Komory mgłowe Wilsona typu dyfuzyjnego wymagają wydajnego chłodzenia swej spodniej części, aby zapewnić odpowiednią różnicę temperatur w stosunku do górnej, ogrzewanej części, co pozwala na uzyskanie pary przesyconej. Do chłodzenia można wykorzystać suchy lód lub odpowiednie moduły chłodzące, np. ogniwa Peltiera. Komorę chłodzoną suchym lodem omawiałem niedawno [LINK], dziś chciałbym przedstawić komorę drugiego typu.
Autorem projektu jest Czytelnik bloga (pozdrowienia!). Oddaję głos Autorowi:
Czytelnik Piotr (pozdrowienia!) podesłał bardzo ciekawy projekt komory mgłowej. Komora ta, pozwalająca na śledzenie śladów cząstek elementarnych, jest jednym z najbardziej spektakularnych narzędzi do demonstracji promieniowania, mogę powiedzieć, że moim ulubionym. Prezentowana komora jest komorą dyfuzyjną, chłodzoną suchym lodem. Zapraszam do lektury!
Fot 1. Styropianowy box jako pojemnik na suchy lód.
Dozymetr Eco Deyi DY003 jest jednym z najbardziej zaawansowanych przyrządów dozymetrycznych, dostępnych na Aliexpress. Testowałem go w 2024 r. i zebrał u mnie wysokie noty, niestety nie udało mi się wówczas opisać współdziałania przyrządu z aplikacją Home Assistant [LINK]. Miernik, tak jak i inne przetestowane, trafił na sprzedaż. Kupił go Krzysztof (pozdrowienia!) i postanowił uzupełnić wpis o współpracę z HA. Następnie opublikowany tekst zweryfikował kolega Gutek (dzięki!) Oddaję głos Autorowi!
.jpg)
Od jakiegoś czasu zacząłem bawić się Home Assistantem (dalej HA) i rozbudowywać go w miarę potrzeb i możliwości. Poza kilkoma pomiarami energii elektrycznej; zużycia gazu; temperatur w pomieszczeniach; pogody na zewnątrz i sterowaniem oświetleniem wpadłem na pomysł dodania dawki promieniowania radioaktywnego jako kolejny element nauki HA i rozbudowy systemu. No i fajnie szukamy dozymetru, który najchętniej współpracuje z TUYA. Już po kilku chwilach współpracy z wujkiem Google trafiłem na dobrze znany mi blog prowadzony przez Łukasza z informacją, której szukałem. Dozymetr Eco Deyi DY003 z Aliexpress współpracuje z TUYA. Super, szukamy „gdzie kupić”. Sprawdziłem na mandaryńskiej platformie zakupowej dostępność i ceny, ale przypomniałem sobie, że Łukasz wyprzedaje dozymetry które zakupił do testów oraz opisał na blogu. Tak się pięknie złożyło, że oczywiście właśnie ten dozymetr miał na sprzedaż. Zamiast kupować w Azji kupuję od Łukasza i czekam na przesyłkę.
Większość źródeł, z którym ma do czynienia dozymetrysta amator, emituje promieniowanie beta i niskoenergetyczne gamma (szkło uranowe, ceramika z glazurą uranową), niekiedy z małą domieszką twardej emisji gamma (siatki Auera, medaliony Quantum Pendant). Do przechowywania tych obiektów wystarczą słoiki czy blaszane puszki po cukierkach, papierosach lub ciasteczkach. Czasami jednak trafi się obiekt o silniejszej emisji - minerał, kompas, zegarek - który może wymagać skuteczniejszej osłony.
Ponieważ wydajność osłabienia promieniowania gamma wzrasta wraz z liczbą atomową pierwiastka użytego na osłonę, zatem w ochronie radiologicznej najczęściej stosuje się takie metale, jak żelazo, ołów, rtęć, czy uran. Palmę pierwszeństwa dzierży ołów: ma wysoki ciężar właściwy (11,4 g/cm3) a jednocześnie jest metalem pospolitym, o niskiej temperaturze topnienia (327,5 st. C), który można dowolnie kształtować przez odlewanie, prasowanie, wiercenie, frezowanie itp. Ołów ma też wady - przede wszystkim jego powierzchnia jest porowata, przez co trudno ją odkazić, wymaga więc lakierowania, jeśli chcemy mieć powierzchnię łatwo zmywalną. Takie rozwiązanie zastosowano np. w ołowianej blaszce na klapce filtra dozymetru ANRI Sosna.
Trafiła w moje ręce kultowa już książka Janusza Wojciechowskiego Nowoczesne zabawki - elektronika w domu, pracy, szkole. Jest to piąte wydanie (pierwodruk 1962), uzupełnione i poprawione m.in. w oparciu o listy czytelników, zgłaszających problemy i uwagi do zaprezentowanych konstrukcji.
