Dozymetr Landis & Gyr EMB3

Szwajcarka firma Landis & Gyr (https://www.landisgyr.eu/) od 125 lat specjalizuje się w aparaturze pomiarowej i energetycznej. Niejako na uboczu tej działalności powstał omawiany tutaj EMB3, przeznaczony głównie dla obrony cywilnej i straży pożarnej, choć istniały też wersje wojskowe, o zakresie do 1000 R/h. Produkowano go w latach 60., a w służbie pozostawał przez ponad dwie dekady. Przytoczę tutaj opis z Muzeum Austriackiego Czerwonego Krzyża:

Na początku lat sześćdziesiątych Austriackie Towarzystwo Czerwonego Krzyża i władze federalne odpowiedzialne za ochronę ludności zaczęły coraz bardziej interesować się kwestią ochrony przed promieniowaniem . Jako powody podano działanie reaktorów jądrowych, rosnące wykorzystanie substancji radioaktywnych w przemyśle i szpitalach oraz niebezpieczeństwo wojny nuklearnej. W tle znajdował się początek tworzenia obiektów obrony cywilnej, który wówczas był jeszcze w powijakach. Jeszcze w roku 1962 w rocznym raporcie Towarzystwa Ochotniczego Pogotowia Ratunkowego w Innsbrucku stwierdzono, że „brakowało wszelkich wymogów prawnych i finansowych niezbędnych do założenia organizacji ochrony ludności […]”.

W każdym razie w 1962 roku Austriackie Towarzystwo Czerwonego Krzyża we współpracy z Austriackim Towarzystwem Studiów nad Energią Atomową (SGAE) zorganizowało cztery kursy ochrony przed promieniowaniem dla lekarzy i naukowców . Program kursu został opracowany przez kierownika wydziału ochrony przed promieniowaniem eksperymentalnego reaktora w Seibersdorfie , dr. Trittremmel, a część szkolenia również odbyła się w ciągu dwóch dni w Seibersdorfie . Program uzupełniono ćwiczeniami obrony cywilnej w założeniu utraconego izotopu. Celem było utworzenie zespołów ds. ochrony radiologicznej w obiektach ochrony przed katastrofami wszystkich biur okręgowych Austriackiego Czerwonego Krzyża . Łączna liczba 45 uczestników kursów powinna pełnić rolę multiplikatorów .

W ramach tworzenia zespołów ochrony radiologicznej od grudnia 1962 roku Austriackie Towarzystwo Czerwonego Krzyża przekazało stowarzyszeniom regionalnym i urzędom okręgowym łącznie 50 detektorów promieniowania EMB 3 szwajcarskiej firmy Landis & Gyr. W Tyrolu urzędy okręgowe Imst i Innsbruck-Stadt otrzymały po dwa takie urządzenia. Najwyraźniej w Innsbrucku utworzono jednostkę ds. ochrony przed promieniowaniem pod kierownictwem Adolfa Pflegera, a jej członków wysłano także na odpowiednie kursy w szkole centralnej Austriackiego Towarzystwa Czerwonego Krzyża w Wiedniu. W archiwum Ochotniczego Pogotowia Ratunkowego w Innsbrucku zachował się jeden z dwóch urządzeń do pomiaru promieniowania w Innsbrucku.

Decyzję o zakupie i użytkowaniu miernika promieniowania EMB 3 na terenie całego kraju podjęły Federalne Ministerstwa Spraw Wewnętrznych (Urząd Obrony Cywilnej) i Obrony Narodowej (Departament Ochrony Powietrza) po wnikliwych analizach. Powodem tej decyzji było to, że urządzenie zostało zaprojektowane z myślą o usuwaniu skutków katastrof : jest wstrząsoodporne, wodoodporne (unosi się na wodzie), a wszystkie części niezbędne do działania, takie jak baterie i detektory promieniowania, są zainstalowane w urządzeniu w taki sposób, że niemożliwe jest zgubienie ich w akcji. Był również z powodzeniem stosowany w całym kraju przez wojsko i obronę cywilną w Szwajcarii . Kontrolę przeprowadzono za pośrednictwem centrum kontroli przeciwlotniczej w koszarach Erzherzoga Wilhelma w Wiedniu . [LINK].

