Lampka Emergency Light z glazurą uranową

Dzięki uprzejmości Mrs. Terris z forum kolekcjonerów szkła uranowego (i innych świecidełek) mogę przedstawić to targowe znalezisko, kupione za przysłowiowego dolara.

Jest to lampka podłączana do kontaktu, ze stykami typowymi amerykańskiej sieci (dwa płaskie, jeden trochę większy). 

Nalepka na spodniej części jasno precyzuje przeznaczenie: oświetlenie awaryjne dla łazienek i sal chorych (emergency light, works on 110 volts AC or DC current, for bathrooms, sick rooms). 

Część nalepki znajduje się pod przezroczystą taśmą klejącą, ale po powiększeniu można odczytać jeszcze jeden niepełny wyraz ...rooms i na końcu etc, kończące wyliczenie pomieszczeń, w których można stosować tą lampkę:

Parę słów o amerykańskiej energetyce. Napięcie sieci 110 V stosowano w USA od początków elektryfikacji w 1882 r. Taką wartość przyjęto dość arbitralnie, posiłkując się też argumentem o bezpieczeństwie. Był to zarówno prąd stały (DC), którego orędownikiem był Edison, jak i zmienny (AC), popierany przez Westinghouse'a. Po ostrej wojnie zwolenników obu systemów (War of currents) ostatecznie zwyciężył prąd zmienny, jako łatwiejszy do transformowania i przesyłania na duże odległości, choć instalacje prądu stałego nadal stosowano w ograniczonym zakresie. W okresie międzywojennym napięcie sieci stopniowo rosło do 113, 115 i 117 V. Równolegle zaimplementowano stosowane w Europie napięcie 220 V, ale tylko do urządzeń o wyższym poborze prądu. Po II wojnie światowej w USA przyjęto napięcie 117 V. Formalnie w 1954 r. American National Standard Institute ostatecznie zdefiniował standard 120 V wraz z dopuszczalnymi odchyleniami.  Jednak w wielu regionach USA nadal stosowano 110 V aż do lat 60. XX w. [LINK]. 

Jak widać, podana na nalepce wartość napięcia sieci umożliwi nam jedynie przybliżone datowanie tej lampki. Przydałby się jakiś katalog wyrobów elektrotechnicznych z tamtych lat, ewentualnie archiwalne zdjęcia z ówczesnych szpitali.

Przyjrzyjmy się bliżej samej lampce. Cylindryczny korpus wykonany jest z ceramiki pokrytej żółtawą, lub raczej żółtokremową glazurą uranową. Długość ok. 2 cali (5 cm):

Średnica ok. 1,5 cala (3,8 cm):

W środku znajduje się oprawka do miniaturowej żarówki, samej żarówki niestety brak:

Nieznany jest też typ żarówki (wolframowa, świetlówka, neonówka), aczkolwiek z racji przeznaczenia podejrzewam jakieś źródło "zimnego" światła - tradycyjna żarówka zbytnio nagrzewałaby korpus:

Jak widać na zdjęciach, glazura dochodzi tylko do pewnej części wnętrza oprawki, dalej w głębi jest surowy porcelit.

Glazura wykazuje luminescencję w ultrafiolecie, ale tylko o długości fali 365 nm, zaś kolor świecenia przypomina odmianę szkła uranowego, tzw. szkło chryzoprazowe (mleczne zielone) i wazelinowe (mleczne białe):

Ultrafiolet o długości fali 390 nm powoduje tylko rozjaśnienie glazury - kolejne podobieństwo ze szkłem chryzoprazowym i wazelinowym:

Zajrzyjmy jeszcze do wnętrza - ultrafiolet ładnie pokazuje, gdzie kończy się glazura i zaczyna surowy porcelit:

I wreszcie to, co nas najbardziej interesuje, czyli promieniowanie. Lampka została zmierzona przy pomocy dozymetru GQ GMC-300S i dała odczyt do 89 cpm przy tle naturalnym mierzonym w samochodzie 11-17 cpm. Obecność związków uranu możemy więc uznać za potwierdzoną, zarówno na podstawie promieniowania, jak i luminescencji. 

Pani Terris gratuluję ciekawego znaleziska i dziękuję za udostępnienie zdjęć! Przedmiot jest ciekawy z wielu względów, przede wszystkim z uwagi na zastosowanie jasnej glazury uranowej na wyrobie elektrotechnicznym (zwykle stosowano czarną, prezentowaną wielokrotnie na blogu - LINK). Cenna jest również zachowana oryginalna nalepka, informująca o przeznaczeniu lampki. 

Jeśli trafiliście na podobne przedmioty lub chcielibyście uzupełnić powyższy wpis, np. o datowanie wyrobu albo rodzaj zastosowanej żarówki, dajcie znać w komentarzach!

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo 

Radiometr KRB-1

Miernik ten jest bliźniaczą konstrukcją z KDG-1, omawianym w 2020 r. [LINK], od którego różni się tylko głowicą sondy i wyskalowaniem. Obudowa pulpitu pomiarowego, układ elektroniczny, źródło zasilania, przedłużka sondy i futerał są identyczne. W odróżnieniu jednak od KDG-1, który przede wszystkim mierzy promieniowanie gamma, zaś emisję beta jedynie indykuje, KRB-1 jest przeznaczony wyłącznie do pomiaru skażeń emiterami beta i to w bardzo szerokim zakresie od 10 do 10 mln rozp/min/cm2. Pełna nazwa przyrządu to radiometr do pomiaru beta-skażeń powierzchni KRB-1 (Радиометр для измерения бета-загрязнённости поверхностей КРБ-1).

Pozostałe mierniki z tej rodziny to KDA-1 z sondą scyntylacyjną do pomiaru skażeń alfa oraz KDN-2 ze scyntylacyjną sondą neutronową w kulistym moderatorze.

Przyrządy te są jednak bardzo rzadkie, zaś KRB-1 co jakiś czas pojawia się na rynku wtórnym, głownie na eBay, dwa razy spotkałem się z nim też na naszym Allegro.

Przyjrzyjmy się więc temu miernikowi, gdyż konstrukcja jest bardzo ciekawa.

Detektorami promieniowania są dwa okienkowe liczniki G-M:

• SI-8B dla pierwszych trzech zakresów (10-100, 100-1.000, 1.000-10.000 rozp/min/cm2)

• SI-19BG dla kolejnych trzech zakresów (10.000-100.000, 100.000-1000.000, 1000.000-10.000.0000 rozp/min/cm2)

Liczniki umieszczone są jeden za drugim w spodniej części korpusu sondy:

Przyjrzyjmy się tym detektorom. SI-8B, znany choćby z sondy od RK-100, jest pełnowymiarowym okienkowym licznikiem G-M typu pancake o średnicy 65 mm, powierzchni 33 cm2 i gęstości powierzchniowej 5-7 mg/cm2.

Specyfikacja:

• napięcie pracy: 360-440 V
• nachylenie plateau: 0.3 %/V
• długość plateau: min. 80 V
• maksymalna częstość zliczania: 3400 cps
• wydajność pomiaru promieniowania beta: 50-85 %
• bieg własny: < 2 cps
• amplituda impulsu napięciowego: 20 V
• nachylenie charakterystyki prądowo-napięciowej: nie więcej niż 1.25 %/V
• czas martwy: 160 µs
• czułość: 350-500 cps/µR/s dla Co-60
• maksymalna ekspozycja (przez 1 minutę): 300 R/h
• średnica zewnętrzna: 80 mm
• wysokość: 31 mm
• masa: 93 g

Drugi licznik to miniaturowy SI19BG z okienkiem o średnicy zaledwie 4 mm i dużo mniejszej gęstości powierzchniowej okienka, pozwalającej rejestrować również cząstki alfa.