Książkę oddano do druku w 1973 r. i wydano rok później. Spośród licznych układów elektronicznych, niekiedy bardzo zaawansowanych, zwróciłem uwagę na trzy przyrządy dozymetryczne, opisane w rozdziale 17.7:
Dzięki uprzejmości Czytelnika mam możliwość przedstawienia detektora iskrowego, wykrywającego cząstki alfa.
Zasada działania jest prosta. Jedną elektrodą jest metalowa płytka, a drugą kilka bardzo cienkich drutów lub siatka druciana w odległości 1-2 mm. Do elektrod przyłożone jest wysokie napięcie (4-5 kV), bliskie napięciu przebicia. Cząstka alfa jonizując powietrze powoduje przeskok iskry między płytką a drutami.
 |
| https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=SO6HfyUHrbk |
Detektor wykrywa tylko cząstki alfa, gdyż mają one wyjątkowo wysoki potencjał jonizacyjny w porównaniu z cząstkami beta i kwantami gamma.
Radiometry scyntylacyjne SRP-68 występowały w dwóch wersjach - nowszej, produkowanej po 1984 r., omawianej przeze mnie na blogu w 2021 r. [LINK] i starszej, powstałej w latach 70., którą przedstawię w niniejszym wpisie.
Oba przyrządy są miernikami scyntylacyjnymi, przeznaczonymi do precyzyjnych pomiarów promieniowania gamma, głównie podczas prospekcji geologicznej.
System modułowej aparatury dozymetrycznej Standard 70 był przeze mnie dwukrotnie omawiany na blogu. Najpierw pokrótce przedstawiłem zestaw znany jako ZAPKS-1 wraz ze skrótowym wyszczególnieniem modułów [LINK], następnie zaś przetestowałem "cyfrowy zestaw zliczający" i trochę szerzej opisałem moduły systemu [LINK]. Teraz pozostała mi do omówienia sonda współpracująca z urządzeniami Standardu 70 znana jako "sonda scyntylacyjna uniwersalna SSU-70-2".
Opracowano ją w 1971 r. jako SSU-70, a następnie zmodernizowano do wersji SSU-70-2. Modernizacja objęła płytkę przedwzmacniacza, gdzie dodano przełącznik wzmocnienia 1x i 5x, a także zmieniono rozmieszczenie elementów. Od strony wizualnej sondy różnią się tylko pierścieniem łączącym dwie części obudowy - starsza wersja ma czarny, nowsza chromowany.
Jedne z Czytelników bloga przesłał mi dokumentację skonstruowanego przez siebie miernika stężenia radonu, wykorzystującego komorę jonizacyjną. Oddaję głos Autorowi:
Samodzielna budowa
urządzenia do pomiaru narażenia od radonu w powietrzu.
Kilka lat termu natknąłem się na stronę https://www.theremino.com/en/ zawierającą m. in. informacje na temat pomiarów promieniowania jonizującego. Zainteresowały mnie dwie kwestie – wygodne oprogramowanie do akwizycji danych eksperymentalnych, Theremino Geiger, wstępnie skonfigurowane do użytku z szeregiem sensorów promieniowania (https://www.theremino.com/wp-content/uploads/files/Theremino_Geiger_V6.7.zip).
https://www.theremino.com/files/IonChamberV7/Radon_IonChamber_ENG.pdf
wraz z budową odpowiedniego
detektora
https://www.theremino.com/files/IonChamberV7/Radon_IonChamberV7_Construction_ENG.pdf
https://www.theremino.com/files/IonChamberV7/Radon_IonChamberV7_Electronics_ENG.pdf
Ze względu na, wydawałoby się, prostotę detektora będącego w istocie rodzajem komory jonizacyjnej, zdecydowałem się na budowę.
Dozymetr Master-1 był do niedawna tanim, prostym dozymetrem promieniowania gamma, stanowiącym często pierwszy miernik w rękach dozymetrysty-amatora. Przyrząd miał niestety wiele wad, opisywanych przeze mnie w odnośnej recenzji [LINK]. Obecnie coraz rzadziej pojawia się na rynku wtórnym, zaś jego rolę przejęły niskobudżetowe mierniki z Aliexpress. Poczciwy Master-1 doczekał się za to ciekawej modyfikacji, czyniącej z niego indykator promieniowania, przydatny przy poszukiwaniu szkła uranowego. Przeróbki dokonał Czytelnik bloga (pozdrowienia!), który podesłał opis wraz ze zdjęciami. Oddaję głos Autorowi:
Ten dozymetr w wykonaniu fabrycznym rzeczywiście jest mało przydatny, ale niewielka modyfikacja polegająca na odwinięciu z tuby folii ołowianej i polietylenowej, wycięciu w obudowie z ABSu rewizji w miejscu tuby i zaklejenie rewizji taśmą kaptonową wystarczy, żeby stał się rewelacyjnym wykrywaczem na pchlich targach szkła uranowego, które emituje głownie słabe promieniowanie beta.