Przyrząd mierzy moc dawki promieniowania gamma w zakresie 0,1 mR/h - 100 R/h (1 µSv/h - 1 Sv/h), a także wykrywa promieniowanie beta. Zakres pomiarowy oraz czułość na emisję beta zaliczają ten przyrząd do kategorii rentgenoradiometrów. Są to mierniki łączące funkcję rentgenometru, czyli miernika wysokich poziomów promieniowania, występujących podczas wojny jądrowej, jak i radiometru, mierzącego aktywność skażeń i promieniowanie na poziomie tła naturalnego. Kategoria ta występuje tylko w polskim nazewnictwie (DP-66, DP-75). a np. radzieckie przyrządy serii DP-5, choć spełniają te same kryteria, określane są jako rentgenometry.

EMB3 jest przyrządem przenośnym, obsługiwanym przez jedną osobę.

Detektorami promieniowania są dwa umieszczone obok siebie szklane liczniki G-M. Miniaturowy licznik EQH01, pracujący w trybie prądowym, odpowiada za najwyższy zakres (1-100 R/h).

Z kolei dużo większy licznik EQH02 obsługuje dwa pozostałe zakresy (0,1-10 mR/h i 1-1000 mR/h), przy czym w zakresie 0,1-10 mR/h pracuje w trybie impulsowym, zaś w 1-1000 mR/h prądowym. Specyfikacje obu przedstawiają się następująco:

http://radioastronomy.ch/images/swiss-muhen/20190801_Strahlenmessger%C3%A4t_EMB3_Beschreibung.pdf

Liczniki znajdują się naprzeciwko okienka w obudowie, osłoniętego stalową klapką umieszczoną na zawiasie. Klapka odcina całość promieniowania beta o energii do 1,5 MeV oraz większość o energii 2 MeV.

Po jej otwarciu dozymetr rejestruje też promieniowanie beta, aczkolwiek z uwagi na brak skali w jednostkach aktywności powierzchniowej będzie to tylko indykacja.

Okienko pomiarowe zakryte jest cienką folią 10 mg/cm2, chroniącą wnętrze miernika od wilgoci i pyłu. Na wewnętrznej stronie klapki znajdują się też informacje o ostatnim wzorcowaniu miernika - w tym przypadku odbyło się w 1984 r.

Wynik podawany jest na mikroamperomierzu z obrotowymi skalami logarytmicznymi, osobnymi dla każdego zakresu oraz testu baterii.

Dodatkowo na skali najniższego zakresu obok mikroamperomierza mamy neonówkę, migającą w rytm impulsów.

Skala zaczyna się od 0,1 mR/h (1 µSv/h), ale obszar między 0 a 0,1 jest na tyle szeroki, że widać nieznaczne drgania wskazówki powyżej zera nawet przy tle naturalnym rzędu 0,1 µSv/h. W połączeniu z obserwacją błysków neonówki pozwala to oszacować wartość tła i jego ewentualny wzrost.

Pomiar odbywa się po wciśnięciu przycisku chwilowego z lewej strony urządzenia. Dzięki temu nie ma ryzyka rozładowania baterii po pozostawieniu włączonego przyrządu. Razem z pomiarem zawsze uruchamia się podświetlenie skali, złożone z trzech neonówek barwy pomarańczowej. Zapewniają dobrą widoczność skali nawet w całkowitej ciemności, a jednocześnie nie rażą wzroku.

