Sonda scyntylacyjna LS-3

Sprzęt dozymetryczny produkowany w Polsce można umownie podzielić na cztery generacje. Generacja zerowa obejmuje przyrządy z końca lat 50. i początku 60., gdy przemysł jądrowy dopiero raczkował, a mierniki i ich wyposażenie wytwarzano metodą rzemieślniczą w tzw. gospodarstwach pomocniczych wyższych uczelni [LINK]. Równolegle pod koniec lat 50. powstała pierwsza generacja, czyli wyroby fabryczne, produkowane przez Zakład Doświadczalny Biura Urządzeń Techniki Jądrowej w małych seriach. Były to radiometr kieszonkowy RK-60 i RK-63, indykator RIK-59, mikrorentgenometr medyczny MR-59, a także radiometry uniwersalne RUS-4 i RUS-5. Do tych ostatnich przyrządów powstała cała rodzina sond:

• licznikowa beta-gamma LGM-2 (12 x STS-5/BOB-33 lub 3 x STS-6) - 50 szt.
• scyntylacyjna LS-1 (scyntylator alfa 12 cm2 z możliwością wymiany)
• scyntylacyjna LS-3 (scyntylator alfa 120 cm2) - 15 szt.
• licznikowa LP-2 z licznikiem proporcjonalnym RZP-40 o powierzchni 100 cm2
• okienkowa LGO-1 (4 liczniki okienkowe 4 mg/cm2)
• okienkowa LGO-5 (3 liczniki okienkowe) - 50 szt.
• okienkowa LGO-7 (7 liczników okienkowych) - 50 szt.

Wszystkie były podłączane do radiometrów za pomocą kabla wielożyłowego z wtykiem o maksymalnie 9 pinach (zwykle wykorzystywano tylko 5). Doprowadzały one osobno wysokie napięcie i zasilanie przedwzmacniacza, a w LGO-7 dodatkowo obsługiwały układ gaszący, niezbędny przy 7 licznikach. Później wraz z radiometrem RUS-5a i RUST-1 wprowadzono podłączenie na jeden przewód koncentryczny, opracowując odpowiednie sondy LGO-5a, LGM-5a i LS-5a - tą generacje uważam za przejściową. Opracowany wówczas standard z wtykiem koncentrycznym stał się obowiązującym w drugiej generacji, powstałej pod koniec lat 60. Obejmowała ona rodzinę sond SSA/SSU/SGB i radiometry RUST-2 oraz URL-1. Tyle tytułem wstępu i systematyki.

Dzięki uprzejmości Czytelnika mogę przedstawić sondę LS-3. Jest to powierzchniowa sonda scyntylacyjna ze scyntylatorem ZnS(Ag), służąca do pomiaru skażeń emiterami alfa przy jednoczesnej niewrażliwości na tło gamma. 

Można ją uznać za pierwowzór SSA-1P, aczkolwiek obie sondy mają wspólny tylko scyntylator. Opracował ją zespół pod kierunkiem Z. Jagielskiego w 1962 r., a wykonano tylko 15 sztuk. 

Detektorem promieniowania jest okrągły scyntylator ZnS(Ag) o średnicy całkowitej 125 mm i użytecznej 115 mm co daje powierzchnię czynną 104 cm2. Scyntylator przykryty jest ochronną folią mylarową (wówczas zwaną "Melinex") i osłonięty aluminiową kratką o kwadratowych oczkach. 

Oryginalna folia była bardzo zniszczona, zatem zastąpiono ją folią od SSA-1P, z przyklejoną papierową papierową kratką o sześciokątnych oczkach, która miała amortyzować nacisk metalowej kratki w tej sondzie.

Scyntylator wraz z kratką jest zamocowany w obudowie za pomocą moletowanego pierścienia, odkręcanego ręką, zamiast pojedynczych śrubek na obwodzie, jak w SSA-1P.  Ułatwia to szybką wymianę scyntylatora lub folii, ale jednocześnie stwarza ryzyko niedokładnego dokręcenia.

Scyntylator jest sprzężony optycznie z fotopowielaczem typu M12FS35. Oznaczenie to odczytujemy:

• M - pomiary ilościowe alfa i beta
• 12 - liczba dynod,
• F - fotokatoda przednia,
• S - fotokatoda antymonowo-cezowa (SbCs) typu S11,
• 35 - średnica fotopowielacza w mm

W sondzie znajdują się jeszcze dzielniki napięcia dla fotopowielacza oraz lampowy przedwzmacniacz na lampie ECC-85. Te dwa obwody umieszczono na wspólnej podstawce po obu stronach gwintowanego pierścienia, łączącego obie części sondy. 

