Radiometr Victoreen Model 470 Panoramic

Amerykańska firma Victoreen (https://www.victoreen.com/) jest jednym z wiodących producentów profesjonalnego sprzętu dozymetrycznego. Do tej pory na blogu omawiałem przeznaczony dla obrony cywilnej model CDV-715, przy okazji przytaczając historię firmy, oraz laboratoryjny radiometr Victoreen 190. Dziś z kolei przedstawię Model 470 Panoramic. Jest to jeden z typowych przenośnych radiometrów z komorą jonizacyjną, mających charakterystyczną obudowę w kształcie pistoletu. Po raz pierwszy zastosowano ten układ w mierniku Victoreen "Cutie Pie" z 1947 r., a w Polsce był stosowany choćby w radiometrach RKL-60, RKLG-62 czy DK-3.

Detektorem promieniowania jest powietrzna niehermetyczna komora jonizacyjna wykonana ze styropianu o objętości 275 cm3, umieszczona w plastikowej osłonie ze zdejmowaną pokrywką. 

Gęstość powierzchniowa samej komory wynosi 17 mg/cm2, natomiast plastikowa osłona (ścianki i pokrywka) ma gęstość 500 mg/cm2. Według specyfikacji, komora bez osłony jest czuła nawet na promieniowanie alfa, ale dopiero od 8 MeV. Rejestruje też promieniowanie beta od 120 keV oraz gamma i rentgenowskie od 8 do 300 keV. 

Przy zamkniętej pokrywce komory zakres energii mierzonych kwantów gamma przesuwa się do 40 keV - 2 MeV. Wykres charakterystyki energetycznej z pokrywką i bez przedstawia się następująco:

https://assets.fluke.com/manuals/470A____omeng0000.pdf

Z kolei zależność kierunkowa w obu przypadkach wygląda tak:

Pokrywka komory ma na swojej zewnętrznej powierzchni "kontrolkę", zawierającą mniej niż 0,01 µCi zubożonego uranu.

Emisja jest tak "miękka", że nie przedostaje się przez plastik pokrywki i nie wpływa na pomiar, natomiast po obróceniu pokrywki i zbliżeniu do odsłoniętej komory jonizacyjnej daje odczyt między 0,6 a 1,5 mR/h. O samej "kontrolce" jeszcze wspomnę.

Pomiar odbywa się w jednostkach mocy dawki ekspozycyjnej (mR/h i R/h), radiometr może też zliczać łączną dawkę w mR. Zakres pomiarowy jest bardzo szeroki: 0,1 mR/h - 1000 R/h (1 µSv/h - 10 Sv/h). Podzielono go na 6 podzakresów:

• 0,1-3 
• 0,2-10
• 1-30
• 2-100
• 10-300
• 20-1000

Każdy z nich odnosi się zarówno do pomiaru w mR/h, R/h i mR, mamy więc łącznie 12 podzakresów pomiaru mocy dawki i 6 łącznej dawki. Podobny układ przełączania zakresów i funkcji zastosowano w radiometrze Robotron 27040 [LINK]

Wynik podawany jest na mikroamperomierzu o dwóch podziałkach: 0,1-3 skalowanej co 0,1 i 0,2-10 co 0,2:

Przyrząd obsługujemy za pomocą trzech pokręteł:

• function  - przełącznik trybu pracy (R/h, mR/h, mR)
• zero adj. (z przyciskiem set zero) - ustawianie wskazówki na zero
• range - włącznik zasilania, test baterii, przełącznik zakresów

W przedniej części chwytu pistoletowego znajduje się jeszcze czerwony przycisk chwilowy, włączający podświetlenie skali:

Skala jest podświetlana żaróweczkami, a podświetlenie jest dość delikatne:

Procedura uruchomienia miernika przedstawia się następująco:

• przekręcić pokrętło zakresów w pozycję batt. i sprawdzić, czy wskazówka jest na zielonym polu mikroamperomierza
• przekręcić pokrętło zakresu na 1000, a pokrętło trybu pracy na R/h
• trzymając wciśnięty przycisk zero adj. pokrętłem set zero nastawić wskazówkę na zero
• przekręcić pokrętło trybu na mR/h, w tym czasie miernik może pokazywać odczyt poza skalą, po czym powinien się uspokoić 
• po upłynięciu 1 minuty przełączyć przyrząd na zakres 3 mR/h
• miernik jest gotowy do pracy

Ustawianie zera można korygować w czasie pracy miernika, instrukcja informuje, że przy długiej pracy może nastąpić tzw. pływanie zera, zwłaszcza przy zmiennych warunkach środowiskowych (temperatura, wilgotność). 

Czułość radiometru przy zdjętej pokrywce komory jonizacyjnej jest dość dobra, miernik reaguje na większość "domowych" źródeł. Natomiast przy założonej pokrywce przyrząd reaguje tylko na silne emitery gamma, a przy tym dwukrotnie zaniża wynik (skala od DP-63A daje 2,5 mR/h):

Generalnie jest to przyrząd uniwersalny, który może mierzyć zarówno niskoenergetyczne, rozproszone promieniowanie rentgenowskie od aparatury RTG czy powstające w urządzeniach wysokonapięciowych, jak również wysokie energie i moce dawki np. przy radioterapii. Nie jest to jednak przyrząd do pomiaru bardzo niskich poziomów promieniowania - najniższy zakres, jak w wielu innych profesjonalnych miernikach, zaczyna się 1 µSv/h, czyli od dziesięciokrotności typowego tła.

Zerknijmy jeszcze na "kontrolkę", umieszczoną na zewnętrznej powierzchni pokrywki komory jonizacyjnej. Tak jak wspomniałem na wstępie, zawiera mniej niż 0,01 µCi zubożonego uranu. Jej emisja z trudem przebija się przez plastik pokrywki i praktycznie nie dociera do komory jonizacyjnej, odczyt z pokrywką i bez jest identyczny. Pomiary innymi miernikami wykazują znaczną przewagę "miękkiej' emisji nad twardą, która nieznacznie przekracza tło:

• ANRI Sosna: 0,19/53,88 µSv/h
• MKS-01SA1M: 
• tryb beta: 6500 rozp/min/cm
• tryb gamma (z klapką i bez): 0,71/72,4 µSv/h
• RadiaScan 701A:
• tryb beta: 5237 rozp/min/cm2 (łączny 6533,9)
• tryb gamma (z klapką i bez) 0,61/86,1 µSv/h
• Radex Obsidian:
• pomiar łączny: 4,32 µSv/h (druga strona: 0,27 µSv/h)
• pomiar selektywny: 0,4 µSv/h + 11500 rozp/min/cm2 (druga strona: 0,25 µSv/h + 254 rozp/min/cm2
• Raysid: 0,97 µSv/h (230 cps)

Podobną kontrolkę zastosowano w Victoreen 190, jednak o znacznie mniejszej aktywności z uwagi na dużo wyższą czułość tego miernika. Uran zubożony to uran naturalny pozbawiony izotopu U-235, który choć stanowi zaledwie 0,7 %, to odpowiada za większość aktywności.. Przede wszystkim emisja jest niskoenergetyczna i nie wymaga stosowania masywnych osłon. Poza tym z uwagi na bardzo długi czas połowicznego rozpadu U-238 (4,5 mld lat) mamy pewność, że aktywność nie ulegnie zmianie przez cały czas eksploatacji przyrządu. 

Zasilanie odbywa się z dwóch baterii R-20 (D) umieszczonych w chwycie pistoletowym oraz czterech baterii 22,5 V (oznaczenie firmy Everady: 505, IEC: 15F15, NEDA: 221), zamontowanych w korpusie radiometru. 

https://assets.fluke.com/manuals/470A____omeng0000.pdf

Baterie R-20 zasilają m.in. przedwzmacniacz i inne obwody radiometru. Wymieniamy je po odkręceniu dwóch małych śrubek trzymających pokrywkę w spodzie chwytu:

Przy zamykaniu komory pamiętajmy o włożeniu pokrywki w takiej pozycji, żeby styk na bocznej ściance zetknął się ze stykiem w chwycie:

Niestety pokrywkę można włożyć odwrotnie i radiometr nie będzie miał zasilania. 

Napięcie baterii R-20 możemy sprawdzić, przekręcając przełącznik zakresów w pozycję batt. 