Zakresy zmieniamy przełącznikiem skrzydełkowym umieszczonym u góry prawego boku miernika. Uszeregowano je rosnąco, kolejno w górę od najniższego położenia dźwigni, zaś na końcu umieszczono tryb testu baterii.

Odbiega to od typowego układu konstrukcyjnego, w którym pozycje obrotowego przełącznika uszeregowane są według schematu: wyłączony/test baterii/najwyższy zakres/kolejne coraz niższe zakresy (DP-5, DP-66, DP-75, RK-67, RK-10 etc.).

Przyrząd reaguje na większość "domowych" źródeł, aczkolwiek zastosowanie szklanego licznika o dość grubej ściance znacznie zmniejsza czułość na niskoenergetyczne promieniowanie. Przy otwartej klapce EMB3 daje wyraźny odczyt przy ceramice z glazurą uranową oraz bardziej aktywnym szkle uranowym. Większość źródeł będziemy mierzyć na I zakresie, szczególnie przy pomiarze z zamkniętą klapką. Tylko najbardziej aktywne minerały czy zegary lotnicze mogą wymagać uruchomienia II zakresu, zwłaszcza przy pomiarze łącznej emisji beta i gamma.

EMB3 nie ma osobnego resetu wskazań - po puszczeniu przycisku uruchamiającego pomiar wskazówka bardzo szybko sama wraca do położenia początkowego. Czas reakcji na wzrost i spadek odczytu jest również dość szybki.

***

Ponieważ dozymetr przeznaczony był głównie dla obrony cywilnej, dlatego na obudowie wielu egzemplarzy umieszczano nalepkę z zasadami zachowania się przy poszczególnych poziomach promieniowania w warunkach wojny jądrowej lub awarii radiacyjnej.

Mój egzemplarz miał napisy po francusku, ale spotkałem się też z niemieckimi - w tym przypadku miernik ma skale w poszczególnych kolorach wymienionych na naklejce, dla ułatwienia orientacji

https://www.ricardo.ch/it/a/landis-gyr-zug-%28schweiz%29enb3-1127172400/

Po przetłumaczeniu treść nalepki przedstawia się następująco - osobno ujęto zalecenia obowiązujące, jeśli dany odczyt uzyskaliśmy podczas pomiaru na wolnym powietrzu, a osobno, jeśli taki poziom promieniowania zmierzyliśmy w naszym ukryciu (mieszkaniu, piwnicy, schronie):

Zapis jest dość łopatologiczny, ale ilustruje poziomy promieniowania, przy których konieczne było znalezienie ukrycia, a także pozwala ustalić dopuszczalne dawki, jakie przewidziano dla ludności na wypadek wojny jądrowej. Przy poszczególnych poziomach promieniowania dopuszczano wyjście ze schronu na następujący okres, co powodowało przyjęcie takich dawek:

4 - 10 R/h (40 - 100 mSv/h) * 15 min/dziennie = 10 - 25 mSv/dziennie
1 - 4 R/h (10 - 40 mSv/h) * 30 min/dziennie = 5 - 20 mSv/dziennie
200 - 1000 mR/h (2 - 10 mSv/h) * 1 h/dziennie = 2 - 10 mSv/dziennie
40 - 200 mR/h (0,4 - 2 mSv/h) * 3 h/dziennie = 1,2 - 6 mSv/dziennie
10 - 40 mR/h (0,1 - 0,4 mSv/h) * 12 h/dziennie = 1,2 - 4,8 mSv/dziennie
2 - 10 mR/h (0,02 - 0,1 mSv/h) uznano za poziom pozwalający opuścić ukrycie, tymczasem przy takiej mocy dawki otrzymamy 0,48 - 2,4 mSv/dobę
0,1 - 2 mR/h (1 - 20 µSv/h) przyjęto jako poziom dla "normalnego życia" (vie normale), podczas gdy tło naturalne w większości regionów świata wynosi 0,1 - 0,4 µSv/h, zaś na 0,3 - 0,6 µSv/h przyjęto próg alarmowy w większości dozymetrów popularnego użytku.