Szkło uranowe, jak zresztą większość gatunków szkła, może ulec rozbiciu. Niekiedy kupujemy już uszkodzony wyrób, który jest na tyle cenny, że staramy się go posklejać, oczywiście jeśli odnaleźliśmy większość elementów (zwykle ich brakuje). Czasem, co najgorsze, do uszkodzenia dojdzie w transporcie do domu (na ostatniej prostej…) bądź też podczas eksponowania, użytkowania lub pomiarów.
Szkło na szczęście można kleić, choć wymaga to pewnej wprawy
i dokładności. Do tej pory nie miałem okazji do klejenia szkła uranowego,
gdyż albo kupowałem nieuszkodzone, albo w uszkodzonym brakowało elementu, który
mógłbym skleić.
Raz jeden trafił mi się kieliszek z nóżką osobno, który bezproblemowo skleiłem klejem kontaktowym typu "Kropelka" i służy do dziś. Nigdy jednak nie rozbiłem żadnego wyrobu. Do czasu.
Przeciętnej urody kieliszek, z resztkami domowego wina, stał na stole, na plecionej macie ze sztucznego włókna. Sprzątając ze stołu, potrąciłem go - przewrócił się na bok i połowa czaszy stłukła się na kawałki.
Spintaryskop to urządzenie wykorzystujące ekran scyntylacyjny do obserwacji cząstek alfa. Uderzenia cząstki alfa w ekran powoduje mikroskopijny błysk światła (scyntylację), które po przystosowaniu wzroku do ciemności można zliczać pod lupą. Na tej samej zasadzie działają detektory scyntylacyjne, tylko zamiast lupy i ludzkiego oka wykorzystują fotopowielacz, wzmacniający błyski światła, następnie zliczane przez układ elektroniczny.
Spintaryskop wynalazł William Crookes w 1903 r., obserwując świecenie ekranu pokrytego siarczkiem cynku pod wpływem promieniowania emitowanego przez próbkę bromku radu. Przez przypadek rozlał radioaktywny materiał, a z uwagi na wysoki koszt radu, próbował odzyskać jak najwięcej tej substancji. Obserwował więc ekran pod mikroskopem w poszukiwaniu drobinek bromku radu. Zauważył wówczas pojedyncze błyski, powstające w wyniku zderzeń cząstek alfa z siarczkiem cynku. Przedtem bowiem, gdy na ekran działał gęsty strumień cząstek alfa emitowany przez całą próbkę, błyski od każdego zderzenia zlewały się w jedną poświatę. Gdy zaś źródłem była niewielka drobina, można było rozróżnić poszczególne błyski. Pod wpływem tej obserwacji Crookes skonstruował urządzenie przeznaczone do obserwowania i zliczania cząstek alfa. W tej konstrukcji igła pokryta radem umieszczona była przed ekranem scyntylacyjnym, który był obserwowany od przodu, zatem połowa promieniowania radu trafiała w ekran, a połowa w drugą stronę, poprzez soczewkę prosto do oka obserwatora:
 |
| Przekrój spintaryskopu Crookesa na ilustracji z 1923 r., źródło: https://www.georgeglazer.com/wpmain/product/science-art-physics-spinthariscope-george-f-morrell-original-illustration-1923/ |
Pomiar radioaktywnych skażeń powietrza można prowadzić na dwa sposoby. Najprościej poczekać, aż opadną na ziemię i mierzyć bezpośrednio sondą powierzchniową lub dowolnym radiometrem o odpowiedniej czułości. Prędkość opadania aerozoli promieniotwórczych zależy jednak od bardzo wielu czynników, m.in. średnicy cząstek, wilgotności i temperatury powietrza, prędkości wiatru, obecności opadów itp. Najdrobniejsze cząstki mogą się unosić w atmosferze nawet miesiącami, o czym pisałem przy okazji opadu promieniotwórczego [LINK].
Domki osłonne, zwane też domkami pomiarowymi, stosowane są przy pomiarach małych aktywności oraz spektrometrii promieniowania gamma. W obu przypadkach służą do obniżenia wpływu promieniowania tła naturalnego, które przy małych aktywnościach byłoby silniejsze niż promieniowanie pochodzące z próbki, zaś przy spektrometrii wprowadzałoby dodatkowe piki zaciemniające obraz. Promieniowanie tła pochodzi zarówno z kosmosu, jak również z naturalnych i sztucznych radionuklidów obecnych w skorupie ziemskiej.
Domki osłonne najczęściej wykonuje się z ołowiu, stąd potoczna
nazwa „domek ołowiany”. Ołów jako
materiał osłonny ma niewątpliwą zaletę w postaci dużego ciężaru właściwego
(11,35 g/cm3), przekładającego się na wysoką krotność osłabienia
promieniowania. Zaletą jest też niska temperatura topnienia (327 st. C),
pozwalająca na odlewanie dowolnych kształtów nawet w warunkach domowych. Metal
ten jest miękki, daje się więc łatwo formować: ciąć, zwijać, wyginać, kuć, wiercić bez użycia dużej siły.
Niestety ma też wady. Przede wszystkim jest trujący, zarówno przy narażeniu
przez skórę, jak i drogą oddechową, w tym przy wdychaniu oparów podczas topienia.
Ma też porowatą strukturę, wychwytującą zanieczyszczenia i skażenia, trudną
zaś do dekontaminacji. I wreszcie ostatnia kwestia, czyli cena. Obecnie koszt
1 kg ołowiu to ok. 30 zł. Do budowy domku pomiarowego nadaje się ołów w każdej
postaci, jednak jeśli chcemy oszczędzić sobie topienia, mamy do wyboru:
Domek osłonny możemy więc wykonać, bądź obsypując granulatem
rurę o średnicy odpowiadającej naszemu detektorowi bądź też owijając ją wieloma zwojami blachy. W obu
wypadkach koszt ołowiu będzie jednak znaczny. Jest jednak jeszcze jedno
rozwiązanie, które właśnie przetestowałem.
Otóż na osłony przed promieniowaniem stosuje się również żelazo. Ma ono nieco mniejszy ciężar właściwy niż ołów (7,8 g/cm3 wobec 11,35 g/cm3), jest jednak nieporównywalnie tańsze. Zatem przy użyciu nieznacznie grubszej warstwy żelaza uzyskamy taką samą krotność osłabienia jak stosując cieńszą warstwę drogiego ołowiu. Ponieważ żelazo ma dużo wyższą temperaturę topnienia niż ołów (1538 st. C) i jest nieporównywalnie twardsze, pozostaje nam zastosowanie granulatu. Można użyć kulek, blaszek lub gradowiny, czyli odpadu po produkcji gwoździ. Masa nasypowa wynosi 4,5 kg/litr, zaś cena 25 kg zaledwie 200 zł. Dostępna jest zarówno gradowina ze stali surowej, jak i ocynkowanej. Możemy zalać ją żywicą lub parafiną, by nadać stałą formę. Zależy to od naszej inwencji i potrzeb.
***
Teraz przedstawię mój domek pomiarowy. Kupiłem 25 kg
granulatu, w postaci drobnych krążków fi 2 mm ze stali ocynkowanej.
Jako obudowy użyłem starej puszki CSS "Społem" o wymiarach 17x25,5 cm i pojemności 5,7 litra.
Najpierw włożyłem do puszki gruby worek od śmieci i wywinąłem brzegi na zewnątrz. Następnie nasypałem na dno warstwę ok. 5 cm gradowiny. Następnie pośrodku umieściłem krążek z ołowiu o grubości 1 cm, stanowiący podstawę komory pomiarowej. Na nim umieściłem rurkę tekturową od ręczniczka papierowego – najlepiej co prawda użyć miedzianej lub aluminiowej, aby odcinała promieniowanie rozproszone w ołowiu, niestety nie miałem takiej pod ręką. Następnie zacząłem obsypywać boki gradowiną.
Rurka szybko ustabilizowała
się , mocno trzymana po bokach przez grubą warstwę granulatu. Materiał sypałem
aż do krawędzi puszki, wtedy brzegi worka zwinąłem do środka i przymocowałem
gumką wokół części rurki wystającej ponad brzeg puszki.
Nastał moment testu. Uruchomiłem miniaturowy dozymetr
scyntylacyjny RadiaCode 101 wraz z aplikacją na telefonie. Poczekałem na
ustabilizowanie się tła – wyniosło w moim pokoju 0,122 µSv/h (6,2 cps). Umieściłem
dozymetr w domku i zacząłem obserwować wskazania w aplikacji. Wynik zaczął
bardzo szybko spadać aż osiągnął 0,02 µSv/h (0,98 cps). Obniżenie tła było więc rzędu 7,5 razy. Domek jeszcze nie miał zakrycia od góry. Warstwa granulatu wynosiła 5
cm po bokach, zaś od spodu była dodatkowo wzmocniona przez 1 cm ołowiu. Następnie umieściłem w kanale domku woreczek z gradowiną, ale jego wpływ na spadek wskazań był praktycznie zerowy.
Następnie uruchomiłem SRP-68. Miernik ten, stosowany w
prospekcji geologicznej, ma znacznie większy kryształ scyntylacyjny. Po
odczekaniu minuty tło naturalne oscylowało między 15 a 17 µR/h (~0,15-0,17 µSv/h).
Zacząłem wsuwać sondę do domku. Już po zanurzeniu jej końca w pierwszych
warstwach granulatu wynik zaczął spadać poniżej 10 µR/h. Gdy koniec sondy
spoczął na dnie, wynik wahał się między 3,5 a 5,5 µR/h. Przyjmując uśrednione
wartości 0,16 µSv/h i 0,045 µSv/h mamy obniżenie tła 3,5x.
Skąd taka różnica w krotności osłabienia? Otóż RadiaCode 101
rejestruje zarówno promieniowanie gamma o niskich energiach, jak również część
promieniowania beta, o czym łatwo można się przekonać za pomocą uranowej
glazury czy kontrolki od rentgenoradiometrów. Domek pomiarowy
bardzo skutecznie odcina te emisje, zaś promieniowanie wysokoenergetyczne,
głównie twarda składowa promieniowania kosmicznego, słabo działa na mały
kryształ CsI(Tl), stanowiący detektor w RadiaCode 101. Z kolei SRP-68 ma duży
kryształ NaI(Tl), osłonięty zarówno aluminium, jak i gumą. Jest więc znacznie
mniej czuły na emisję beta i niskoenergetyczną gamma, co łatwo sprawdzić
zarówno glazurą czy kontrolką, jak również innymi „codziennymi” źródłami, np.
siateczkami żarowymi. Przy pomiarach SRP-68 rejestruje głównie twarde promieniowanie, czyli też wysokoenergetyczną składową promieniowania kosmicznego. To promieniowanie
jest mniej wydatnie osłabiane przez 5 cm stali, stąd mniejsza krotność osłabienia.
Po przeprowadzeniu pierwszych testów postanowiłem skonstruować „korek”, zamykający domek od góry. Użyłem w tym celu woreczka strunowego z garścią gradowiny. Umieszczałem go w kanale domku po włożeniu tam dozymetru. Nie zarejestrowałem jednak zauważalnego dalszego osłabienia promieniowania.
Przy okazji - woreczki wypełnione granulatem ze stali lub ołowiu mogą służyć również za segmentowy domek osłonny - obłożymy nimi badany obiekt wraz z detektorem, jeśli całość nie zmieści się w domku.
Prezentowany projekt domku osłonnego jest skalowalny. Jeśli krotność osłabienia tła będzie za mała, można użyć większego naczynia i dosypać granulatu lub po prostu włożyć cały domek do dużego wiadra z warstwą granulatu na dnie i obsypać po bokach.
Zastosowana rurka mieści "na styk" spektrometr µSpect, z niewielkim luzem sondę od SRP-68 i ze sporym zapasem miniaturowe dozymetry takie jak RadiaCode 101.
Niestety nie zmieszczą się do niej mierniki o większych obudowach, na szczęście możliwa jest bardzo szybka "przebudowa" domku i zastosowanie rurki o większej średnicy. Zastosowanie granulatu (obojętnie, stalowego czy ołowianego) ułatwia nam przebudowy, oszczędzając ponownego topienia lub zwijania blachy.
***
Zerknijmy jeszcze na przykłady fabrycznych domków osłonnych, zaczynając od katalogów z lat 60.:
 |
| Cyt. za: Aparatura jądrowa - informator techniczny, Warszawa b.r.w. [1961] |
 |
| Cyt. za: Katalog 37R - izotopowa aparatura przemysłowa i techniczna, Warszawa 1969. |
 |
| https://promieniowanie.blogspot.com/2018/12/radiometr-dp-100.html |
Istniał też typ "lekki" w kształcie prostopadłościanu, o nieco cieńszej ściance, z wbudowanym licznikiem G-M typu STS-6:
 |
| https://promieniowanie.blogspot.com/2018/12/radiometr-dp-100.html |
Innym rozwiązaniem jest forma szafeczki, jak np. domek pomiarowy do radiometru RKB-20.01 Beta, o grubości ścianki ok. 2,5 cm i ważący 20 kg:
 |
| https://promieniowanie.blogspot.com/2017/11/radiometr-beta-rkb-2001.html |
Zerknijmy jeszcze na współczesne konstrukcje - LC-201 o ściance złożonej z 100 mm ołowiu i 2 mm miedzi:
 |
| https://modelmedical.pl/produkty/niskotlowy-domek-olowiany-lc201/ |
A także domek SDO-1 firmy Polon-Alfa złożony z półpierścieni o grubości ścianki 30 mm, zapewniających 5x obniżenie tła dla scyntylatora NaI(Tl) 40x40 mm. Domek ten jest wyposażony w statyw mocujący sondę, pasujący do współczesnych sond scyntylacyjnych "Polonu":
 |
| https://www.polon-alfa.pl/pl/products/2076/SDO-1 |
Jeżeli budowaliście własne domki osłonne lub macie propozycje ulepszeń mojej konstrukcji, dajcie znać w komentarzach!
Na początku istnienia polskiej atomistyki sprzęt dozymetryczny był albo sprowadzany z ZSRR, albo wytwarzany własnym sumptem w tzw. gospodarstwach pomocniczych placówek naukowych [LINK]. Przemysł jądrowy dopiero powstawał - pierwsze krajowe konstrukcje (RIK-59, RK-60) opracowano pod koniec lat 50. Do opracowywania przyrządów dozymetrycznych zaprzęgnięto również radioamatorów, czego efektem są te dwa przyrządy, zgłoszone na IV Ogólnopolski Konkurs Twórczości Radioamatorskiej w 1963 r. Oba są konstrukcjami tranzystorowymi na wczesnych tranzystorach germanowych, wykorzystującymi szklany licznik G-M typu BOB-33. Pierwszy z nich to prosty indykator progowy, sygnalizujący dźwiękiem przekroczenie uprzednio wybranego progu mocy dawki:
 |
| cyt. za: Radioamator i krótkofalowiec nr 3/135, marzec 1962 |
Konstrukcja zyskała IV nagrodę na wspomnianym konkursie. Schemat przypomina nieco rozbudowany radioindykator RIK-59, w którym bieżące sygnalizowanie impulsów zastąpiono wyzwalaniem generatora po przekroczeniu określonej częstości zliczania.
Drugi przyrząd to radiometr przenośny ze wskaźnikiem wychyłowym i gniazdem słuchawkowym, nazwany "Ewa". Sprawia wrażenie znacznie odchudzonego radiometru DP-11B i jego cywilnych wersji ML-56 i ML-57
Jeżeli spotkaliście się z innymi amatorskimi dozymetrami z lat PRL lub dysponujecie ich egzemplarzami, dajcie znać w komentarzach.
Licznik DOB-50 jest szklanym licznikiem G-M przeznaczonym do pomiaru wysokich natężeń promieniowania, rzędu dziesiątek i setek rentgenów. Jego oznaczenia, według systematyki polskich liczników G-M, możemy rozwinąć jako: prądowy (D), z nieorganicznym czynnikiem gaszącym, czyli chlorowcowy (O), szklany cylindryczny z katodą metalową (B), wielkości (względnej) 5, bez cokołu (0).
Opracowano je w NRD [LINK], a produkowane były przez Przemysłowy Instytut Elektroniki, a następnie przez wydzielony z tego Instytutu Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Elektroniki Próżniowej (OBREP), znany później jako Unitra-OBREP. W moich zbiorach mam liczniki obu producentów:
Do rodziny liczników DOB należą też DOB-80, o większej czułości i niższym zakresie pomiarowym, oraz DOB-60, z którym jeszcze nie zetknąłem się w praktyce.
 |
| http://qann.wikidot.com/rodzinagm#dob |
DOB-50 najczęściej stosowane były w wojskowym sprzęcie dozymetrycznym, rzadziej w niektórych konstrukcjach cywilnych. Najbardziej znane są z rentgenoradiometrów DP-66 i DP-66M, w których odpowiadały za dwa najwyższe zakresy (5-200 R/h i 0,5-5 R/h).
Montowano je też w rentgenometrach pokładowych DPS-68, gdzie również obsługiwały najwyższe zakresy. DOB-50 był też detektorem promieniowania w sygnalizatorze RS-70, mającym zakres 0,5-50 R/h. Umieszczono go w grubym ekranie ołowianym (na zdjęciu zdjęty, leży z prawej):
Licznik ten można było też opcjonalnie zamontować w sondzie SGB-1D w miejsce STS-5, rozszerzając jej zakres pomiarowy do 100 R/h.
Ostatecznie w wojskowym sprzęcie dozymetrycznym DOB-50 zostały wyparte przez DOI-30, mający większy zakres pomiarowy przy znacznie mniejszych wymiarach. Zapasy magazynowe liczników DOB-50 są tak duże, że odkąd prowadzę bloga (2013) to nadal są wyprzedawane i to cały czas w bardzo przystępnej cenie 8-10 zł, choć zapasy STS-5 dawno się skończyły. Poniżej oferta sklepu DW_RADIO, mającego wiele części do wojskowego sprzętu elektronicznego:
 |
| https://allegro.pl/oferta/licznik-promieniowania-geiger-dob-50-7497457527 |
Niska cena skłania do używania DOB-50 w amatorskich przyrządach dozymetrycznych, choć jego parametry nie zapewniają spektakularnego sukcesu w tym zastosowaniu. Jest to licznik pracujący w układzie prądowym, a nie impulsowym, tak samo jak większość liczników do pomiaru większych dawek (serie DOB i DOI). Liczniki te wykorzystują logarytmiczną zależność między mocą dawki a prądem licznika i wymagają innego sposobu podłączenia niż detektory pracujące w układzie impulsowym.
Ścianka jest dość gruba (200 mg/cm2) i wykonana ze szkła, przez co silnie osłabia promieniowanie beta i niskoenergetyczne gamma, a takie zwykle będziemy mierzyć.
Zerknijmy na specyfikację z oryginalnej ulotki:
 |
| https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2093494.html |
Jeśli chcemy się przekonać o czułości tego detektora, wystarczy, że włączymy DP-66 na zakres 0,5-5 R/h przy zdjętej osłonie sondy i z podłączoną słuchawką. Tło naturalne wyniesie kilka impulsów na minutę, zaś większość typowych źródeł spowoduje wyraźny wzrost częstości trzasków w słuchawce.
Wskazówka oczywiście się nie wychyli, gdyż zakres ten jest wyskalowany dopiero od 0,5 R/h, czyli 5 mSv/h, Jedynie najsilniejsze źródła (zegary lotnicze, kontrolki beta, niektóre minerały) spowodują drgania wskazówki pomiędzy zerem a pierwszą podziałką, i to tylko dlatego, że test prowadzimy bez osłony sondy. Przełączmy teraz DP-66 na zakres 0,05-0,5 R/h, obsługiwany przez licznik DOB-80 i zbliżajmy źródła do tego licznika, znajdującego się po drugiej stronie płytki montażowej, obok STS-5. Licznik STS-5 warto zdemontować na czas tej próby, gdyż w niektórych egzemplarzach jest stale pod napięciem nawet na wyższych zakresach i zaburza pomiar. Porównajcie poniższą reakcję DOB-80 z powyższym filmikiem z DOB-50:
Niestety liczniki DOB-80 są rzadko występują w sprzedaży, zaś te, które są dostępne, często uległy rozszczelnieniu podczas długotrwałego przechowywania. Zmusza to konstruktorów do korzystania z DOB-50. Przykładem takiego dozymetru jest szkolny projekt Dawida - gratulacje!
Co do zasady nie twierdzę, że to jest zły licznik, tylko ma specyficzne przeznaczenie do pomiaru bardzo dużych natężeń promieniowania w warunkach wojny jądrowej. Podłączony do zasilacza wysokiego napięcia i układu zliczającego będzie działał, a na silniejsze źródła zareaguje nawet wyraźnie, jednak do takich konstrukcji polecałbym albo stary dobry STS-5/SBM-20, albo nawet i chiński M4011.
Licznikiem DOB-50 od biedy można zastąpić większość liczników pracujących przy napięciu 400-500 V. Pominę tu kwestię kalibracji, ale z racji niskiej ceny taki licznik może posłużyć do szybkiego, roboczego uruchomienia dozymetru, zanim zamówimy właściwy detektor. Tak zrobiłem w dozymetrze Sarasota Instruments DX-1, w którym oryginalny licznik był uszkodzony:
Dozymetr zadziałał, choć reagował tylko na silniejsze źródła, ale dzięki temu szybko przekonałem się o sprawności układu zliczającego i innych obwodów miernika. Do takich celów warto zawsze mieć kilka DOB-50 w szufladzie.
Na zakończenie amatorski dozymetr ("rejestrator cząstek") na DOB-50, którego schemat opublikowano w "Radioelektroniku" nr 10/1993 [LINK]. Co ciekawe, czasopismo przytoczyło błędne dane - za niskie napięcie pracy oraz możliwość pomiaru cząstek alfa i beta (!):
Jeśli mieliście do czynienia z tym licznikiem w swoich konstrukcjach lub chcecie uzupełnić notkę o jakąś informację, dajcie znać w komentarzach.
Przypominam też o mojej zbiórce na Patronite - https://patronite.pl/anonymousdosimetrist
DOI-80 jest miniaturowym licznikiem G-M produkcji polskiej, opracowanym w 1971 r., który zastąpił radzieckie liczniki STS-5 w większości krajowego sprzętu dozymetrycznego*.
 |
| http://qann.wikidot.com/rozkrak |
Zgodnie z systematyką oznaczeń liczników G-M produkcji Przemysłowego Instytutu Elektroniki jest to licznik pracujący w układzie prądowym (D), chlorowcowy (O), metalowy cylindryczny (I), wielkości (względnej) 8, bez cokołu (0). Inne liczniki z tej serii to DOI-30 na bardzo wysokie poziomy promieniowania, rzędu dziesiątek i setek R/h, oraz DOI-50, stanowiący typ pośredni:
Korpus wykonany jest z metalu i stanowi jednocześnie katodę. Anoda jest z jednej strony zatopiona w stożku ze szkła, a z drugiej w szklanym przepuście. Powoduje to, że przy niewłaściwym mocowaniu, np. za pomocą opaski obejmującej licznik, jest on bardzo podatny na uszkodzenia.
Detektory konfekcjonowano w małych styropianowych pudełeczkach dopasowanych do kształtu
 |
| https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1352390.html#6707747 |
DOI-80 wykrywa emisję gamma od 45 keV, zaś beta od 500 keV, czyli praktycznie tak samo jak STS-5 i odpowiedniki. Nie jest co prawda skompensowany energetycznie, ale z racji grubszej ścianki (80-100 mg/cm2) wykazuje mniejszą zależność energetyczną wskazań niż cienkościenne (40-50 mg/cm2) liczniki STS-5, SBM-20 i BOI-33. Ma też znacznie większy zakres pomiarowy, choć nominalnie rozpoczyna się on od 0,5 mR/h, czyli 5 µSv/h, kończy zaś na 5 R/h (50 mSv/h). Porównajmy to z 1,4 mSv/h** w liczniku STS-5 i pochodnych. Mniejsze wymiary oznaczają mniejszą objętość czynną i tym samym niższą wydajność ale za to większą odporność na przeciążenie. Detektor pracuje przy wyższym napięciu i ma niższy bieg własny niż wspomniane liczniki. Cytuję katalogowe dane z broszury "Detektory promieniowania jądrowego"(Warszawa 1973):
 |
| http://www.pwl.mikrokontroler.pl/detektory_promieniowania/detektory_promieniowania.pdf |
Bardziej szczegółową specyfikację, znacznie odbiegającą od powyższej, podają A. Piątkowski i W. Scharf w publikacji Elektroniczne mierniki promieniowania jonizującego - poradnik, wydanej w 1979 r. (tablica 5.4):
W cytowanej publikacji podano również dane innych liczników produkcji PIE, które zamieszczam dla porównania:
Licznik DOI-80 był stosowany w wojskowych rentgenoradiometrach DP-75, które zastąpiły serię DP-66. W mierniku tym odpowiadał za pierwsze cztery zakresy pomiarowe, umożliwiające również indykację promieniowania beta. Kolejne trzy zakresy były obsługiwane przez podobny, tylko znacznie mniejszy licznik DOI-30. Pozwoliło to zmniejszyć liczbę liczników w sondzie z trzech do dwóch, gdyż zakres licznika DOI-80 pokrywał się zarówno z STS-5, jak i z DOB-50, stosowanymi w DP-66 i DP-66M.
