Radiometr GEM-100

Prezentowany dziś radiometr jest przyrządem dosyć zagadkowym, gdyż nie ma o nim zbyt wielu informacji w internecie. Podejrzewam, że produkowała go brytyjska firma GEM Scientific (https://www.gemscientific.co.uk/), ale nie mam pewności Obecnie w ofercie firmy brak sprzętu dozymetrycznego, ale jest wyposażenie laboratoryjne oraz inny sprzęt pomiarowy (mierniki wilgotności, anemometry itp.).

GEM-100 mierzy aktywność powierzchniową emiterów alfa, beta i gamma za pomocą wysokoczułego okienkowego licznika G-M. Licznik umieszczony jest w zewnętrznej sondzie, połączonej spiralnym przewodem z pulpitem pomiarowym.

Okienko ma powierzchnię 19,6 cm2, jest pokryte odblaskową warstwą ochronną i osłonięte kratką o dużych okach (5,7 x 5,7 mm). 

Odległość okienka od kratki wynosi ok. 7 mm, co zmniejsza trochę wydajność pomiaru najsłabszego promieniowania. Jest ona bardziej oddalona niż w innych miernikach omawianych na blogu:

Mój egzemplarz ma świadectwo kalibracji, dzięki któremu znamy wydajność pomiaru promieniowania najważniejszych emiterów alfa, beta i gamma:

Jak widzimy, wydajność w większości przypadków jest wyraźnie wyższa niż dotychczasowego lidera, którym był Victoreen 190 z sondą 489-110D. Porównajmy chociażby ameryk-241 (38,3 vs 9 %), węgiel-14 (21,7 vs 4 %), chlor-36 (42,1 vs 19 %) czy cez-137 (35,8 vs 19 %). Z drugiej strony wydajność pomiaru emisji beta od strontu-90 pozostającego w równowadze z itrem-90 jest mniejsza: 39,8 vs 51 %. Tym niemniej jest to jeden z najczulszych dozymetrów, jakie przyszło mi testować na blogu.

Świadectwo podaje również współczynniki kalibracyjne, pozwalające przeliczyć częstość zliczania na aktywność powierzchniową w Bq/cm2 lub na częstość emisji powierzchniowej (SER, surface emission rate) z cm2. Co ciekawe, na liście współczynników pojawia się nikiel-65, którego brak w powyższym zestawieniu wydajności:

Aby uzyskać aktywność powierzchniową w Bq/cm2, możemy pomnożyć wynik cps przez współczynnik CFA albo podzielić go przez współczynnik Ar. Z kolei żeby uzyskać częstość emisji powierzchniowej (SER) w rozp/s/cm2, dzielimy wynik przez współczynnik Er. Różnica między tymi dwiema wartościami jest taka, że aktywność powierzchniowa w Bq/cm2 uwzględnia również cząstki, które padały pod takim kątem, że nie trafiły do detektora (1/2 wszystkich), zaś SER tylko te, które udało się zarejestrować. Stąd czynnik P (P factor), wynoszący 2 i stanowiący stosunek aktywności do SER.

 Więcej na temat samych współczynników w tym artykule - LINK.

Tyle o samym detektorze i jego czułości, przejdźmy do omawiania i testów tego miernika.

Radiometr pracuje w dwóch trybach:

• integrator (ratemeter) wyskalowany w cps (s^-1), z jedną, kilkusekundową stałą czasu
• przelicznik (scaler) z pięcioma czasami zliczania impulsów: 10, 50, 200, 1000 i 5000 s.

Tryb pracy i czas zliczania wybieramy za pomocą obrotowego pokrętła na przednim panelu. Powyżej niego są włączniki zasilania i dźwięku, a poniżej przycisk uruchamiania i resetowania przelicznika oraz przycisk zatrzymywania pracy przelicznika. 

Przy wybranym przelicznikowym trybie pracy (pokrętło na którejś z pozycji oznaczonych scaler) cały czas trwa praca miernika w trybie integratora (i słychać dźwięk impulsów, jeśli jest włączony). Dzieje się tak zarówno przed rozpoczęciem zliczania, jak i po jego zatrzymaniu, automatycznym lub ręcznym. Dzięki temu znamy orientacyjną aktywność źródła, które chcemy mierzyć i możemy wybrać odpowiedni czas pomiaru (lub zwiększyć odległość, jeśli aktywność jest bardzo duża i słyszymy "piłowanie" licznika na wysokiej częstości zliczania).