Porównajmy powyższe dawki z tłem naturalnym w Polsce (3,2-3,6 mSv/rocznie), obecnym limitem dla ludności (1 mSv rocznie ponad tło) i dla pracowników narażonych na promieniowanie (20 mSv rocznie). Wówczas jednak limity były dużo wyższe - dla pracowników 0,3 R/tydzień (3 mSv!), dla żołnierzy (i później dla likwidatorów katastrofy w Czarnobylu) 25 R (0,25 Sv!). Pamiętajmy też, że poziom promieniowania po wybuchu jądrowym bardzo szybko spada i kluczowe jest znalezienie ukrycia na pierwsze dni po eksplozji:

Pisałem o tym m.in. przy okazji omawiania sygnalizatora RS-70 [LINK]

***

Dozymetr ma wbudowane beta aktywne źródło kontrolne, zawierające 10 µCi Sr-90. Przekręcając dolny przełącznik skrzydełkowy do siebie (pomarańczową nalepką do góry), obracamy źródło tak, że znajduje się się naprzeciwko liczników G-M.

Wówczas możemy przeprowadzić kalibrację, wybierając jeden z dwóch wyższych zakresów (1000 mR/h lub 100 R/h). Mamy tam znaczniki przy wartościach odpowiednio 400 mR/h i 4 R/h, na które wskazówka powinna wskazywać przy procedurze kontrolnej. Jeśli tego nie robi, pokrętłem doprowadzamy ją na to miejsce. Niestety obecnie, z uwagi na rozpad strontu-90 (t1/2 = 28 lat) wskazówka osiąga mniej niż połowę tego zakresu i procedura kalibracyjna nie będzie miarodajna.

Podczas pracy w trybie kalibracji pamiętajmy, by klapka okienka pomiarowego była zamknięta, gdyż w przeciwnym wypadku promieniowanie beta będzie się wydostawać przez okienko. W tym przypadku pomiary przedstawiają się następująco:

MKS-01SA1M - 14.900 rozp/min/cm2 (tryb beta)
RadiaScan 701A - 17.689 rozp/min/cm2 (tryb beta)
Radex Obsidian:

pomiar łączny beta+gamma - 19,7 µSv/h
pomiar osobny 1,37 µSv/h + 48.600 rozp/min/cm2

Prypeć - 13.700 rozp/min/cm2
Stora T - 22.000-24.000 rozp/min/cm2 (przez okienko), 800.000 rozp/min/cm2 (bezpośrednio)

Zamknięcie klapki eliminuje odczyt praktycznie do tła naturalnego, czułe dozymetry mogą co najwyżej wykryć promieniowanie hamowania.

Kontrolka ta jest uważana za dosyć "gorącą", a na forum Geigerzahler.de ostrzegają przed naruszeniem przepisów szwajcarskiego rozporządzenia o ochronie przed promieniowaniem z 26.04.2017 r., limitującego aktywność do 60 kBq. Generalnie dopóki nie otworzymy obudowy dozymetru jesteśmy zupełnie bezpieczni, a przy serwisowaniu miernika pamiętajmy, by źródło było w pozycji "zamkniętej" i dla pewności zwrócone w drugą stronę względem stanowiska pracy.

***

Zasilanie odbywa się z dwóch baterii R-20 (D) umieszczanych w zakręcanym pojemniku. Baterie wkładamy biegunem ujemnym w głąb pojemnika, choć otwór w dnie wydaje się być wręcz stworzonym dla bieguna dodatniego. Oznaczenie na korpusie jest jednak jednoznaczne:

Obudowa wykonana jest z grubego lakierowanego aluminium. Deklarowana gęstość powierzchniowa ścianek to 450-750 mg/cm2, za wyjątkiem folii okienka pomiarowego, mającej tylko 10 mg/cm2. Przyrząd jest wodoszczelny, a co więcej, powinien unosić się na wodzie (nie sprawdzałem).

