekka, waży ok. 1 kg. Przy uchwycie sonda ma ucho, pozwalające na opuszczenie jej bez konieczności zawieszania na kablu i narażania go na uszkodzenie.
Przewód ma długość aż 10 m, znacznie większą niż reszta sond Polonu, gdyż pomiar mocy dawki, zwłaszcza przy wyższych wartościach, musi być prowadzony z bezpiecznej odległości. Tak duża długość przewodu pozwala też na stosowanie różnych wysięgników, pracę zza osłon itp.
Korpus sondy jest hermetyczny, instrukcja deklaruje wodoszczelność przy zanurzeniu w wodzie na głębokość do 50 cm. Po więcej danych odsyłam do instrukcji obsługi na stronie Polon-Alfa [LINK]
Czas na podsumowanie. Spośród całej rodziny sond wypuszczonych przez ZZUJ Polon SGB-2D należy do tych mniej przydatnych. Konstrukcja ta stanowi próbę rozszerzenia funkcjonalności radiometru o pomiar, do którego nie jest przeznaczony. Radiometry generalnie służą przede wszystkim do pomiaru aktywności, (powierzchniowej, strumienia cząstek), zaś moc dawki mierzy się innymi przyrządami, przede wszystkim odpowiednio wyskalowanymi. Tym niemniej, jeśli mamy możliwość wyznaczenia współczynnika kalibracyjnego choćby dla podstawowych energii promieniowania gamma i beta, to SGB-2D będzie przydatnym uzupełnieniem przyrządów RUST czy URL. Zastosowany licznik niestety będzie miał mniejszą czułość na niskoenergetyczne promieniowanie niż STS-5 użyty w SGB-1D.
Głównym źródłem sprzętu dozymetrycznego są portale aukcyjne i ogłoszeniowe (Allegro, Olx, eBay), a także społeczność dozymetrystów-amatorów. Ten drugi przypadek szczególnie w przypadku rzadszych i profesjonalnych mierników oraz akcesoriów do nich. Dozymetry pojawiają się też na pchlich targach i giełdach staroci, jednak oferta jest dość uboga, a znaleziska trafią się rzadko. Dobitnie pokazuje to mój przykład. Na warszawskie targi chodzę regularnie, praktycznie bez wyjątku (pomijając choroby i wyjazdy). Odkąd prowadzę bloga, trafiłem na następujące egzemplarze:
2017
Poisk-2, sprawny, 70 zł
RKS-20.03 Prypeć z wytwórni Polaron, sprawny lecz bez dźwięku, 100 zł
dozymetr chemiczny DP-70, 5 zł (sprzedający upierał się, że przedmiot służy do… oczyszczania wody i żadne argumenty nie były w stanie go przekonać)
2021
Gryf 1, sprawny, 70 zł (!)
Palesse 26K-86, sprawny, 10 zł
RKSB-104, czerwony, bez wyposażenia, sprawny, 280 zł (!)
DP-66M pełen komplet z kontrolką, 300 zł
2022
Palesse 26K-86, uszkodzony ale ze sprawnymi licznikami G-M, 30 zł
RKSB-104, sam miernik, sprawny, 15 zł
szkolny radioindykator Biofiz, samo chassis z lampą ECC-81 i głośnikiem, ale bez licznika G-M, 10 zł (po 2 tygodniach na tym samym stoisku pojawił się fragment obudowy z zaciskami zasilania)
licznik G-M typu BOB-33 (w większości niesprawne lub potłuczone), 5 zł
lampa elektrometryczna 1E1P do rentgenometrów D-08, nowa, 5 zł
2023
DP-66 wraz z walizką, bez kontrolki, 200 zł
Jak widać, w większości są to radzieckie przyrządy "poczarnobylskie", przeważnie indykatory, ale z silną reprezentacją radiometru RKSB-104. Ceny przeważnie bardzo niskie, choć ryzykujemy, że sprzęt może być uszkodzony. Mierniki takie jednak można dość łatwo naprawić lub też przeznaczyć na części - sam licznik G-M typu SBM-20 jest więcej warty niż te 10-30 zł.
Czasami trafiają się "białe kruki", jak choćby radiometr kieszonkowy RK-62, czyli poprzednik RK-63, kupiony na stoisku, gdzie od pewnego czasu były wyprzedawane materiały ze starego serwisu RTV.
Niekiedy sprzedający, widząc moje “żelazko” twierdzą, że mają “taki sam” na sprzedaż. Gdy przychodzi co do czego, okazuje się, że jest to multimetr, najczęściej UM-3 lub kompatybilny. Jakim cudem może być podobny do RKP-1-2?
Rosyjska firma Quarta-Rad znana jest z serii kieszonkowych
dozymetrów codziennego użytku marki Radex. W ofercie ma kilka modeli o rosnącym stopniu zaawansowania, z których większość była omawiana na blogu:
Osobnym produktem jest omawiany dziś detektor radonu MR-107+, nowszą wersję MR-107, którego produkcja niedawno się zakończyła.
Zacznijmy jednak od tego, czym jest radon? Pisałem o nim szczegółowo w osobnym wpisie [LINK], tutaj więc tylko wspomnę, że jest to radioaktywny gaz, stanowiący produkt rozpadu radu. Radon wydobywa się z podłoża skalnego i przenika do budynków, a ponieważ jest cięższy od powietrza, gromadzi się w dolnych kondygnacjach. Z uwagi na gazową postać i emisję cząstek alfa jest jednym z głównych czynników powstawania raka płuc obok palenia tytoniu. Do wykrywania radonu służą różnego rodzaju elektroniczne czujki oraz inne detektory (Pico-Rad z węglem aktywnym, folie CR-39). Do tej pory na polskim rynku były głównie produkty firmy Airthings (Wave, Wave Plus, Correntium Home). MR-107+ interesował mnie od dawna, przeszkodą
była jednak wysoka cena i dostępność tylko na eBay. Następnie atak Rosji na
Ukrainę sprawił, że zrezygnowałem z zakupu, nie chcąc wspierać rosyjskiego
przemysłu. Ostatecznie nabyłem fabrycznie nowy komplet ze starych zapasów.