Jak chcemy wymontować fotopowielacz, odkręcamy część ze scyntylatorem, przytrzymując pierścień i ostrożnie wysuwamy tylną część korpusu. 

Fotopowielacz zabezpieczony jest rękawem z czarnej folii oraz pierścieniem z gąbki, amortyzującym wstrząsy - na zdjęciu częściowo zsunięty celem ukazania dynod fotopowielacza.

Gdy potrzebujemy dostępu do przedwzmacniacza, odkręcamy tylną część obudowy, znowu przytrzymując pierścień.

Sam przedwzmacniacz:

Cały układ elektroniczny po wymontowaniu z obudowy prezentuje się następująco:

Podłączenie do radiometru odbywa się przez wtyk o 5 pinach, z których jeden jest większy, gniazda na pozostałe 4 piny są puste. 

Wtyk sondy i gniazdo radiometru RUS-5, fot. Adam http://qann.wikidot.com/rus5

Taki wtyk sprawia, że sonda w stanie oryginalnym będzie współpracować tylko z radiometrami RUS-4 i RUS-5, ewentualnie z innymi konstrukcjami z tego okresu.

Jeśli chcemy używać jej z nowszymi przyrządami, to musimy dokonać przeróbki. Mamy dwie opcje:

• Standard 70, czyli osobno wysokie napięcie i osobno zasilanie przedwzmacniacza wraz z sygnałem, po takiej przeróbce podłączymy sondę do urządzeń w tym standardzie oraz do radiometrów URL i URS
• jeden przewód (system RUST), ale wymaga to przeróbek dzielnika napięcia do fotopowielacza, zaś pojedynczy przewód rodzi dodatkowe problemy (pojemność, odbicia falowe), rozwiązanie to jest dość prymitywne, ale dzieki niemu podłączymy sondę do radiometrów RUST, UDR, UDAR, a możliwe, że i do monitorów EKO-C/s i RKP-2, mających gniazdo koncentryczne do sondy SSA-1P.

Schemat oryginalnego lampowego przedwzmacniacza:

Sonda ma aluminiowy korpus o średnicy 85 mm - rozmiar jest przypadkowy, przy średnicy fotopowielacza 35 mm sonda mogłaby być znacznie cieńsza. Korpus jest pokryty szarą emalią, typową dla sond z tej generacji. Później zastosowano średnicę 65 mm i białą emalię, ten standard pozostał w użyciu do dziś. Jak widać podobieństwa do SSA-1P są minimalne (typ i rozmiar scyntylatora).

Blaszana tabliczka znamionowa, zamocowana na nity, sygnowana jest przez Zakład Doświadczalny Biura Urządzeń Techniki Jądrowej. Samo Biuro mieściło się w Warszawie, jednak Zakład Doświadczalny uruchomiono przy bydgoskich zakładach radiowych "Eltra", gdzie na początku produkowano sprzęt dozymetryczny. Zakład Doświadczalny, przed powstaniem BUTJ, podlegał warszawskiemu Instytutowi Tele- i Radiotechnicznemu.

O sondzie LS-3 jest bardzo mało danych w zachowanej literaturze. Udało mi się tylko uzyskać informację, że produkcja ograniczyła się do 15 szt. Sonda nie jest wymieniona w katalogu Aparatura jądrowa - informator techniczny (1961) przy omawianiu sond współpracujących z radiometrem RUS-4, gdyż nie była jeszcze wówczas opracowana,. Z kolei w Aparaturze... wydanej w 1963 r. pojawia się wśród sond przeznaczonych do radiometru RUS-5, obok LGO-7 i LGM-2. Opis jest skromny, ogranicza się do podania rodzaju scyntylatora i fotopowielacza oraz powierzchni czynnej.

Jeżeli chodzi o właściwości użytkowe, to LS-3 jest praktycznie tożsama z SSA-1P - wykrywa emisję alfa przy bardzo małej wrażliwości na tło gamma, dzięki czemu możemy dokonać selektywnego pomiaru, i to z większą wydajnością niż w przypadku licznika G-M. 

Omawiany egzemplarz ma nawet wykonany w epoce napis flamastrem: 130 imp/min = 1,16*10^-5 µCi/cm2 (0,4292 Bq/cm2). Dla porównania, sonda SSA-3P również mająca scyntylator ZnS(Ag), tylko kwadratowy 20x20 cm z tą samą folią "Melinex" wykrywała skażenie plutonem-239 od poziomu 5*10^-6 µCi/cm2 (0,185 Bq/cm2). Podana na sondzie wartość jest zatem raczej poziomem odniesienia niż graniczną czułością sondy.

***

Prezentowany egzemplarz jest na sprzedaż - cena 800 zł, osoby zainteresowane zapraszam do kontaktu przez formularz bloga.