Boczne panele obudowy przykręcone są do korpusu na cztery śruby z łbem imbusowym. Aby wyjąć cały układ elektroniczny dozymetru, wystarczy odkręcić pokrywę z prawej strony, tą z przełącznikami skrzydełkowymi.

Wówczas bez problemu wysuniemy "bebechy" z obudowy. Po jednej stronie umieszczono mechanizm napędu skali oraz liczniki G-M

Po drugiej mamy zaś płytkę drukowaną i komorę baterii:

Pomiędzy płytką drukowaną a blachą z licznikami G-M umieszczono mechanizm kontrolki. W położeniu spoczynkowym jest ona osłaniana grubą blaszką:

Przekręcenie przełącznika skrzydełkowego sprawia, że ramię kontrolki obraca się o 180 stopni - tutaj jest w połowie drogi:

W położeniu kontrolnym źródło znajduje się naprzeciwko liczników G-M, przy czym licznik od niższego zakresu jest osłonięty półkolistą grubą blaszką - kontrolka działa tylko na licznik od najwyższego zakresu:

Jeżeli rozbieramy ten dozymetr, to nie ma potrzeby odkręcania lewej pokrywy, gdyż do umieszczonych pod nią elementów będziemy mieli dostęp po wyjęciu modułu przykręconego do prawej pokrywy.

We wnętrzu schowane jest świadectwo okresowych wzorcowań tego dozymetru:

Przedstawia się następująco - jak widać po pierwszym, w 1970 r., gdy faktycznie skontrolowano skazania, następne wzorcowania były tylko potwierdzeniem sprawności:

Miernik ma dwa pasy nośne z elastycznego tworzywa sztucznego. Jeden jest regulowany, przewleczony przez boczne strzemiączka.

Drugi umieszczono na tylnej ściance i ma dwa otwory, pozwalające na przypięcie go do kołka w spodzie obudowy. Jeśli przypniemy go z użyciem otworu położonego bliżej końca, wówczas utworzy uchwyt, pozwalający na przesuwanie miernika nad skażoną powierzchnią.

W obudowie na lewym boku, patrząc od strony użytkownika, znajduje się schowek, mieszczący dodatkowe akcesoria.

Jest to blaszana puszeczka z bibułowymi filtrami i gwintowany plastikowy króciec z oprawką do tych filtrów.

Filtry te służą do osadzania skażeń, których aktywność następnie może być mierzone poprzez umieszczenie filtra na okienku pomiarowym dozymetru. Króciec zaś najprawdopodobniej nakręcano na urządzenie wytwarzające podciśnienie (pompa, sprężarka, odkurzacz). Akcesoria te rzadko pojawiają się w dostępnych na rynku egzemplarzach, zaś przeznaczenie schowka bywa przedmiotem spekulacji na forach.

Nie mam oryginalnej instrukcji obsługi, ale na stronie Muzeum Austriackiego Czerwonego Krzyża znalazłem taką oto ulotkę:

https://museum.roteskreuz-innsbruck.at/index.php/Exponat_des_Monats_03/2019

***

Czas na podsumowanie. Miernik ten, jakkolwiek bardzo solidnie wykonany i prosty w obsłudze, lepiej pozostawić do celów, dla jakich został zaprojektowany, czyli pomiarów wysokich poziomów promieniowania w sytuacjach awaryjnych. Obyśmy nigdy nie musieli wykorzystywać ostatniego zakresu. Oczywiście jeśli mamy do czynienia z silnymi źródłami promieniowania gamma, EMB3 doskonale się sprawdzi - ale są mniejsze i wygodniejsze przyrządy. Urządzenie to ma też wysoką wartość kolekcjonerską - w chwili pisania recenzji na eBay był tylko jeden egzemplarz za 250 euro: