Radiometr Belenus-1

 Dzięki uprzejmości Czytelnika mogę zamieścić recenzję miniaturowego radiometru z licznikiem okienkowym, nazwanego Belenus-1. Oddaję głos recenzentowi:

Radiometr BELENUS-1

Radiometr ten jest już kolejnym urządzeniem zbudowanym przez Karola - konstruktor znany choćby z radiometru SCMD-1, czy UDR-1, oraz UDAR-1.

Na wstępie niniejszej recenzji chciałbym wyjaśnić - urządzenie zostało zmodyfikowane na moje potrzeby. Domyślnie radiometr wyświetla wynik pomiaru w µGy/h a nie CPM. 

Szczegóły w dalszej części. Przyjrzyjmy się najpierw samej konstrukcji. Urządzenie ma wymiary ok. 7 cm x 6,2 cm x 3 cm. Masa to 93 g.

Obudowa została wykonana z czarnego tworzywa sztucznego, a przedni panel z białego, co według mnie ładnie kontrastuje z resztą. Spasowanie jest na dobrym poziomie, nic nie trzeszczy i nie skrzypi.

Na przednim panelu mamy niewielki wyświetlacz, włącznik, oraz port USB typu C.

Na prawej ściance znajdziemy panel z aluminium osłaniający okienko mikowe licznika. Posiada on 13 otworów o średnicy 3 mm każdy. 

Mamy również przesuwaną osłonę wykonaną z blachy aluminiowej o grubości 1 mm, dodatkowo osłoniętej od spodu folią ołowianą o grubości 0,25 mm. Pełni ona rolę filtra gamma, oraz zabezpiecza licznik przed uszkodzeniem.

Obudowa jest skręcona od spodu 2 wkrętami.

Radiometr wykorzystuje licznik G-M Philips ZP1400, występujący również pod nazwami 1854 i MX-147. Ma on okienko mikowe o gęstości powierzchniowej ok. 2-3 mg/cm². 

Katodą licznika jest jego cylindryczna obudowa, wykonana ze stopu żelaza i chromu - gęstość powierzchniowa 250 mg/cm².

https://www.ebay.com/itm/365117266204

Przelicznik CPS na mGy/h (dla Cs-137) wygląda następująco:

Pełna specyfikacja - https://lampes-et-tubes.info/rd/ZP1400.pdf

Tyle w kwestii detektora, przejdźmy do omawiania samego dozymetru.

Domyślnie urządzenie ma następujące stałe czasowe:

• poniżej 0.25 µGy/h - 60 s,
• poniżej 1 µGy/h - 30 s,
• poniżej 5 µGy/h - 15 s,
• poniżej 10 µGy/h - 10 s,
• poniżej 50 µGy/h - 6 s,
• poniżej 100 µGy/h - 4 s,
• powyżej 100 µGy/h - 2 s. 

Jak twierdzi konstruktor: "Radiometr oblicza także wyniki dla stałych czasowych: poniżej 0.25 µGy/h 20 s, poniżej 1 µGy/h 8 s, poniżej 5 µGy/h 4 s, poniżej 10 µGy/h 2 s, powyżej 1 s i jeśli wynik z dłuższą stałą czasową różni się bardziej niż 3-krotnie od tego z krótszą to robi podmianę na wartość z tej krótszej. Dzięki temu szybciej reaguje na duże zmiany."

Co do samego zakresu pomiarowego oddajmy ponowne głos konstruktorowi:

"Pomiar promieniowania gamma odbywa się w jednostkach µGy/h (tożsamych z µSv/h dla prom. gamma), po przekroczeniu wartości 500 µGy/h wyświetlany wynik miga co oznacza przekroczenie zakresu pomiarowego. Miernik będzie dalej mierzył, ale powyżej tej wartości odczyt będzie mniej miarodajny."

Ja zdecydowałem się na wyświetlanie wyników pomiarów w surowych jednostkach CPM. Dla gammy 1 µGy/h to ok. 125 CPM (według konstruktora). Oczywiście projektant przewiduje możliwość dostosowania się do wymagań kupującego - trzeba jednak o tym go poinformować przed zakupem. 

Minusem jest to, że nie możemy tego zrobić z pozycji samego urządzenia. Jest to jednak pewnego rodzaju kompromis między rozmiarem, ceną a konfiguracją przyrządu.

Stałe czasowe ustawione w testowanym egzemplarzu wyglądają następująco:

• 0-1000 CPM (240 s),
• 1000 - 10 000 CPM (60 s),
• powyżej 10 000 CPM (15 s).

Na wynik na najniższym zakresie musimy czekać aż kilka minut, jednak zyskujemy bardzo na precyzji pomiaru. Przykładowo u mnie pomiar tła wynosi 15 CPM. Fluktuację nie przekraczają na ogół +/- 2 CPM. Jeżeli zależy nam na precyzji, wybierzmy dłuższe stałe czasowe, jeśli na szybkości i dynamice niższe. Kto nie czuje się sam na siłach niech poprosi o to projektanta - na pewno znajdzie jakiś kompromis.

Nim przejdziemy do samych pomiarów, warto wspomnieć o sposobie zasilania samego urządzenia. Odpowiada za nie ogniwo litowo-polimerowe o pojemności 500 mAh. Postanowiłem jednak sam to przetestować.

Na wyświetlaczu widzimy aktualną wartość napięcia akumulatora. Po spadku napięcia poniżej 2,5 V urządzenie się automatycznie wyłączyło. W tym momencie rozpocząłem ładowanie. Wykorzystałem do pomiarów miernik USB UM24. 