Niestety w światowych zasobach internetu trudno natrafić na jego pełną specyfikację. Udało mi się znaleźć tylko te wyrywkowe dane, które częściowo odnoszą się do nowszej wersji, oznaczonej SI-19BG-M:

• napięcie pracy:  360-440 V
• zakres energii mierzonego promieniowania: 60 kev - 2 MeV
• nachylenie plateau: 0.3%/V
• maksymalne natężenie robocze: 18.2 µA
• maksymalna częstość zliczania: 1000-1500 cps
• maksymalna ekspozycja: 900 R/h
• wydajność pomiaru promieniowania beta: 50-85%
• bieg własny:  0,16 cps
• długość: 20 mm
• średnica zewnętrzna: 9,2 mm
• masa: 4 g

Litera M dodana na końcu nazwy w radzieckim nazewnictwie oznacza zwykle modernizację.

Na sondę można założyć filtr, odcinający promieniowanie beta. Jest to blacha z chromowanej stali o grubości 2 mm.  

Filtr jest mocowany za pomocą dwóch sprężynujących blaszek, które wchodzą w wycięcia na bokach korpusu sondy.

Jeśli filtr nie jest używany, możemy go zamocować na wierzchu sondy, dzięki dodatkowemu zestawowi wycięć. Niestety zatrzaski te pracują dość opornie i moim zdaniem mocowanie filtra powinno być rozwiązane inaczej (przegub?), szczególnie że podczas pracy będziemy go często zakładać i zdejmować.

KRB-1 jest wyskalowany w rozpadach na sekundę z centymetra kwadratowego. Skala ma jedną podziałkę liniową od 5 do 100, z podziałkami co 5.

Odpowiada ona najniższemu zakresowi, na wyższych stosujemy odpowiednie mnożniki, podane na pokrętle wyboru zakresów. Co ciekawe, przyrząd nie ma skali dla pomiaru promieniowania gamma, choć po zakryciu liczników filtrem będzie mierzył tylko to promieniowanie. Dałoby się nawet go wyskalować w jednostkach mocy dawki, ale nie takie jest jego przeznaczenie. 

Tyle tytułem wstępu, przejdźmy do obsługi. Przyrząd włączamy ustawiając pokrętło zakresów na pozycji "WKL", a po upływie minuty, kiedy rozgrzeją się kondensatory, przekręcamy na położenie "ust.nulja" i potencjometrem z boku obudowy ustawiamy wskazówkę na zero. Następnie po przekręceniu przełącznika zakresów w położenie "prob.pit." odbywa się test zasilania - wskazówka powinna znaleźć się na prawo od trójkącika pośrodku skali. Jeśli akumulatorki mają zbyt niskie napięcie, wymieniamy je. KRB-1 oryginalnie zasilany był akumulatorkami niklowo-kadmowymi, których nie można rozładowywać poniżej pewnego poziomu i instrukcja wielokrotnie na to zwraca uwagę.

Po wykonaniu w/w czynności należy jeszcze sprawdzić wskazania za pomocą dołączonego do zestawu powierzchniowego źródła kontrolnego. 

Mniejszy licznik testowany jest na zakresie 10^4 (1.000-10.000 rozp/min/cm2) i odczyt powinien się zgadzać z podanym w karcie badania przyrządu. Większy licznik sprawdzamy na zakresie 10^2, zbliżając źródło na 15-30 cm, wskazówka powinna przekroczyć połowę skali (500 rozp/min/cm2).

Po całej tej procedurze możemy przystąpić do pomiarów. Zakładamy filtr na okienko, włączamy zakres 10^5 i po 100 s nastawiamy wskazówkę na zero, aby odjąć tło gamma. Zdejmujemy nakładkę, zbliżamy sondę do badanej powierzchni i po 100 s odczytujemy pomiar. Jeśli po zdjęciu filtra wskazówka nie wychyla się lub nie przekracza 0,1 skali, włączamy niższy zakres i powtarzamy procedurę z odejmowaniem tła. Jako miarodajny odczyt należy przyjąć średnią arytmetyczną z 5 pomiarów, przeprowadzonych w odstępie 30 sekund. Odstęp między kolejnymi pomiarami wymagany jest też podczas kalibracji.

Powyższa procedura, zalecająca pomiar od bardzo wysokiego zakresu, zakłada użycie miernika podczas konfliktu jądrowego i ma na celu uniknięcia przeciążenia, jeśli mierzony poziom skażeń okazałby się bardzo wysoki. W warunkach amatorskich, przy słabych źródłach, możemy zacząć od najniższego zakresu. Jeśli nasz obiekt emituje tylko miękkie promieniowanie (glazura uranowa), możemy pominąć odejmowanie pomiaru gamma, który w tym przypadku obejmuje tylko tło naturalne, sięgające dwóch pierwszych podziałek skali. Co innego w przypadku źródeł z silniejszą dominantą emisji gamma, która niekiedy sięga połowy łącznego pomiaru (farby radowe, minerały uranu). Potencjometr służący do ustawiania zera ma dosyć duży zakres regulacji, aczkolwiek czasem różnica między emisją gamma i beta jest tak duża, że nawet po odjęciu pomiaru gamma przy pomiarze beta dochodzi do przekroczenia zakresu pomiarowego. 

Taka sytuacja występuje np. przy siateczkach Auera mierzonych na I zakresie - pomiar gamma sięga 70 na skali, potencjometrem odejmiemy go, ustawiając wskazówkę znów na zero, jednak po zdjęciu filtra okaże się, że pomiar beta przekroczy zakres.

Jak przedstawia się czułość KRB-1? Licznik SI-8B ma dość grube okienko, zdecydowanie za grube, aby mierzyć promieniowanie alfa, szczególnie że jest umieszczone za dodatkową cienką folią. Reaguje za to na niskoenergetyczne promieniowanie beta i gamma, w tym kwanty o enegii 59 keV od Am-241. Z kolei licznik SI-19BG, obsługujący wyższe zakresy, bez problemu rejestruje cząstki alfa, co nietrudno stwierdzić za pomocą testu z kartką papieru:

Jest tylko jeden problem - powolny czas reakcji. Ustalanie się wyniku na najniższych zakresach zajmuje 200 s (!), zaś na wyższych 100 s. Jest to więc miernik do POMIARU skażeń, a nie ich WYKRYWANIA, czyli wiemy, że dana powierzchnia jest skażona i tylko musimy ustalić, jak bardzo. 

W przypadku poszukiwania czas reakcji jest na tyle powolny, że przeoczymy źródło promieniowania, chyba że będzie bardzo aktywne. Podczas testów poukładałem na ziemi kilka targowych "świecidełek" a następnie usiłowałem je "wykryć". Przy szybkim prowadzeniu sondy miernik nie zdążył zareagować, zaś przy wolnym wzrost odczytu był minimalny, nawet przy bardzo aktywnej ceramice z glazurą uranową czy płaskorzeźbie z torowanego szkła. Na szkło uranowe, nawet o dużej powierzchni (wazon przerobiony na lampkę) miernik nie reagował wcale. Zastanawiam się, czy zmniejszenie stałej czasu mogłoby pomóc, gdyż sam mikroamperomierz ma bardzo szybki czas reakcji, co widać przy ustawianiu zera. Zaletą ospałej reakcji tego radiometru jest trudność przekroczenia zakresu - nawet przy bardziej aktywnych źródłach wynik przyrasta na tyle powoli, że zdążymy zmienić zakres na wyższy.  

Mikroamperomierz charakteryzuje też pewna bezwładność, nawet po odsunięciu źródła wynik jeszcze przez chwilę rośnie, a przy silniejszych źródłach może sięgnąć nawet końca zakresu.

***

KRB-1, podobnie jak KDG-1, nie ma wyjścia słuchawkowego i w sumie trudno się dziwić, oba przyrządy nie służą do pomiarów niskich poziomów promieniowania pod kontrolą słuchu. Na szczęście gniazdo słuchawek można dorobić, o ile oczywiście chcemy modyfikować ten rzadki i zabytkowy miernik.