Przyrząd mierzy stężenie radonu w powietrzu, wyrażone w
bekerelach na metr sześcienny (Bq/m3) lub pikokiurach na litr (pCi/l). Oprócz
tego rejestruje temperaturę i wilgotność względną powietrza. Wszystkie te
parametry są podawane w formie czterech wartości
minimalnej
maksymalnej
średniej
wykres słupkowy – 10 słupków po 1 godzinę każdy
Wskazania te przewijane są kolejno za pomocą przycisku obok
wyświetlacza OLED. Przy wykresie mamy podane wartości odpowiadające najwyższym i najniższym słupkom:
Detektor umieszczony jest pośrodku obudowy, a dostęp radonu zapewniają szczeliny na dolnej i górnej powierzchni:
Miernik przeznaczony jest do postawienia w pozycji horyzontalnej. Według instrukcji należy go umieścić na wysokości głowy człowieka przebywającego w danym pomieszczeniu, czyi na stole w pokoju dziennym i na szafce nocnej w sypialni. Ma to na celu ustalenie efektywnego stężenia radonu działającego na człowieka podczas normalnej aktywności, powoduje jednak problemy przy porównywaniu wyników. Radon jako cięższy od powietrza gromadzi się bliżej podłogi, zatem umieszczanie czujki na różnych wysokościach w różnych pomieszczeniach utrudni porównywanie pomiarów. Inne założenia przyjęto w przypadku czujek firmy Airthings, które należy umieścić na określonej wysokości, z zachowaniem odstępu od ścian, w miejscu pozbawionym przeciągów itp.
***
Tyle tytułem wstępu, przejdźmy do eksploatacji. Przyrząd ma dwa włączniki. Pierwszy, bistabilny, na spodzie obudowy, jest głównym włącznikiem zasilania i pozwala na definitywne wyłączenie urządzenia. Po jego wciśnięciu miernik wchodzi w tryb czuwania.
Drugi, monostabilny, na przednim panelu, uruchamia pomiar i
służy do przewijania pozycji w menu.
Aby rozpocząć pomiar, włączamy zasilanie, a następnie
wciskamy przycisk na przednim panelu przez5 sekund. Pierwszy pomiar trwa 4 godziny – przez ten czas na
wyświetlaczu widzimy tylko odliczanie.
Z tego trybu nie wyjdziemy w żaden
sposób, chyba że wyłączymy zasilanie. Możemy jedynie przewijać wyświetlanie maksymalnej i minimalnej temperatury oraz wilgotności. Po zakończeniu tego pierwszego pomiaru możemy przewijać wszystkie wartości - poniżej pomiar w mojej piwnicy:
Pracę przyrządu sygnalizuje migająca
biała dioda LED, która błyska nawet jak wyświetlacz wyłączy się automatycznie po kilku sekundach. Światło jest dość silne, czego na zdjęciu za bardzo nie widać, więc jeśli miganie przeszkadza, można zakleić diodę taśmą izolacyjną.
Zakres pomiarowy rozpoczyna się dopiero od 30 Bq/m3, zatem ten przyrząd nam nic nie pokaże w
typowych wnętrzach mieszkalnych, często przewietrzanych, gdzie stężenie radonu oscyluje
wokół 10 Bq/m3.Poniżej wykres zmian poziomu radonu w moim
pokoju na przestrzeni roku, zmierzony za pomocą czujki Airthings Wave. Średnia roczna,
miesięczna i dzienna wynosi <10 Bq/m3, dzienne wahania od 1 do 15 Bq/m3 z
okresowymi skokami w stronę 20. Skoki te są tak rzadkie, że nie pojawiają się na rocznym wykresie, dopiero można je zauważyć na miesięcznym:
Odczyt przy pomocy czujki Correntium Home jest podobny – średnia dzienna
10 Bq/m3, tygodniowa 7 Bq/m3, długoterminowa 10 Bq/m3.
MR-107+ przyda się więc bardziej jako alarm, sygnalizujący
nagły wzrost stężenia radonu po pojawieniu się nowego artefaktu lub otwarciu
pojemnika z naszymi świecidełkami. Miałem raz taką sytuację – mała garść minerałów
podniosła poziom radonu do 70 Bq/m3 [LINK]. Tu już MR-107+ bez problemu zareaguje, zaś
alarm dźwiękowy pozwoli nie przeoczyć alarmu.
Czujka ta przyda się też do kontroli ekshalacji radonu z
naszych artefaktów, głównie farb radowych oraz minerałów. Badany przedmiot (lub
przedmioty) umieszczamy w szczelnym pojemniku i czekamy dwie doby do czasu
ustalenia się równowagi promieniotwórczej między radonem a jego produktami
rozpadu (instrukcja zaleca 72 godziny).
Podczas testów umieściłem czujkę w pancernej kasecie, gdzie
trzymam kilka niewielkich minerałów i zegarków z farbą radową. Wyniki
przedstawiały się następująco:
średnia 5350 Bq/m3
maximum 8210 Bq/m3
minimum 357 Bq/m3
Pomiar prowadziłem tylko przez jedną dobę, aby nie
przeciążać detektora, gdyż instrukcja ostrzega przed narażaniem miernika na zbyt
wysokie stężenia radonu przez dłuższy czas.
Z kolei pomimo wielodniowego
trzymania czujnika w naszej witrynce ze szkłem uranowym nie udało mi uzyskać
żadnego odczytu przekraczającego próg detekcji. Pomiar prowadziłem na najniższej półce, przy zamkniętych drzwiczkach, aby maksymalnie zwiększyć koncentrację radonu. Jak widać ekshalacja ze szkła uranowego, nawet przy kolekcji liczącej 100 sztuk, jest minimalna.
Kolejny test wykonałem w piwnicy – jest ona co prawda lepiej
przewietrzana niż w moim domu rodzinnym, ale czujka Airthings Wave podczas testów z listopada 2018 r. wykazywała
40-70 Bq/m3
średnia 205 Bq/m3
maximum 1210 Bq/m3
minimum <30 Bq/m3
MR-107+ jest co do zasady detektorem radonu-222, stanowiącego
produkt rozpadu radu-226. Nie jest to jedyny izotop radonu – występuje jeszcze
radon-220, zwany dawniej toronem, będący produktem rozpadu toru-232. Jego czas połowicznego zaniku wynosi 55,6 s, zatem ustalanie się równowagi promieniotwórczej potrwa krócej. Postanowiłem więc sprawdzić, czy MR-107+ wykryje radon-220.Jako źródła użyłem 10 siateczek żarowych
firmy Luxor, które w fabrycznych kopertach włożyłem wraz z detektorem do szczelnej puszki o pojemności 3,5 litra.
Pomiar trwał 12 godzin - podobnie jak w przypadku kasetki, chciałem uniknąć przeciążenia detektora. Wyniki prezentują się następująco:
maximum 6490 Bq/m3
minimum 357 Bq/m3
średnia 3630 Bq/m3
Miernik współpracuje z programem Radex Data Center za pośrednictwem portu USB, co pozwala na modyfikację ustawień oraz zgrywanie danych na komputer. Niestety nie ma łączności Bluetooth w przeciwieństwie np. do dozymetru Radex Obsidian. Uniemożliwia to zdalne monitorowanie odczytu np. podczas pomiaru w zamkniętych pojemnikach - aby sprawdzić wynik, musimy otworzyć pojemnik, co wpływa na stężenie radonu wewnątrz.
Zasilanie odbywa się z wbudowanego akumulatorka, ładowanego przez port mini-USB dowolną ładowarką. Detektor musi być włączony podczas ładowania
Akumulator wg instrukcji starcza na 150 godzin, czyli 6 dni, w praktyce trochę dłużej. Taki czas
pracy utrudnia stosowanie MR-107+ do
długoterminowego monitoringu stężenia radonu, chyba że będziemy trzymać czujkę
cały czas podłączoną do ładowarki. W przeciwnym wypadku łatwo zapomnieć o okresowym ładowaniu, zwłaszcza że wskaźnik naładowania ma niewiele pozycji (pełny, pół, prawie wyczerpany).
Fabryczny komplet obejmuje pudełko, kabel USB, certyfikat i skróconą instrukcję obsługi w formie ulotki.
Niestety nigdzie nie udało mi się znaleźć pełnej instrukcji. Firmową ulotkę mamy po angielsku, po rosyjsku i po francusku, jednak nie podaje wszystkich niezbędnych informacji:
Zwracają uwagę spore gabaryty czujki w porównaniu z konkurencją. Prostopadłościenna obudowa przewidziana jest do stawiania na płaskich powierzchniach zamiast wieszania na ścianach jak w czujkach firmy Airthings.
Podsumowując, Radex MR-107+ jest najmniej użyteczny spośród detektorów radonu dostępnych na polskim rynku. Najbardziej przydatny będzie w sytuacji, gdy nie potrzebujemy długoterminowego monitoringu stężenia radonu, a jedynie chcemy dokonać dokładnego kilkudniowego pomiaru w określonym miejscu.
Plusy
podawanie wartości minimalnej, maksymalnej i średniej
pomiar temperatury i wilgotności
obudowa przystosowana do stawiania na płaskich powierzchniach
Minusy
brak łączności Bluetooth
zakres dopiero od 30 Bq/m3
Jeżeli korzystacie z tej czujki i macie dodatkowe uwagi co do jej eksploatacji, dajcie znać w komentarzach!
Spintaryskop to urządzenie wykorzystujące ekran
scyntylacyjny do obserwacji cząstek alfa. Uderzenia cząstki alfa w ekran
powoduje mikroskopijny błysk światła (scyntylację), które po przystosowaniu
wzroku do ciemności można zliczać pod lupą. Na tej samej zasadzie działają detektory scyntylacyjne, tylko zamiast lupy i ludzkiego oka wykorzystują fotopowielacz, wzmacniający błyski światła, następnie zliczane przez układ elektroniczny.
Spintaryskop wynalazł William Crookes w 1903 r., obserwując świecenie ekranu pokrytego siarczkiem cynku pod wpływem promieniowania emitowanego przez próbkę bromku radu. Przez przypadek rozlał radioaktywny materiał, a z uwagi na wysoki koszt radu, próbował odzyskać jak najwięcej tej substancji. Obserwował więc ekran pod mikroskopem w poszukiwaniu drobinek bromku radu. Zauważył wówczas pojedyncze błyski, powstające w wyniku zderzeń cząstek alfa z siarczkiem cynku. Przedtem bowiem, gdy na ekran działał gęsty strumień cząstek alfa emitowany przez całą próbkę, błyski od każdego zderzenia zlewały się w jedną poświatę. Gdy zaś źródłem była niewielka drobina, można było rozróżnić poszczególne błyski. Pod wpływem tej obserwacji Crookes skonstruował urządzenie przeznaczone do obserwowania i zliczania cząstek alfa. W tej konstrukcji igła pokryta radem umieszczona była przed ekranem scyntylacyjnym, który był obserwowany od przodu, zatem połowa promieniowania radu trafiała w ekran, a połowa w drugą stronę, poprzez soczewkę prosto do oka obserwatora:
Poniżej rozmontowany spintaryskop Crookesa z 1903 r. Widoczny wyjęty ekran scyntylacyjny, zniszczony od długotrwałego działania promieniowania oraz igła z próbką radu, umieszczona na śrubce, umożliwiającej zbliżanie i oddalanie od ekranu:
W prezentowanym urządzeniu zamontowano nowy ekran scyntylacyjny, dzięki czemu nadal można obserwować błyski. Trwałość scyntylatora jest jedynym ograniczeniem żywotności tego spintaryskopu, ponieważ rad-226 ma okres półrozpadu równy 1600 lat, zatem całkowitemu rozpadowi ulegnie za 10 takich okresów. Niestety scyntylator jest mniej trwały - jego struktura krystaliczna szybko ulega zniszczeniu przez wysokoenergetyczne cząstki alfa emitowane przez rad.
Obecnie stosuje się innym układ konstrukcyjny, czyli źródło umieszcza za ekranem scyntylacyjnym, który jest półprzezroczysty i pozwala na obserwację z drugiej strony.
Spintaryskopy były stosowane w polskim szkolnictwie, jednak na rynku wtórnym pojawiają się wyjątkowo rzadko. Zacytuję opis z archiwalnej aukcji Allegro, zakończonej 7 lipca 2012 r. (pisownia oryginalna):
Spintaryskop znajduje się w katalogu pomocy naukowych z 1963 pod symbolem V 9-1. Spintaryskop służy do obserwacji zjawisk scyntylacji zachodzących na powierzchni monokryształu cynku pod wpływem bombardowania cząstkami alfa (fizyka jądrowa). Spintaryskop zawiera: ekran z siarczku cynku, lupę x 8 do obserwacji i ciało promieniotwórcze Pu239 emitujące cząstki alfa. Spintaryskop jest nierozbieralny (szczelnie zawalcowany). Przechowywany jest w drewnianym walcowym pudełku. W roku 1963 do wykonania źródła użyto plutonu o dopuszczalnej aktywności dla źródeł otwartych: 3,7*10^3 rozpadów/s czyli 0,1 µCi dla kąta bryłowego pełnego (zgodnie z normą Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej). Spintaryskop został dopuszczony do użytku szkolnego. [...]
Po 50 latach aktywność źródła Pu-239 znacznie zmalała; mnie w ciągu 0,5 godziny patrzenia udało się zauważyć tylko 4 błyski; może było więcej ale to naprawdę trzeba dużej cierpliwości.
Z racji rzadkiego występowania oraz złego stanu technicznego nielicznych egzemplarzy pozostaje nam wykonanie spintaryskopu we własnym zakresie. Nie jest to trudne, jeśli już mamy niezbędne części - wystarczy połączyć je ze sobą w wygodny i trwały sposób.
Spintaryskop składa się z trzech podstawowych elementów:
źródła cząstek alfa z mechanizmem przesuwania
ekranu scyntylacyjnego
układu powiększającego
Każdy z nich może występować w kilku wariantach. A więc od
początku:
1. Źródło. Wiele izotopów emituje cząstki alfa (rad-226, tor-232, uran-238 i 235), jednak w większości
przypadków z silną domieszką promieniowania gamma i beta, pochodzących z
produktów rozpadu. Wymagają zatem grubych osłon, aby nie narażać użytkownika na
nadmierną dawkę. W przypadku radu, występującego głównie w starych farbach świecących, dochodzi ryzyko skażenia, jak również ekshalacja radonu-222. Izotopy o „czystej” emisji alfa (pluton-239, polon-210) są zaś wysoce radiotoksyczne i
na szczęście niedostępne dla Kowalskiego. Teoretycznie idealnym rozwiązaniem
byłby ameryk-241, który poza cząstkami alfa emituje jedynie słabe
promieniowanie gamma (59 keV). Jednak jego
pozyskanie z czujki dymu grozi skażeniem i nie polecam takich praktyk. Podczas eksperymentów udało mi się uzyskać świecenie od wskazówki z farbą radową, przechowywanej w woreczku strunowym - cząstki alfa emitowane przez rad są na tyle przenikliwe, że część z nich jest w stanie pokonać cienką folię. Z kolei ceramika z glazurą uranową zupełnie nie oddziaływała na spintaryskop.
Źródło najlepiej zamontować w sposób pozwalający na
przysuwanie i odsuwanie od ekranu, np. na pręciku lub śrubie. Dzięki temu
możemy obserwować wzrost osłabiania cząstek alfa wraz z odległością. Pozwoli nam to również „wyłączyć” spintaryskop poprzez odsunięcie źródła od ekranu poza zasięg cząstek alfa, chroniąc w ten sposób scyntylator przed niepotrzebnym zużyciem podczas nieużywania przyrządu.
2. Ekran scyntylacyjny. Mamy tu trzy różne sposoby.
Zakup na eBay. Sprzedawane tam ekrany mają
postać cienkiej okrągłej folii z ZnS(Ag) w ramce z papieru. Średnica 1,5 cala, ramka jest prostokątna o wymiarach 6,3x8 cm. Ten scyntylator ma dobrą wydajność, choć zarówno ramka, jak i folia, są dość wiotkie.