Od 2,5 V do 3 V prąd ładowania wynosił tylko 0,02 A, po osiągnięciu 3 V rozpoczęło się właściwe ładowanie prądem 0,21 A. Cały proces zajął 3 godziny i 4 minuty. Zmierzona pojemność to 550 mAh. W praktyce nie powinniśmy dopuszczać do spadku napięcia ogniwa poniżej 3 - 3,2 V. Zakończenie ładowania sygnalizuje zapalenie się diody na kolor niebieski. 

W celu wydłużenia żywotności akumulatora możemy oczywiście odłączyć ładowanie przy napięciu 4,1 V. Ładować możemy z dowolnej ładowarki od telefonu, powerbanku, czy portu USB w komputerze.

Czas na najważniejszą część - pomiary. Oprócz wartości na wyświetlaczu o pomiarze informuje nas migająca dioda, niestety zabrakło sygnalizacji dźwiękowej. W urządzeniu brakuje również ważnej funkcji, jaką jest dawkomierz.

Na zdjęciu poniżej widzimy kolejno od lewej: dźwignię od przełącznika AZS (Ra-226), kontrolkę od DP-66 (Sr-90), źródło z czujki dymu (Am-241).

Następnie: medalion ze szkła uranowego (U-238), medalion energii skalarnej (Th-232), elektroda wolframowa WT20 175 mm x 4,8 mm (Th-232).

Pomiary zostały wykonane z otwartą osłonką i z zamkniętą, oraz w niektórych przypadkach na powierzchni panelu przedniego - poniżej przykład z elektrodą wolframową ułożoną równolegle do osi licznika.

Wszystkie przedmioty starałem się umieszczać jak najbliżej okienka pomiarowego - z większymi było trudniej, jak z tym wazonikiem z polewą uranową:

Uzyskane wyniki pomiarów* wyglądają następująco:

• Przełącznik AZS (Ra-226)
• Na wierzchu - 2040 CPM 
• Osłonka zamknięta - 3050 CPM
• Osłonka otwarta - 47500 CPM
• Kontrolka od DP-66 (Sr-90)
• Na wierzchu - 325 CPM
• Osłonka zamknięta - 500 CPM
• Osłonka otwarta - 80000 CPM
• Czujka dymu (Am-241)
• Na wierzchu - 167 CPM
• Kartka - 830 CPM
• Osłona zamknięta - 64 CPM,
• Osłona otwarta - 98000 CPM
• Elektroda wolframowa WT20 175 mm x 4,8 mm (Th-232)
• Na wierzchu - 128 CPM
• Osłonka zamknięta - 97 CPM
• Osłonka otwarta - 140 CPM
• Wazonik z polewą uranową (U-238)
• Osłonka zamknięta - 49 CPM
• Osłonka otwarta - 1320 CPM
• Medalion ze szkła uranowego (U-238)
• Osłonka zamknięta - 17 CPM
• Osłonka otwarta - 40 CPM
• Medalion energii skalarnej (Th-232)
• Na wierzchu - 100 CPM
• Osłonka zamknięta - 87 CPM
• Osłonka otwarta - 235 CPM

* Od powyższych wartości należy odjąć 15 CPM - promieniowanie tła.

Jak widzimy radiometr jest bardzo czuły na emisję alfa od ameryku 241, byłby jeszcze bardziej, gdyby nie ograniczenie samej średnicy otworów w aluminiowym panelu bocznym. Jest to jednak podyktowane koniecznością ochrony delikatnego okienka mikowego. Nie miałem możliwości przeprowadzić testów z użyciem Pu-239 i Pu-238 które to stosowano w dawnych konstrukcjach polskich czujników dymu firmy Polon-Alfa.

Osłonka z boku dodatkowo znacznie efektywniej osłabia promieniowanie gamma Am-241 (0,059 MeV) niż panel przedni ze względu na obecność cienkiej (0,25 mm) warstwy ołowiu (duża liczba atomowa). 

W przypadku elektrody wolframowej zawierającej tor (ok. 1 gram Th-232) efekt jest znacznie mniej widoczny ze wzglądu na znacznie wyższą energię promieniowania gamma pochodzącą od produktów jego rozpadu, oraz samą geometrię pomiaru. Widzimy dodatkowo większy udział emisji beta w przypadku medalionu z torem - jest to spowodowane tym, że wolfram ze względu na dużą gęstość i liczbę atomową efektywniej absorbuje emisję beta niż ceramiczny spiek z którego wykonano medalion.

Dla strontu-90/itru-90 osłonka zatrzymuje ok 99,4% promieniowania beta. Jest to wartość zadowalająca w dobie dzisiejszych dozymetrów, które nawet jej nie posiadają.

***

Czas na podsumowanie: w  cenie ok. 800 zł trudno znaleźć kompaktowy radiometr z okienkiem mikowym umożliwiającym detekcję cząstek alfa. GAMMA-SCOUT posiadający bardzo podobny licznik GM kosztuje ponad 3 razy tyle, a jego jakość wykonania i spasowania obudowy przy tym nie uchodzi za najlepszą.

Zalety i wady

Plusy:

• dobra jakość wykonania i kompaktowe wymiary,
• możliwość detekcji cząstek alfa,
• praktyczny filtr gamma,
• niska cena w porównaniu do innych urządzeń z licznikiem posiadającym mikowe okienko pomiarowe,
• współczesny standard ładowania USB-C,
• zadowalający zakres pomiarowy.

Minusy:

• brak możliwości konfiguracji z pozycji urządzenia,
• brak sygnalizacji dźwiękowej,
• brak dawkomierza.

Radiometr możemy nabyć tutaj: https://allegrolokalnie.pl/oferta/radiometr-dozymetr-belenus1-licznik-geigera-zp1400-z-okienkiem-mikowym-qzw

Recenzja: Sylwester Górski