W tym celu potrzebna będzie mała przystawka z jednym tranzystorem, podłączona do obwodów radiometru jak na powyższym schemacie. Dla osób niechcących ingerować w miernik można rozważyć sprzęgnięcie indukcyjne, stosowane w latach PRL-u w amatorskich przystawkach głośnomówiących do telefonów (ówczesne przepisy zabraniały włączania galwanicznego w obwód aparatu telefonicznego).

***

Radiometr zasilany jest z trzech cylindrycznych akumulatorków Ni-Cd, umieszczonych w charakterystycznym zasobniku. Możemy je zastąpić zwykłymi bateriami AA, tylko trzeba je przedłużyć za pomocą kilku podkładek. Drugą opcją jest użycie pojedynczego akumulatorka 3,7 V i odpowiednie zwarcie styków pozostałych komór.

Pobór prądu jest znaczny (45 mA bez obecności źródła promieniowania, 55 mA przy pomiarze).

KRB-1 jest przenoszony w charakterystycznym futerale z czarnego tworzywa sztucznego. Nie jest to guma, tylko sztywne tworzywo. 

Futerał zamykany jest na zamek z dwoma ryglami, które musimy ścisnąć, aby otworzyć. 

Dodatkowo korpus miernika przykręcony jest jedną śrubą na spodzie obudowy. 

Miernik w futerale jest przenoszony na dwóch pasach z brezentu, stosowanych również w przyrządach serii DP-5 czy SRP-68.

W razie potrzeby możemy użyć pojedynczego pasa, przypiętego do obu karabińczyków. Taki układ, zastosowany w moim egzemplarzu, pozwala na wygodne trzymanie pulpitu pomiarowego równolegle do ziemi i bardzo ułatwia odczyt.

KRB-1 przechowywany był w solidnej uszczelnianej metalowej skrzyni, w której zarówno pulpit, jak i sonda mocowane są sztywnymi obejmami:

Umożliwia ona bezpieczne przewożenie przyrządu różnymi środkami transportu i chroni go od uszkodzeń. Szczególnie wrażliwa jest sonda z uwagi na obecność delikatnych liczników okienkowych, a także fakt, że jej głowica przymocowana jest sztywno do przedłużki, bez możliwości odgięcia do poziomu, celem zmniejszenia wymiarów. 

W komplecie z dozymetrem był zapas 6 akumulatorków, pozwalający na złożenie 3 pakietów zasilających przyrząd, jak również części zapasowe i narzędzia:

Pełen wykaz zawartości skrzyni z radiometrem wraz z miejscami ich mocowania:
 

Lista obejmuje:

• akumulatorki (6 szt.)
• sonda
• źródło kontrolne
• pierścienie
• uszczelki 
• sprężyna
• ekran sondy (2 szt.)
• pulpit pomiarowy 
• licznik SI8B (2 szt.)
• licznik SI19BG (2 szt.)
• podkładki

***

Na koniec jeszcze porównajmy KRB-1 z KDG-1 - tak jak wspomniałem we wstępie, mierniki różnią się praktycznie tylko wyskalowaniem i głowicą sondy.

Czas na podsumowanie. Miernik ma duży potencjał, który niestety, przez specyfikę konstrukcji, nie jest w pełni wykorzystany. KRB-1 byłby idealnym przyrządem do poszukiwania źródeł w terenie, gdyby nie wyjątkowo powolny czas reakcji, przez który przeoczymy większość znalezisk, poza tymi najbardziej aktywnymi. Skrócenie stałej czasu powinno pomóc w tej kwestii. Pewną wadą jest też brak wyjścia słuchawkowego, które na szczęście można dorobić. Sam przyrząd jest też niewygodny w przechowywaniu - jeśli nie mamy oryginalnej skrzyni, to sonda będzie narażona na uszkodzenie.

Jeśli spotkaliście się z tym przyrządem albo macie pomysł na wyeliminowanie jego wad, dajcie znać w komentarzach!