Zakup na Allegro. Dostępne są wymienne scyntylatory ZnS(Ag) do uniwersalnych sond scyntylacyjnych SSU-3 i SSU-70. Scyntylator osadzony jest w plastikowym krążku pasującym do kołnierza sondy, który bardzo ułatwia mocowanie w korpusie spintaryskopu:
Samodzielne wykonanie z kawałka ekranu od czarno-białego kineskopu. Jest on pokryty
luminoforem (siarczkiem kadmowo-cynkowym aktywowanym srebrem), który świeci pod
wpływem bombardowania elektronami emitowanymi z wyrzutni w szyjce kineskopu i
przyspieszanymi wysokim napięciem przyłożonym do ścianek. Jeśli
znajdziemy na śmietniku stary telewizor z rozbitym kineskopem (zwykle utłuczona
szyjka), możemy pozyskać z niego kawałek ekranu. Uważajmy tylko, by nie zetrzeć luminoforu,
który jest napylony cienką warstwą od wewnątrz ekranu. Pamiętajmy też o mocnych
rękawicach, gdyż odłamki grubego szkła kineskopu mogą poważnie skaleczyć. Obecnie niestety na śmietnikach dominują telewizory z kineskopami kolorowymi. Na szczęście kilka lat temu znalazłem rozbity telewizorek turystyczny Elektronika 409, z którego wyjąłem ten oto fragment:
Z lewej widok od strony ekranu, z prawej od wnętrza - luminofor już miejscami pościerany.
3. Układ powiększający. W najprostszym
wydaniu jest to pojedyncza soczewka, możemy też użyć lupy stacjonarnej, np.
filatelistycznej. Innym rozwiązaniem będzie lupa statywowa - PZO produkowały popularny model z wymiennymi soczewkami o powiększeniu 8 i 20 x. Dla większej wygody możemy użyć binokularu (powiększenia 6,3 - 80x) albo mikroskopu (25-1200 x). Łączne powiększenie danego przyrządu obliczymy, mnożąc powiększenie obiektywu i okularu, przykładowo:
binokular MST-131: obiektyw 0,63/1/1,6/2,5/4 x, okular 6,3 lub 20 x
mikroskop Carl Zeiss L-Stativ: obiektyw 5/10/20/40/100 x, okular 5, 8 lub 12,5x
Generalnie im mniej aktywne jest nasze źródło, tym większego powiększenia
potrzebujemy. Niestety wraz ze wzrostem powiększenia zmniejsza się jasność, co szczególnie widać przy mikroskopie z obiektywem 100x, który wymaga stosowania oleju immersyjnego. Pamiętajmy też, by
obserwacje prowadzić w całkowitej ciemności, po przystosowaniu wzroku.
Z kolei jeśli nie używamy układu powiększającego, np. dopiero montujemy nasz spintaryskop, to pamiętajmy, że świecenie ekranu jest najlepiej widoczne, gdy patrzymy kątem oka. Dzieje się tak, ponieważ na obrzeżach siatkówki jest najwięcej pręcików, odpowiedzialnych za widzenie skotopowe, czyli w słabych warunkach świetlnych. Często przy patrzeniu na wprost ledwo widzimy rozjaśnienie ekranu pod wpływem promieniowania, zaś gdy spojrzymy w bok, światło stanie się wielokrotnie silniejsze.
Ekran spintaryskopu możemy również fotografować, używając
długiego czasu naświetlania oraz obiektywu z trybem makro lub pierścieni
pośrednich. W tym wypadku całkowite zaciemnienie jest jeszcze ważniejsze, gdyż
przy czasie naświetlania rzędu minut każdy przebłysk światła da bardzo wyraźny
ślad na matrycy. W większości przypadków będziemy
potrzebowali dłuższej ekspozycji, zwłaszcza że w trybie makro drastycznie spada
jasność obiektywu (o pierścieniach pośrednich nie wspominając). Z kolei zwiększanie czułości powoduje wzrost szumów - podczas testów swoich ekranów scyntylacyjnych użyłem ISO 6400, czasu naświetlania 30 s i przysłony f/8, a następnie jeszcze zwiększyłem ekspozycję +3 EV. Ostatnim etapem było wyrównanie balansu bieli, przyjmując za wzorzec zarys białego kartonu oprawki ekranu scyntylacyjnego - świecenie od Am-241 wygląda następująco:
Z kolei wskazówka godzinowa od budzika UMF Ruhla, umieszczona w woreczku strunowym i przyłożona do spintaryskopu stroną z większą ilością farby daje taki efekt, który można uznać raczej za resztki luminescencji farby radowej niż scyntylacje:
Obraz pojawiający się na ekranie spintaryskopu możemy również sfilmować, choć wymaga to bardziej skomplikowanych przygotowań. Cytuję przetłumaczony opis eksperymentu, który przyprowadził użytkownik Wally z serwisu Flickr (tłumaczenie z Google Translate wygładzone przeze mnie):
GEOelectronics Spinthariscope widziany przez kamerę telewizyjną noktowizyjną Cohu 4400 z obiektywem makro Micro-NIKKOR 105 mm. Użyłem swojego panoramicznego telewizora jako monitora i sfotografowałem część ekranu za pomocą aparatu wycelowanego i strzelającego w trybie filmowania.
Kamera telewizyjna została ustawiona na statywie kopiującym z emiterem alfa i błoną spintaryskopu skierowaną do góry. Zmodyfikowany pojemnik na płatki owsiane i kilka ręczników kąpielowych zapewniły ciemną przestrzeń między badanym a soczewką, odległość wynosiła około 11 cali. Ekran spintaryskopu znajduje się około 1/2 mm od materiału emitującego alfa, który jest krążkiem foliowym o średnicy 2 mm. Kiedy materiał ekranu jest odwrócony, światło nie jest wykrywane, więc jest tak, jak mogłoby się wydawać, alfa muszą najpierw uderzyć w stronę luminoforu, a nie w nośną folię z tworzywa sztucznego spintaryskopu. Kiedy spintaryskop jest całkowicie usunięty, żadne światło nie jest wykrywane, więc nie jest to materiał emitera alfa świecący w widzialnym obszarze ani odbijający część światła.
W prawym górnym rogu znajduje się obszar stale włączony z powodu wypalenia ekranu docelowego w mojej kamerze telewizyjnej z intensyfikacją obrazu Cohu. W obszarach z ciemnym tłem pojawiają się losowe białe kropki, są to szumy we wzmacniaczu obrazu kineskopowego kamery telewizyjnej, a nie fotony ze spintaryskopu. W centralnym obszarze widać, że cząstki alfa prowadzą energiczne dyskusje z materiałem luminoforu spintaryskopu.
Dodatkowe eksperymenty przeprowadzono z niektórymi materiałami barierowymi. Nie widać poświaty, jeśli w ścieżkę cząstek alfa włożono folię aluminiową o grubości 0,0005 cala [0,0127 mm]. Nie widać poświaty, jeśli włożona jest jedna warstwa materiału woreczka z poliamidu o grubości 0,002 cala [0,0508 mm]. Cząstki alfa przechodzą przez jedną warstwę plastikowej folii do pakowania żywności o grubości 0,0005 cala [0,0127 mm], a tłumienie trudno ocenić naocznie. Dzięki dwóm warstwom folii spożywczej blask jest nadal widoczny, ale widocznie zmniejszony. Nie widać poświaty w przypadku trzech warstw folii spożywczej jako bariery. Wprowadzono dwie warstwy folii rade [oryg. radfilm] i poświata spintaryskopu wydawała się nieosłabiona.
Jeśli pokusiliście się o własnoręczne wykonanie spintaryskopu albo już takowy zmontowaliście, dajcie znać w komentarzach i pochwalcie się efektem!
Najnowsza publikacja prof. Tomasza Pospiesznego, wydana
przez Wydawnictwo Sophia (https://wydawnictwosophia.pl/), przestawia historię badań nad radioaktywnością. Tytuł
zaś odnosi się do odwiecznego marzenia średniowiecznych alchemików, jakim była
przemiana metali nieszlachetnych w złoto. Pomimo bezskutecznych poszukiwań i
wielu mylnych założeń alchemicy dokonali wielu odkryć i położyli podwaliny pod
nowoczesną chemię. Dopiero jednak odkrycie radioaktywności – najpierw
naturalnej, potem sztucznej – sprawiło, że idea przemiany pierwiastków nagle
stała się realna. I choć pionierskie prace małżonków Joliot-Curie pozwoliły
„jedynie” przekształcić glin w fosfor, a na złoto z rtęci czy bizmutu trzeba
było poczekać do 1980 r., to ogół prac nad radioaktywnością radykalnie zmienił
obraz współczesnej fizyki i chemii.
Historia tych prac, osnuta wokół biogramów poszczególnych
uczonych, przedstawiona jest w kolejnych rozdziałach, omawiających kamienie
milowe w rozwoju wiedzy o radioaktywności. Całość jest podana bardzo przystępnie,
szczególnie naukowe zawiłości. Liczba wzorów matematycznych została ograniczona
do absolutnego minimum, czyniąc publikację przystępną również dla osób spoza
dziedziny. Książka ta może być nie tylko historią rozwoju fizyki jądrowej, ale
również quasi-podręcznikiem do nauki tej dziedziny na poziomie podstawowym. Jeżeli
chcecie zrozumieć fizykę i dowiedzieć się np., że neutrony stanowią rodzaj
kleju, spajającego protony w ciężkich jądrach, będzie to publikacja dla Was.
Drugim aspektem, na który zwróciłem uwagę, jest wspomnienie mniej znanych, czy wręcz zapomnianych naukowców, którzy badali dane zjawisko na długo przed "głównym" odkrywcą. Przykładem może być ukraiński uczony Iwan Puluj, badający promieniowanie rentgenowskie na długo przed jego "odkryciem" przez Wilhelma Konrada Roentgena. W innych przypadkach wielu badaczy było bardzo blisko sukcesu, jednak z różnych przyczyn, niekiedy nieznanych czy wręcz niezrozumiałych, zaprzestali badań lub zmienili obiekt zainteresowań.
Warte odnotowania jest też przedstawienie środowiska naukowego od strony ludzkiej, ze wszystkimi wadami i
zaletami właściwymi ludziom. Widzimy więc zarówno naukowców skromnych i
oddanych pracy, ale także próżnych, chciwych i zawistnych. Zaglądamy za kulisy
niektórych decyzji i posunięć, analizując możliwe motywacje w co ważniejszych
przypadkach. Oprócz oddania głosu samym zainteresowanym, których listy i wspomnienia są obficie cytowane, przytoczono też opinie historyków i filozofów nauki.
Całość została opatrzona aparatem krytycznym, pozwalającym
na śledzenie źródeł i uzupełniającym informacje w tekście głównym. Nie zabrakło
też ilustracji, zarówno ze zbiorów Autora, jak i archiwalnych. Tutaj też
wspomnę mój skromny udział, jakim jest udostępnienie zdjęcia kolekcji szkła
uranowego, sfotografowanej w świetle widzialnym i ultrafiolecie.
Cieszę się, że mogłem mieć choćby tak symboliczny wkład w tą publikację. Dopiero poniewczasie przypomniałem sobie, że oprócz szkła mogłem też zaproponować fotografie ceramiki uranowej, która stanowi nieco mniej znany aspekt cywilnego zastosowania uranu niż szkło uranowe. Rozumiem jednak, że w tak obszernej publikacji nie sposób przedstawić wszystkiego.