Czułość przyrządu jest bardzo wysoka, silnie reaguje na promieniowanie alfa od Am-241, wykrywa też promieniowanie hamowania od trytu z oświetlaczy trytowych. Do pomiaru słabszych źródeł zdecydowanie lepszy jest tryb przelicznika, gdyż integrator ma dość krótką stałą czasu, co skutkuje znacznymi wahaniami wyniku. Z kolei  w trybie przelicznika, przy długim czasie zliczania, można mierzyć naprawdę słabe i niskoaktywne źródła. Niestety z uwagi na oddalenie okienka od kratki ochronnej przyrząd ledwo reaguje na zegarki z trytowymi oświetlaczami - Inspector Alert i Victoreen 190, mające drobną kratkę bliżej samego okienka, mają tu jednak przewagę.

Przyjrzyjmy się przykładowym pomiarom w trybie przelicznika:

• Tło naturalne, mierzone na stalowej sztabce o grubości 18 mm:
• 19 imp./10 s (1,9 cps = 114 cpm)
• 47 imp./50 s (0,94 cps = 56,4 cpm)
• 196 imp./200 s (0,98 cps = 58,8 cpm)
• 959 imp./1000 s (0,959 cps = 57,5 cpm)
• 5401 imp./5000 s (1,06 cps = 63,6 cpm)
• Trytowy zegarek Carnival 1986:
• 15 imp./10 s (1,5 cps)
• 57 imp./50 s (1,14 cps)
• 215 imp./200 s (1,075 cps)
• 1058 imp./1000 s (1,058 cps)
• 5250 imp./5000 s (1,05 cps)
• Trytowy breloczek:
• 47 imp./10 s (4,7 cps)
• 202 imp./50 s (4,04 cps)
• 769 imp./200 s (3,845 cps)
• 4015 imp./1000 s (4,015 cps)
• 18923/5000 s (3,78 cps)
• Wyczerpana kontrolka Co-60 od SRP-68 (strona gładka/strona z pierścieniem):
• 29 imp./10 s (2,9 cps), 29 imp./10 s (2,9 cps)
• 125 imp./50 s (2,5 cps), 152 imp./200 s (3,04 cps)
• 549 imp./200 s (2,745 cps), 553 imp./200 s (2,765 cps)
• 2774 imp./1000 s (2,774 cps), 2659 imp./1000 s (2,659 cps)
• 13348 imp./5000 s (2,669 cps), 13480 imp./5000 s (2,696 cps)
• Budzik Ruhla Duoclock (wskazówka aktywna/nieaktywna): 162/51 (50 s)
• Szkiełko od zegara lotniczego (strona wewnętrzna/zewnętrzna): 608/51 (50 s)

• Inne słabe źródła przy czasie zliczania 10 s:

• granit - 55 imp.
• złota naklejka "odpromiennik" - 195 imp.
• czarna papierowa naklejka "odpromiennik" - 304 imp.
• plastikowa okragła naklejka "Quantum Shield" - 39 imp.
• naklejka "odpromiennik" z wizerunkiem microchipa - 43 imp.
• medalion "Sunflower" - 153 imp.
• medalion "Angel Wings" - 1187 imp.
• zielone szkiełko fi 36 mm z Aliexpress - 524 imp.
• plaster apatytu - 275 imp.
• saletra potasowa 50 g - 81 imp.
• związki potasu z popiołu drzewnego - 60 imp.
• kontrolka Sr-90 od MKS-01SA1M - 210 imp.
• wyeksploatowana kontrolka Co-60 od RK-67: 
• strona z "guzikiem" - 31 imp. 
• strona gładka - 26 imp.
• trynityt - 37 imp.
• latarka trytowa Betalight - 58 imp.
• breloczek trytowy - 40 imp.
• Am-241:
• przez kwadratową karteczkę biurową - 121 imp.
• przez kartkę A5 w kratkę - 145 imp.
• przez gazetę ("Wyborcza") - 184 imp.
• przez papier toaletowy Queen - 366 imp.
• przez cienki papier do drukarki - 117 imp.
• przez koszulkę A4 (matowa) - 130 imp.
• przez dwie ścianki woreczka strunowego 144 imp.
• przez jedną ściankę woreczka strudowego - 150 imp.
• przez podwójną torebkę śniadaniową - 401 imp.
• talerzyk z glazurą uranową "Gouda" fi 57 mm - 2066 imp.