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo 

Radiometr scyntylacyjny SRP-2 (polski)

Nazwa SRP-2 kojarzy się  najczęściej z radzieckim radiometrem z lat 60., występującym pod dodatkową nazwą "Kristall", stosowanym w prospekcji geologicznej (wyszukiwaniu złóż na podstawie poziomu promieniowania). Przyrząd ten omawiałem na blogu w 2020 r. [LINK]. Mało kto jednak wie, że nazwę SRP-2, ale bez dodatkowego oznaczenia, nosił również polski radiometr, opracowany przez Biuro Urządzeń Techniki Jądrowej na początku lat 60. 

Przyrząd przeznaczony jest do pomiaru promieniowania gamma oraz neutronów szybkich i termicznych - w zależności od użytego scyntylatora. Obsługiwany jest pokrętłami na przednim panelu oraz na sondzie:

• pulpit:
• przełącznik główny 
• przełącznik "liczenie" (stała czasu, dwie wartości)
• potencjometr regulacji żarzenia (katalog z 1963 r. - napięcia anodowego)
• sonda:
• przełącznik zakresu pomiaru
• potencjometry skalowania poszczególnych zakresów
• potencjometr regulacji czułości.

Miernik występuje w dwóch katalogach Aparatura jądrowa - informator techniczny, wydanych przez BUTJ w 1961 i 1963 r. W pierwszym z nich przyrząd wyróżnia się dużym mikroamperomierzem, zajmującym znaczną część przedniego panelu:

Drugi katalog, z 1963 r., prezentuje już odmienną wersję, podejrzewam, że po wprowadzeniu zmian technologicznych w toku produkcji seryjnej. Sonda nie uległa dużym modyfikacjom, ale na pulpicie zmieniono rozmieszczenie przełączników i zastosowano inny mikroamperomierz - nieco mniejszy, bez śrub mocujących w narożnikach:

Porównanie obu wersji - w nowszej przełącznik stałej czasu przesunięto w lewy dolny róg, zaś pokrętło regulacji żarzenia na prawą stronę, między gniazdo kabla sondy a gniazdo słuchawek, "przełącznik główny" został w lewym górnym rogu:

Specyfikacje w obu katalogach są dość skąpe w szczegóły, opis skupia się na zasadzie działania detektora scyntylacyjnego i poszczególnych obwodach elektronicznych radiometru. Występują też pewne rozbieżności pomiędzy nimi, a niektóre dane występują tylko w nowszym katalogu. Porównanie prezentuje się następująco (w nawiasie katalog z 1963 r.):

• zakresy pomiarowe: b.d. (0-50 cps, 0-250 cps, 0-750 cps)
• stała czasu: 30/15 s (20/10 s)
• zakres temperatur pracy: -20 - +40 st. C (-10 - +35 st. C)
• wilgotność względna: 98 % (90%)
• hermetyczność sondy: do 2 m głębokości zanurzenia
• czas pracy na jednym komplecie baterii: 25 h przy pracy 8 h na dobę

• lampa w zasilaczu WN dla fotopowielacza: 1S4(1L33)
• mikroamperomierz: b.d. (50 µA)
• lampy normalizatora: 2x 1S5

• średnica sondy: 70 mm
• wymiary sondy z rączką: b.d. (90 x 560 mm)
• długość kabla sondy: 2,5 m
• wymiary pulpitu w futerale: b.d. (125 x 145 x 215 mm)
• wymiary walizki z miernikiem: b.d. (160 x 260 x 650 mm)

• ciężar radiometru w walizce:  b.d. (ok. 7 kg)
• ciężar sondy:  b.d. (2,4 kg)
• ciężar pulpitu w futerale: b.d. (1,8 kg)

Do niedawna nie dysponowałem fotografiami miernika w akcji, ale w albumie CLOR 1957-2017 Kronika i wspomnienia występuje razem ze swym radzieckim imiennikiem, co pozwala na prześledzenie różnic:

Polski SRP-2 ma dozymetrysta 1. z prawej (sonda bez rozsuwanego uchwytu, duży mikroamperomierz znany z wczesnej wersji), zaś radziecki SRP-2 Kristall widzimy u dozymetrysty 2. z lewej (rozsuwany uchwyt, później przejęty przez SRP-68).