Licznik DOI-80 montowano też w radiometrach RK-20 i RK-21, mających zakres 1 µSv/h - 100 mSv/h oraz funkcję indykacji promieniowania beta.
Podobnym, choć nowszym przyrządem, był radiometr cyfrowy EKO-D, o zakresie 0,1 µSv/h - 99,99 mSv/h. W tym przyrządzie licznik umieszczono w wyściełanej gąbką ołowianej tulejce o grubości ścianki 0,9 mm, w której wycięto szczelinę 4 mm dla zachowania indykacji promieniowania beta.
 |
| http://qann.wikidot.com/rozkrak |
W powyższej sondzie licznik DOI-50 uległ kompletnemu zniszczeniu na skutek pęknięcia szkła, podczas gdy metalowe liczniki STS-6, choć wgniecione, nadal działały.
Podobnie stało się w przypadku sondy licznikowej SGB-2D - z licznika DOI-80 wyrwało się zarówno wyprowadzenie, jak i szklane zakończenie bańki:
***
Można powiedzieć, że DOI-80 dominował w krajowych przyrządach dozymetrycznych do mierzenia małych i średnich mocy dawek, zarówno cywilnych (RK-20), jak i wojskowych (DP-75). Jego konkurent i rówieśnik, czyli BOI-33, będący klonem STS-5, montowany był jedynie w późniejszych wersjach RK-67 oraz wszystkich RK-67-3. Z krajowych liczników G-M na małe dawki DOI-80 był de facto najczęściej stosowanym. Drugie miejsce należy do szklanego BOB-33 z początku lat 60., który omawiałem wcześniej [LINK].
Licznik ten, choć ma niewątpliwe zalety przydatne w wojskowym rentgenoradiometrze czy mierniku dawki stosowanym w ochronie radiologicznej, to w "domowej dozymetrii" wykazuje pewne wady. Gruba ścianka (80-100 mg/cm2, czyli 2x grubsza niż STS-5) eliminuje najsłabsze promieniowanie, które jest dla nas najbardziej interesujące, jeśli poszukujemy szkła uranowego czy ceramiki. Przewagę ma tu STS-5 i pochodne, choć za cenę znacznego zawyżenia wyniku z powodu większej zależności energetycznej. Z kolei jak spodziewamy się przeciążenia, lepszy będzie DOI-80, którego zakres rozbudowany jest w stronę wyższych dawek. Wadą licznika jest też wrażliwość na udary mechaniczne przy niewłaściwym montażu, a także niestety bardzo mała podaż na rynku. Trudno więc dziwić, że większość amatorskich konstrukcji opiera się na popularnym STS-5 lub SBM-20. Na forum Elektroda spotkałem jednak ciekawy projekt autorskiego dozymetru na DOI-80.
 |
| https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1352390.html#6707747 |
Podsumowując, licznik ten skonstruowano w konkretnym przeznaczeniu i nie było nim poszukiwanie niskoaktywnych źródeł, tylko ocena narażenia na promieniowanie gamma w szerokim zakresie przy zachowaniu małych wymiarów. I decydując się na dozymetr z tym licznikiem (fabryczny lub autorski) musimy się z tym liczyć.
Jeśli podobał Ci się wpis i chcesz wspierać moją twórczość, zapraszam na mój profil na Patronite - https://patronite.pl/anonymousdosimetrist
-----------------------------
* w tym samym roku opracowano też BOI-33, czyli licznik na promieniowanie beta, chlorowcowy, metalowy cylindryczny, wielkości względnej 3, cokołowany obustronnie kapturkami, który można uznać za klona STS-5. Licznik ten jednak nie przyjął się poza radiometrami RK-67 i RK-67-3.
** zgodnie ze specyfikacją licznika STS-5 zakres kończy się
na 1440 µSv/h, jednak w wielu dozymetrach (RK-67, RG-1) rozszerzano go do 2400, zastrzegając jednocześnie, by nie
prowadzić długo pomiarów powyżej 200 mR/h (vide notka o RK-67).