Tak jak w przypadku innych dozymetrów, tryb przelicznika pozwala na dokładne pomiary porównawcze, zwłaszcza słabych źródeł, a także wykrywanie śladowej aktywności izotopów, szczególnie jak zastosujemy domek osłonny, ograniczający wpływ tła naturalnego.

Pracę w trybie przelicznika z czasem pomiaru 10 s można prześledzić na tym filmie:

Z kolei w trybie integratora miernik pracuje tak - jak widać czas reakcji na wzrost i spadek częstości impulsów jest bardzo szybki, niestety kosztem sporych wahań wyniku, zwłaszcza na początku zakresu:

W obu przypadkach do testów użyłem głównie słabych źródeł, aby niepotrzebnie nie przeciążać licznika i nie skracać jego żywotności. Zasada ta odnosi się również do innych wysokoczułych okienkowych liczników G-M, a także czułych liczników cylindrycznych (np. STS-6).

***

Zasilanie odbywa się z czterech baterii AA, umieszczonych w komorze pod spodem obudowy. 

UWAGA - dwie środkowe baterie mają taką samą polaryzację, choć w większości urządzeń montuje się je biegunami na przemian (łączenie szeregowe). 

Jeśli odruchowo je tak założymy, rozgrzeją się do bardzo wysokiej temperatury, a miernik może ulec uszkodzeniu! Pamiętajmy więc, by wkładać baterie zgodnie z oznaczeniami polaryzacji umieszczonymi wewnątrz komory.

Swoją drogą nie rozumiem sensu takiego rozwiązania, które stwarza poważne ryzyko uszkodzenia sprzętu i jest sprzeczne z ogólnie przyjętymi praktykami konstrukcyjnymi.

Poza tym minusem jakość wykonania jest bardzo wysoka, to w końcu sprzęt profesjonalny. Plastik jest solidny, dobrze spasowany, nic nie trzeszczy:

Sondę możemy nasadzić na jeden z dwóch czopów umieszczonych na krawędziach obudowy - bocznej i przedniej.

Pod spodem obudowy znajduje się rozkładana podpórka, pozwalająca na postawienie radiometru pod kątem względem podłoża:

W zestawie jest plastikowa walizka, zamykana na zatrzaski. 

Wewnątrz jest wyściełana gąbką, która jest wycięta dosyć niechlujne, choć pamiętano o wycięciach na wystające elementy radiometru:

Mój egzemplarz ma świadectwo wzorcowania, zleconego przez University of Warwick i przeprowadzonego w pracowni Instytutu Medycyny Marynarki, które omówiłem na początku wpisu.

Czas na podsumowanie. GEM-100 ma bardzo wysoką czułość nawet na słabe źródła, choć niektóre najsłabsze ledwie rejestruje z uwagi na oddalenie okienka licznika od kratki ochronnej. Będzie więc poważną konkurencją dla Inspector Alert czy Victoreen 190, ale ich całkowicie nie zastąpi. W trybie integratora może służyć do poszukiwania źródeł i szybkiej identyfikacji "świecących" obiektów, zaś tryb przelicznika przyda się przy pomiarach porównawczych, jak również przy słabszych źródłach. Szkoda tylko, że czasy zliczania nie są prostymi wielokrotnościami 60 sekund. Do wad można zaliczyć brak regulacji stałej czasu (fabryczna jest dość krótka), a także grożące pomyłką nietypowe ustawienie baterii. Tym niemniej, przyrząd jest bardzo ciekawą i użyteczną konstrukcją, która przyda się szczególnie do długotrwałych pomiarów słabych źródeł, również w domku osłonnym obniżającym tło. Małe wymiary i masa czynią go również użytecznym w terenie, należy jednak zadbać o odpowiedni futerał, a także zabezpieczenie przed skażeniami oraz uszkodzeniem, szczególnie okienka.

Plusy:

• bardzo wysoka czułość na większość najsłabszych źródeł
• tryb przelicznika
• dźwięk impulsów aktywny również w trybie przelicznika, nawet przy zatrzymanym pomiarze
• solidne wykonanie
• małe wymiary i masa

Minusy:

• okienko licznika bardzo oddalone od kratki ochronnej
• czasy zliczania impulsów nie są prostymi wielokrotnościami 60 s
• brak regulacji stałej czasu
• nietypowe ułożenie baterii w komorze, grożące pomyłką

Jeśli spotkaliście się już z tym przyrządem albo macie informacje dotyczące producenta, dajcie znać w komentarzach!

***

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