SRP-2 nie był jedynym przenośnym miernikiem scyntylacyjnym, w omawianym okresie produkowano również radiometr RUG-1 i monitor II/32, zaś nieco później - RUG-3. 

Przyrządy te wspomniałem we wpisie o zapomnianych dozymetrach [LINK]. Wszystkie stanowią ciekawy rozdział w polskiej produkcji sprzętu dozymetrycznego, szczególnie że później nie opracowywano podobnych konstrukcji - pewnym substytutem były radiometry serii RUST z sondami scyntylacyjnymi SSU-3.

Jeżeli ktoś z Was dysponuje danymi technicznymi polskiego SRP-2 - lub jeszcze lepiej egzemplarzem - proszę o kontakt przez formularz bloga!

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo 

Moneta napromieniowana neutronami

Szukając na eBay'u dozymetrów neutronowych natrafiłem na ofertę monety dziesięciocentowej (dime) zapieczętowanej w pudełeczku z podpisem American Museum of Atomic Energy - neutron irradiated.

https://www.ebay.com/itm/124824634807?

Postanowiłem zbadać temat. W roku 1949 powstało American Museum of Atomic Energy (obecnie American Museum of Science and Energy). Zlokalizowane zostało w Oak Ridge, miasteczku utworzonym na potrzeby Projektu Manhattan. Znajdowała się tam maszyna do napromieniowywania monet (coin irradiator) którae służyła do pewnej ciekawej demonstracji. Zwiedzający muzeum mogli dać dziesięciocentową monetę, aby przez kilka sekund została poddana działaniu strumienia neutronów ze źródła zawierającego antymon-164 i beryl-9. W źródle tym kwanty gamma z antymonu-164, o energii 1,69 MeV, uderzały w berylową tarczę, powodując emisję neutronów o energii 0,024 MeV. Neutrony te były spowalniane do energii termicznej (1-100 meV) przez wodny moderator, a następnie napromieniowywały włożoną monetę.

Miss Universe otrzymuje napromieniowaną monetę w 1966 r.
https://www.orau.org/health-physics-museum/collection/medals/irradiated-dimes.html

Moneta stawała się radioaktywna, co można było potwierdzić za pomocą dozymetru. Moc dawki nie była duża, porównywano ją do zegarka z farbą radową, a w dodatku promieniowanie zanikało, zanim zwiedzający zdążył opuścić muzeum. Wytłumaczenie było proste: dziesięciocentówki były wykonane ze stopu srebra (90% i miedzi (10%). Srebro ma dwa naturalne, niepromieniotwórcze izotopy. Jeden to Ag-107 (51,8 %), drugi Ag-109 (48,2 %). Oba ulegały aktywacji w strumieniu neutronów, dając odpowiednio Ag-108 (t1/2=2,42 min) i niewielką ilość Ag-108m (t1/2=400 lat) oraz Ag-110 (t1/2=24,6 sec) z małą domieszką Ag-110m (t1/2=250 dni). Oba te izotopy (Ag-108 i 110) rozpadają się do stabilnych izotopów, głównie kadmu-108 i 110, w znacznie mniejszym procencie palladu-108 i 110.

https://sciencedemonstrations.fas.harvard.edu/presentations/neutron-activation-silver

Ponieważ przyjmuje się, że po upłynięciu 10 okresów półrozpadu izotop praktycznie zanika, nietrudno obliczyć, że po 24 minutach zanikowi uległa cała aktywność Ag-108, zaś już po 4 minutach zanikła aktywność Ag-109, od którego to pochodziła większość promieniowania, emitowanego przez aktywowaną monetę. Oba wspomniane izotopy rozpadają się głównie przez rozpad beta minus, zatem przenikliwość emitowanego promieniowania jest niska. Nawet przy noszeniu takiej aktywowanej monety w portfelu większość cząstek beta zostanie zatrzymana przez ścianki i pozostałe monety. Eksperyment był więc całkowicie bezpieczny, a jednocześnie pozwalał obrazowo zilustrować aktywację neutronową. Pomijam tutaj śladowe ilości izotopów Ag-108m i 110m.