Z kolei baterie 22,5 V zapewniają napięcie zbierające (-90 V), które wytwarza pole elektryczne w komorze jonizacyjnej. Pole to sprawia, że jony, powstałe w komorze pod wpływem promieniowania, są przyciągane przez ścianki komory oraz centralną elektrodę zbierającą, a wytworzony w ten sposób prąd jest mierzony przez elektronikę radiometru. Zbieranie jonów powinno się odbywać przy ich jak najmniejszej rekombinacji, zatem napięcie przyłożone do komory powinno być na tyle wysokie, że większość jonów skieruje się do elektrod zanim zdąży zrekombinować między sobą. Napięcie niezbędne do osiągnięcia określonej wydajności zbierania jonów zmienia się jako pierwiastek kwadratowy natężenia promieniowania dla danej geometrii komory. Zatem, ponieważ komora jest nasycona w 90% przy 1000 R/h i 90 V, potrzeba tylko około 50 V, aby uzyskać 90% nasycenia przy 300 R/h (pełnej skala przedostatniego zakresu). Dzięki temu przyrząd jest nadal całkiem użyteczny, szczególnie w zakresie mR/h, nawet jeśli napięcie zbierające spadło nawet o połowę swojego pierwotnego poziomu [cytuję za instrukcją]. 

Żywotność baterii 22,5 V określona została na minimum rok, a instrukcja zaleca jedynie sporadyczne sprawdzanie napięcia. Odbywa się ono przez wyjęcie umieszczonej poniżej skali plastikowej płytki z marką przyrządu i przełączenie mikroprzełącznika z lewej strony (przy wyłączonym zasilaniu). 

https://assets.fluke.com/manuals/470A____omeng0000.pdf

Miernik powinien pokazać 95% pełnego zakresu, a wartość pomiaru trzeba zanotować do celów porównawczych na przyszłość. Porównując wartości kolejnych pomiarów możemy ocenić pozostały okres przydatności baterii.

Wymianę baterii prowadzimy po odkręceniu pięciu śrubek mocujących przednią część obudowy (z komorą jonizacyjną) do głównego korpusu miernika.

Montując radiometr z powrotem, uważajmy, żeby nie przyciąć kabli między połówkami obudowy. Uważajmy też na osuszacz (pakiet z silikażelem), gdyż komora jonizacyjna jest bardzo wrażliwa na wilgoć. 

Producent zaleca przechowywanie radiometru w specjalnym pojemniku osuszającym (dry box) z silikażelem lub 100-watową żarówką.

Obudowa wyposażona jest w rozkładaną podpórkę, pozwalającą na stabilne postawienie dozymetru przy dłuższych pomiarach:

Gdy nie jest potrzebna, składamy ją do tyłu:

Radiometr jest solidnie wykonany, to w końcu profesjonalny sprzęt. Mój egzemplarz był nieco sfatygowany i wymagał przede wszystkim doczyszczenia z licznych naklejek i taśm klejących, jak również umocowania luźnych elementów wewnątrz. Wykruszony był też jeden z zaczepów, mocujących pokrywkę z kontrolką na froncie komory jonizacyjnej. 

W komplecie powinna znajdować się walizka transportowa - mój egzemplarz niestety jej nie ma, prezentuję więc zdjęcie od modelu 470A:

https://www.worthpoint.com/worthopedia/victoreen-model-470a-panoramic-138537281

Czas na podsumowanie. Przyrząd ma sporą czułość przy pomiarze z odsłoniętą komorą jonizacyjną, przy emisji gamma i beta jest ona porównywalna z licznikami okienkowymi (8 i 120 keV). Niestety przy pomiarze z zasłoniętą komorą wynik jest zaniżany, przynajmniej na początku zakresu. Niezaprzeczalnym plusem jest bardzo szeroki zakres pomiarowy, chyba najwyższy spośród przyrządów laboratoryjnych omawianych na blogu, choć lepiej byśmy nie mieli okazji testować końca zakresu. Niestety miernik jest wrażliwy na wilgoć, co stwarza konieczność odpowiedniego przechowywania. Ostatnią, ale istotną zaletą jest kontrolka, która jest "dyskretna" i zwykle nie jest usuwana w dostępnych egzemplarzach.

Plusy:

• bardzo szeroki zakres pomiarowy
• szeroki zakres energii mierzonej emisji gamma i beta
• kontrolka

Minusy:

• rozmiary i masa
• wrażliwość na wilgoć

***

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