Od strony redakcyjnej nie mam uwag - drobne literówki w paru
miejscach, wyłapane przez moje redaktorskie oko, nie rzutują na obraz całości. W kwestiach merytorycznych nie
znalazłem nieścisłości oprócz jednej: promieniotwórczość wzbudzona została
zdefiniowana jako wywołana przez naniesienie substancji radioaktywnej na daną
powierzchnię, podczas gdy taka definicja odpowiada skażeniu. Radioaktywność
wzbudzona powstaje w wyniku aktywacji neutronowej, czyli napromieniowania
strumieniem neutronów. Być może w latach 30. XX w. inaczej definiowano to zjawisko, jednakże warto byłoby to podkreślić.
Nie będę się tu bardziej rozpisywał i spojlerował, gdyż "Nową alchemię" trzeba po prostu przeczytać. Wartka narracja sprawia, że od lektury trudno się oderwać i ani się obejrzycie, jak wylądujecie przy najnowszych odkryciach pierwiastków transuranowych. Całość uzupełnia słowniczek najważniejszych terminów naukowych, kalendarium odkryć z dziedziny radioaktywności, układ okresowy pierwiastków (historyczny i obecny), a także streszczenia po polsku, angielsku, niemiecku, francusku i hiszpańsku.
Jeżeli czytaliście "Nową alchemię" i chcecie podzielić się opinią, dajcie znać w komentarzach!
Dozymetry indywidualne DI-77 działały na zasadzie
radiofotoluminescencji (RFL). Zjawisko to oznacza powstawanie tzw. centrów
luminescencji w niektórych materiałach poddanych działaniu promieniowania
jonizującego. Centra te mogą być następnie wzbudzane do świecenia za pomocą
ultrafioletu, a intensywność świecenia zależy od liczby powstałych centrów,
czyli w pewnym zakresie od pochłoniętej dawki. W dozymetrach DI-77 detektorem była płytka ze szkła fosforanowego
domieszkowanego srebrem, umieszczona w ochronnej kasetce z metalu, zamykanej
specjalnym kluczem.
Do odczytu tych dozymetrów przeznaczony był specjalny pulpit, opisany jako czytnik
dawkomierzy osobistych CDI-77, który wreszcie, po wielu lat poszukiwań,
udało mi się kupić.
Urządzenie było produkowane przez ZZUJ Polon w Bydgoszczy.
Układ elektroniczny zawiera lampę ultrafioletową pobudzającą dozymetr do
świecenia oraz filtr, przepuszczający tylko pomarańczowe światło emitowane
przez dozymetr. Światło to było następnie wzmacniane przez fotopowielacz FEU-60, a jego intensywność przekładana była na dawkę przyjętą przez dany dozymetr.
Wynik podawany był na czerwonym czterocyfrowym wyświetlaczu LED.Przed rozpoczęciem odczytywania dozymetrów pulpit wymagał kalibracji za
pomocą wzorca czułości wbudowanego w szufladkę na dozymetry. Wzorcowanie przeprowadzano, wysuwając szufladkę do połowy, tak aby na górnej części widoczny był napis "kalibracja". Dla zapewnienia odpowiedniej głębokości wsunięcia szufladki obok niej znajdowała się odchylana blaszka, uniemożliwiająca zbyt głębokie wsunięcie:
Sama kalibracja polegała na ustawieniu potencjometrem "kalibracja" wartości podanej na tabliczce pod wyświetlaczem - w przypadku mojego egzemplarza byłoby to 222. Niestety mój przyrząd, pomimo świetnego stanu zachowania, był uszkodzony - nie dawało się go skalibrować (ciągle wskazywał zero), a bez tego odczyt był niemożliwy. Na szczęście dzięki pomocy Michała (pozdrowienia!) okazało się, że przyczyną było zwarcie kontraktronu, najprawdopodobniej od zbyt mocnego wciśnięcia szufladki.
Po rozgięciu uszkodzonego kontaktronu udało się ustawić wartość kontrolną potencjometrem "kalibracja", a następnie sprawdzić kilka przykładowych dozymetrów.
W zestawie czytnika znajdował się też dozymetr testowy,
naświetlony dawką 174 cGy (1,74 Gy, co dla promieniowania gamma odpowiada 1,74 Sv).
W moim czytniku dozymetr testowy daje odczyt 179 cGy, co mieści się w tolerancji +/- 5% (165-183 cGy) podawanej przez instrukcję.
Kalibrację CDI-77 należy przeprowadzać po 10 minutach od włączenia przyrządu, aby wskazania się ustabilizowały, a i tak nawet po tym czasie będą nieznaczne wahania (+/- 1 cGy co 1-2 s). Potencjometr kalibracji ma dużą czułość, co utrudnia dokładne ustawienie wartości współczynnika kalibracyjnego: gdy ustawiliśmy już 220 i przekręcamy pokrętło dosłownie o ułamek milimetra, by osiągnąć 222, wynik skacze na 230 lub 210. Na szczęście drobne różnice w kalibracji nie wpływają w istotny sposób na dokładność odczytu dawkomierza, szczególnie przy wyższych dawkach.
Dozymetry DI-77 były zakręcane na śrubę z łbem
sześciokątnym, dodatkowo osłoniętą plastikowym korkiem jednorazowego użytku.
Miało to zabezpieczyć detektor przed wpływami środowiska oraz ingerencją
użytkowników, mogących próbować zawyżyć lub zaniżyć wskazania. Do odkręcenia
tej śruby służył umieszczony w panelu czołowym czytnika klucz dynamometryczny.
Najpierw należało wyjąć korek z dozymetru za pomocą szpikulca znajdującego się wśród akcesoriów czytnika.