Stop monetowy zawierał jeszcze miedź, złożoną z izotopów Cu-63 (66%) i Cu-65 (33%), które ulegały aktywacji do Cu-64 (t1/2=12 h) i Cu-65 (t1/2= 5 min), jednak udział promieniowania od nich był bardzo mały. 

https://www.sanumismatics.org.au/exonumia/souvenir-1950-dime-irradiated-at-oak-ridge-graphite-reactor/

Szacuje się, że około miliona monet poddano tej procedurze. Z biegiem lat źródło antymonowo-berylowe zastąpiono plutonowo-berylowym, a w końcu amerykowo-berylowym: izotopy te są emiterami cząstek alfa, nie wymagają więc grubych osłon, mają też dłuższy czas połowicznego rozpadu (Pu-239 - 24,11 tys. lat, Am-241 - 432,2 lata). Antymon-124 miał czas połowicznego rozpadu 60 dni, wymagał więc częstej aktywacji w reaktorze jądrowym, zaś promieniowanie gamma o energii 1,69 MeV wymagało grubych osłon. 

Napromieniowywanie monet stosowano w latach 1949-1967. W 1964 r. zmieniono materiał z którego wykonywano monety - srebro zastąpiono niklowaną miedzią. Przez pewien czas po wymianie pieniędzy Muzeum skupowało od banków monety dziesięciocentowe i selekcjonowało spośród nich srebrne, aby jeszcze przez pewien czas móc prowadzić pokazy. Trudno ustalić moment zakończenia tych praktyk, przyjmuje się zwykle rok 1967, choć możliwe, że monety napromieniowywano jeszcze na początku lat 70. [LINK]

Napromieniowywane monety, dostępne na rynku antykwarycznym, różnią się wzorem i rokiem wybicia - tutaj starsza, z 1944 r.

https://www.dealswins.com/detail/385385666433

Maszyna do napromieniowywania czasem była zabierana w trasę na różnego rodzaju pokazy. Przykładem takiej "wycieczki" może być międzynarodowa wystawa New York World's Fair z 1964 r. Napromieniowane wówczas monety dostarczano w niebieskich holderach:

https://www.infinitycoins.com/Products/194664-us-10--irradiated-silver-roosevelt-dime--new-york-worlds-fair.aspx

Holdery te nie były pieczętowane, zatem nie ma pewności, że umieszczona w nich moneta faktycznie przeszła napromieniowanie, aczkolwiek z uwagi na całkowity rozpad powstałych wówczas izotopów nie ma to praktycznego znaczenia. 

Napromieniowywanie neutronami srebra jest nadal stosowane w szkołach wyższych jako obrazowy eksperyment, przedstawiający aktywację neutronową. Zalecany czas napromieniowywania wynosi 5-10 minut przy użyciu źródła radowo-berylowego 20,7 mCi o wydajności 3,2*10^5 neutronów na sekundę. Zamiast monet stosowana jest srebrna folia, a pokaz odbywa się pod kontrolą spektrometru. 

https://sciencedemonstrations.fas.harvard.edu/presentations/neutron-activation-silver

Czas na podsumowanie. Monetę przedstawiłem w charakterze ciekawostki, jak przykład oryginalnych metod popularyzacji wiedzy z fizyki jądrowej w latach 50. i 60. XX wieku. Jednocześnie chciałbym przestrzec przed kupowaniem tych monet w celach dozymetrycznych - cała aktywność dawno już wygasła, za wyjątkiem resztek Ag-108m, których zarejestrowanie, jeśli w ogóle jest możliwe, wymaga wysokoczułych detektorów oraz domków osłonnych, eliminujących wpływ tła naturalnego. 

Jeśli spotkaliście się z tymi monetami w praktyce albo natrafiliście na inny ciekawy przykład prezentacji działania promieniowania, dajcie znać w komentarzach!

***

Zachęcam też do wspierania bloga, zarówno pośrednio, poprzez zakup dozymetrów [LINK], jak i bezpośrednio, przez Patronite lub BuyCoffeeTo