Następnie dozymetr nasadzano na trzpień klucza i przekręcano
kilka razy w lewo, zgodnie ze strzałką „otw.”.
Połówki dozymetru wówczas
rozłączały się, pozwalając umieścić jego górną część w szufladce czytnika.
Dozymetr wsuwamy do szufladki czytnika tak, aby numer był u góry, a gumowy pasek trzymający szkiełko znajdował się z lewej strony.
W przeciwnym razie dozymetr wchodzi do szufladki z dużym oporem, a czytnik pokaże zero. Niestety CDI-77 nie ma skutecznego zabezpieczenia przed odwrotnym włożeniem dozymetru - jak widać na poniższym zdjęciu, da się umieścić DI-77 odwrotnie:
Po
odczytaniu dozymetr zamykano i zakręcano kluczem, kręcąc w prawo. Klucz miał
zapadkę, ograniczającą siłę dokręcenia śruby – gdy była wystarczająco mocno
dokręcona, zaczynał obracać się bez oporu. Zabezpieczało to przed zerwaniem
gwintu, który jest bardzo delikatny. W zestawie jest też zwykły klucz nasadowy do rozkręcania zapieczonych dozymetrów, jednak bardzo łatwo nim urwać śrubę.
Po odczytaniu dozymetru należało założyć nowy korek, w
zestawie z czytnikiem etatowo powinno znajdować się aż 700 szt. korków.
Czytnik CDI-77 według instrukcji umożliwiał odczyt do 100 dozymetrów na godzinę (jeden na 36 s), uwzględniając w tym czas na ręczne zapisanie wyniku pomiaru. Jeśli wyniki zapisuje ktoś inny, wydajność będzie jeszcze wyższa. Podczas testów udało mi się ten czas znacznie skrócić, a nie spieszyłem się jakoś szczególnie:
Jak widać na filmie, moje egzemplarze zarejestrowały dość zbliżone dawki, między 45 a 77 cGy (0,45-077 Gy), za wyjątkiem jednego, który otrzymał aż 430 cGy (4,3 Gy!). Prawdopodobnie był poddawany działaniu promieniowania przez dłuższy czas i to bez obudowy, co spowodowało takie zawyżenie dawki.
Czytnik ma solidną obudowę z emaliowanej blachy stalowej, wyposażoną w dwa uchwyty transportowe. Na górnej powierzchni korpusu przymocowano tabliczkę ze skróconą instrukcją obsługi:
Zasilanie przyrządu może odbywać się na kilka sposobów:
z sieci prądu zmiennego:
220 V (+10/-30%)
24 V (+/- 25%)
z instalacji pokładowej prądu stałego:
12 V (+25/-10%)
24 V (+/- 25%)
prądem pulsującym 24 V (+/- 25%)
Do zasilania z sieci 220 V służy przewód z typową wtyczką sieciową ze stykiem ochronnym, instrukcja zabrania podłączania przyrządu do gniazdek bez uziemienia.
Pozostałe źródła podłączamy przewodem z wtykiem pasującym do gniazd lamp przenośnych w wojskowych pojazdach samochodowych. Ten sam wtyk stosowano w przystawkach zasilania zewnętrznego rentgenoradiometrów DP-66 i DP-66M, jak również w przewodach zasilania zewnętrznego od DP-66M1 i DP-75.
Oba typy przewodów podłączamy do tego samego wielostykowego gniazda na tylnej ściance urządzenia:
CDI-77 wraz z wyposażeniem jest przechowywany w drewnianej skrzyni, całość waży 15 kg
Zawartość fabrycznego kompletu jest następująca:
ręczny klucz nasadowy do rozkręcania dozymetrów
szpikulec do wyjmowania korków z dozymetrów
klucz do oprawek filtrów
ściereczka
pędzelek do czyszczenia optyki
zapasowe bezpieczniki
korki do dozymetrów (700 szt.)
zapasowe lampy UV (10 szt.)
przewód zasilania 220 V
przewód zasilania 12/24 V
dozymetr kontrolny
instrukcja
zeszyt pracy
pochłaniacze wilgoci - woreczki z silikażelem
Mój egzemplarz jest prawie kompletny - brakuje tylko zeszytu pracy. Narzędzia i części zapasowe są oryginalnie zafoliowane - klucz nasadowy wyjąłem z folii na potrzeby zdjęcia:
Zapasowe żarówki UV typu UFO-4b dostarczano w liczbie 10 szt. - jest to jedyny szybko zużywający się element czytnika. Instrukcja zaleca wymianę lampy w przypadku niestabilnej pracy.
Działanie żarówki UV możemy w każdej chwili skontrolować za pośrednictwem ukośnego otworu w obudowie modułu, w którym jest osadzona.
Sam moduł wyciągamy po wykręceniu jednego wkrętu z dużą podkładką, trzymającego go w przednim panelu.
Czas na podsumowanie. Przyrząd ten pozwala na praktyczne wykorzystanie dozymetrów DI-77, które są obecnie wyprzedawane z demobilu po 10-20 zł w dużych ilościach. Bez niego te dozymetry mogą służyć najwyżej jako breloczek. Mając czytnik możemy sprawdzić, czy kupiliśmy dozymetry naświetlone i jaką dawką, czy też trafiły się nam nieużywane. Możemy też prowadzić eksperymenty z napromieniowywaniem dozymetrów DI-77 za pomocą różnych źródeł, a następnie odczytywaniem nagromadzonej dawki.
CDI-77 jest też wyjątkowo cennym nabytkiem kolekcjonerskim. Bardzo rzadko występuje na rynku wtórnym - mój egzemplarz (nr 0006) jest pierwszym od początku bloga, teraz pojawił się jeszcze drugi z nr 0059:
