Radiometryczny zestaw polowy RZP-10

Radiometryczny zestaw polowy RZP-10 jest przenośnym przyrządem przeznaczonym do terenowych i przemysłowych pomiarów metodą atomów znaczonych, np. wykrywania nieszczelności, badania przepływu cieczy w zbiornikach wodnych. Ze specjalnymi sondami może służyć do pomiarów wilgotności gruntu czy składu chemicznego rud metali oraz do wstępnych analiz spektrometrycznych.
Głównym elementem jest pulpit wyposażony w zasilacz wysokiego napięcia, wzmacniacz liniowy, przelicznik impulsów o regulowanej stałej czasowej oraz jednokanałowy analizator amplitudy.

Pulpit jest przystosowany do pracy w terenie - obudowa jest kroplo- i pyłoszczelna, a cały pulpit przenoszony jest w skórzanym futerale. Zasilanie odbywa się z zewnętrznego zestawu akumulatorów srebrowo-cynkoweych 12 V 20 Ah typu ZA-1-RZP-10 lub z dodatkowego zasilacza sieciowego Z-RZP-10, będącego też ładowarką akumulatorów. Zestaw akumulatorów pozwala na podłączenie innego, zewnętrznego akumulatora do zacisków oryginalnego zestawu, po włączeniu przełącznika "akumulator zewn.". Spadek napięcia zasilającego poniżej nominalnej wartości sygnalizowany jest zapaleniem się lampki "N.N.". Celem oszczędzania akumulatorów można użyć trybu "po pom." (pokrętło "odczyt"), w którym wynik będzie wyświetlany jedynie 5 sekund po zakończeniu pomiaru. Przy korzystaniu z zewnętrznego rejestratora można też zupełnie wyłączyć wyświetlacz cyfrowy. Z kolei tryb "kontr." umożliwia sprawdzenie świecenia wszystkich segmentów wyświetlacza:

Przyciski "start", "stop", "kas." służą do rozpoczynania, zatrzymywania i zerowania wyniku pomiaru. Czas pomiaru regulowany jest osobnym pokrętłem pozwalającym wybrać wartości 1, 10, 100 i 1000 s oraz "∞" (bez ograniczenia czasu pomiaru). Miernik współpracuje z sondami zewnętrznymi, m.in. z sondą scyntylacyjną SSU-70. Wyniki pomiarów mogą być zapisywane przez zewnętrzny rejestrator (wyjście analogowe) lub analizowane przez komputer (wyjście cyfrowe). Zasilacz wysokiego napięcia, włączany osobnym przyciskiem, posiada regulację w zakresie 300-1900 V, regulowaną skokowo co 100 V z dodatkową dokładną regulacją płynną co 0,2 V. Miernik może pracować zarówno przy dodatniej, jak i ujemnej polaryzacji sondy. Dyskryminator pozwala pracować w trybie analizatora o niezależnej regulacji poziomu środka i szerokości okna, jak również dyskryminatora o niezależnej regulacji obu progów lub tylko dolnego progu. Umożliwia to zliczanie tylko tych impulsów, których amplituda zawiera się w uprzednio określonych granicach, co pozwala na identyfikację izotopów. Rodzaje pracy dyskryminatora i analizatora ustawia się za pomocą zestawu pokręteł w prawym górnym rogu pulpitu.

Zasilacz sieciowy z wyjściem na 4 bolce ma dwa tryby pracy - ładowanie akumulatora i zasilanie radiometru:

Wymiary pulpitu wynoszą 30x18x30 cm, a masa 7,8 kg, zestawu akumulatorów 21x9x13 cm i 3,2 kg, zasilacza 21x9x1,45 cm i 2,6 kg.

Przyrząd jest sygnowany IBJ ZDAE Warszawa, czyli Instytut Badań Jądrowych, Zakład Doświadczalny Aparatury Elektronicznej. Prawdopodobnie jest to przyrząd produkowany w niewielkiej serii przez placówkę naukową, analogicznie do monitora KBAE 62/57, wytwarzanego przez Katedrę Budowy Aparatury Elektromedycznej Politechniki Warszawskiej. Jak dotąd, z jedynym egzemplarzem spotkałem się w Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie przy ul. Freta w Warszawie. W literaturze zaś znalazłem wzmiankę o użyciu tego sprzętu do wykrywania znaczników promieniotwórczych w wodzie podczas badania rozchodzenia się ścieków w zbiornikach wodnych:

Źródło - http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/27/011/27011016.pdf

Jeżeli ktoś miałby do czynienia z tym sprzętem, proszę o kontakt :)

Radium Girls

Niniejszy tekst powinien mieć tytuł "sprawa pracownic fabryk zegarów z tarczami malowanymi farbą radową", ale przypadek do historii przeszedł pod nazwą "Radium girls".

 Rad, odkryty przez Marię Skłodowska-Curie i Piotra Curie, szybko znalazł zastosowanie w medycynie do leczenia nowotworów. Jednocześnie odkryto zjawisko świecenia niektórych substancji, tzw. scyntylatorów, pod wpływem promieniowania radu. W ten sposób powstały radowe farby świecące, używane do zegarków i przyrządów pomiarowych, które musiały być widoczne w ciemności, szczególnie w lotnictwie czy marynarce. Stosowano je też do malowania numerów domów czy miejsc w kinach i teatrach, przyrządów celowniczych broni strzeleckiej, spławików wędkarskich, tarcz telegrafów i telefonów czy oczu lalek. Farby miały kilka nazw handlowych - Undark, Luna i Marvelite.

Produkcję zegarków z takimi tarczami rozpoczęło kilka firm w USA - m.in. U.S. Radium Corporation (przedtem Radium Luminous Material Corp.) czy Radium Dial Company. Akurat kraj ten przystąpił do I  wojny światowej, zatem powołanych do wojska mężczyzn zastąpiły kobiety. Praca była dobrze płatna, trzykrotnie więcej niż typowa pensja w fabryce, co stanowiło szczególną okazję dla ubogich dziewcząt, często nastolatek. Wieści o nowej profesji szybko roznosiły się pocztą pantoflową.  Potrzebna była precyzja i zwinne palce, gdyż pracownicom płacono od sztuki pomalowanej tarczy, zatem praca była szczególnie popularna u nastolatek o drobnych, zręcznych dłoniach. Płacono 1.5 centa za tarczę przy dziennej normie 250-300 tarcz. 

Pracownice szybko otrzymały przydomek "Ghost girls", gdyż po zakończeniu zmiany w fabryce ich ubrania świeciły od  pyłu farby radowej. Niektóre celowo malowały sobie nią paznokcie czy nawet zęby, by szokować świecącym uśmiechem. Malowano też ubrania, by "rozświetlić" prywatki. Największym zagrożeniem była jednak sama technika pracy. Tarcze zegarków były małe, często 3.5 cm średnicy, a używane do malowania pędzelki z wielbłądziego włosia szybko  ulegały zwichrowaniu. Przełożeni zatem polecali ślinić pędzelki językiem i ustami nadawać im zaostrzony kształt, niezbędny do precyzyjnego malowania cyfr.  Technika zwała się "lip, dip, paint", czyli w wolnym tłumaczeniu "pośliń, zanurz (w farbie), pomaluj". 

Oczywiście kierownictwo upewniało pracownice, że farba nie jest szkodliwa, a nawet ma lecznicze działanie, wszak radu używa się w medycynie. Było to działanie tym bardziej perfidne, ponieważ naukowcy i zarząd fabryki mieli pełną świadomość o  szkodliwości radu, nosili maski, ołowiane fartuchy a radu dotykali specjalnymi szczypcami,  osłaniając się ekranami. Zdrowiem szeregowych pracowników nikt się nie przejmował. Kobiety pracowały w niewentylowanych pomieszczeniach, a robocze fartuchy prały w domu. Dawka promieniowania dochodziła do 10 µSv/h, czyli 100-krotności naturalnego promieniowania tła, ale napromieniowanie zewnętrzne nie było tak szkodliwe, jak skażenie organizmu drogą pokarmową i oddechową.

Wkrótce pracownice zaczęły chorować. Zaczynało się od zębów -  jednego, potem następnych, wreszcie  rozkładowi ulegała cała szczęka czy wręcz kości twarzy. Często szczęka po prostu wypadała w kawałkach, pośród krwi i ropy. Zjawisko było podobne do "szczęki fosforowej" (phossy jaw), występującej u pracowników fabryk zapałek na skutek zatrucia białym fosforem. Do tego dochodziły bóle w kończynach dolnych, uniemożliwiające poruszanie się. Pierwsza ofiara, Mollie Maggia, zmarła na skutek  wykrwawienia, gdy rozkład tkanek twarzy przeszedł na gardło i jedną z żył szyjnych. 

źródło

Był rok 1922. Wkrótce zaczęły umierać kolejne pracownice. Firma przeprowadziła własne "śledztwo" w związku z pogłoskami, które miały negatywny wpływ na biznes. Oczywiście niczego nie wykazano, dopiero  niezależne dochodzenie w 1924 r. potwierdziło związek farby radowej i śmierci pracownic. Wzburzony prezes firmy powołał kolejne własne "śledztwo", poświadczał nieprawdę przed Departamentem Pracy i próbował zdyskredytować ofiary jako chcące wyłudzić odszkodowanie. Fałszywy lekarz Frederick Flinn, niemający ukończonych studiów medycznych, podjął się za darmo badania pracownic U.S. Radium Corp. i fałszywie twierdził, że nie mają nawet śladu zatrucia radem, choć niedługo później umierały. Katherine Moore usłyszała te zapewnienia aż 8 razy, po czym zmarła. 

Proces przeciwko firmie był trudny, gdyż powszechnie wierzono w dobroczynne działanie radu, a pojedyncze osoby nie miały szans w walce z wielką firmą, dysponującą ogromnym kapitałem i sztabem prawników. Ofiary radowej farby często były niezamożne i nie było ich stać nawet na własne leczenie, a co dopiero na prawników. Pamiętajmy też, że racji płci miały mniejsze szanse na wniesienie sprawy do sądu i pomyślny wyrok. Mało który adwokat był skłonny podjęcia się tak ryzykownej sprawy. Dopiero śmierć pierwszego mężczyzny doprowadziła do podjęcia oskarżenia (!). Dzięki opinii eksperta dr. Harrisona Martlanda, powiązano choroby pracownic z radiacją.

 Już małżonkowie Curie widzieli zagrożenie związane z promieniowaniem działającym na ciało od zewnątrz. Działanie przez skażenie  wewnętrzne było o wiele bardziej szkodliwe z uwagi na tzw. radiotoksyczność radu. Rad jako powinowaty do wapnia gromadził się w kościach, a emitowane cząstki alfa niszczyły tkankę kostną i szpik. Chore  kobiety miały po prostu dziurawe jak sito kości i cierpiały na spontaniczne złamania - również kręgosłupa. Tworzyły się też guzy na twarzy, kolanach czy biodrach, często rozmiarów piłki futbolowej. Ich ciała emitowały światło w nocy, co było jaskrawym dowodem oskarżenia.

Walka sądowa miała znaczenie priorytetowe, gdyż nadal wiele kobiet pracowało malując zegarki  farba radową. Dla chorych kobiet nie było już ratunku, ale można było ocalić pozostałe, które nie wchłonęły jeszcze tak dużej ilości radu. Przy malowaniu tarcz pracowało wówczas ok. 4000 kobiet. Zatrucie radem nie było wówczas chorobą zawodową, gdyż sprawa pracownic fabryki zegarków była pierwszym przypadkiem wystąpienia tych schorzeń. Według obowiązującego prawa roszczenia z tytułu choroby zawodowej trzeba było wnieść w ciągu 2 lata, podczas gdy zatrucie radem "wylęgało" się po 5 latach, po nagromadzeniu większej ilości tego pierwiastka.

 Pierwszy proces zakończył się ugodą pozasądową - wypłaceniem odszkodowań na poczet leczenia w zamian za wycofanie pozwów. Przystano na takie rozwiązanie obawy przed przeciąganiem rozpraw przez firmę i postępów choroby pracownic.  Czas naglił, kobietom zostały 4 miesiące życia. Firma i tak wyparła się odpowiedzialności,  twierdząc, że gdyby farby stwarzały zagrożenie życia, przestaliby ich używać. Przedstawiciele firmy posunęli się nawet do kradzieży zniszczonych radem kości po sekcji zwłok jednej z pracownic!

Pojawiały się też plotki o syfilisie jako przyczynie chorób pracownic, co miało je zdyskredytować  w opinii publicznej. Prezes jednej z firmy cynicznie twierdził, że chciał pomóc "upośledzonym" kobietom i je zatrudnić, a to był błąd, który teraz zemścił się na nim w postaci tych oskarżeń (!). Co ciekawe, jeden z założycieli fabryki skaził sobie palec radową farbą i powstały na nim poważne rany, nie wywołało to jednak działań mających na celu ochronę zdrowia pracownic.

Wielki Kryzys nie ułatwiał procesu, ofiary oprócz innych pomówień, były oskarżane o pozywanie jednego z niewielu ocalałych pracodawców. Catherine Wolfe (primo voto Donohue) dzięki pomocy pracującego pro bono prawnika werszcie trafiła do sądu w 1938 r. Swoje zeznania składała leżąc na łożu śmierci. Jej zwycięstwo  w 1939 r. było zwycięstwem zza grobu - nie żyła już od roku. W chwili śmierci ważyła 60 funtów  (27,2 kg). Sprawa ta przyczyniła się do uchwalenia nowych ustaw dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy oraz przyznawania odszkodowań z tytułu chorób zawodowych. Farbę radową stosowano jeszcze długie lata, lecz liczba wypadków i zachorowań przy pracy znacznie się zmniejszyła.

Treść notatki jest przetłumaczonym i uzupełnionym z innych źródeł artykułem ze strony Buzzfeed - https://www.buzzfeed.com/authorkatemoore/the-light-that-does-not-lie?utm_term=.oyQlkdLbE&ref=mobile_share#.osEpKx192

Tutaj można znaleźć dokładny skład i aktywność radowej farby - https://www.orau.org/ptp/collection/radioluminescent/radioluminescentinfo.htm

Krótki opis sprawy (9 ofiar śmiertelnych, 70 poważnych zachorowań) - http://www.johnstonsarchive.net/nuclear/radevents/1920USA1.html

Artykuł na stronie Fotoblogia, z którego zaczerpnąłem dane do uzupełnienia oryginalnego tekstu - https://michalstraczek.fotoblogia.pl/7100,radium-girls

Aspekt prawny zagadnienia
- http://iancpilarczyk.com/the-radium-girls-deodands-and-the-rise-of-workers-compensation/

Rys historyczny i naukowy - https://scripophily.net/unstracofrag1.html

Historia matactw fałszywych lekarzy przy sprawie - http://www.newenglandhistoricalsociety.com/waterbury-radium-girls-secret-killer/

Na deser - sztuka "Radium Girls" wystawiana niedawno:

Komora jonizacyjna

Promieniowanie jonizujące, zgodnie z nazwą, wywołuje jonizację atomów ośrodka, przez które przechodzi. Może to być jonizacja bezpośrednia w przypadku cząstek alfa i beta, jak również pośrednia przy promieniowaniu gamma. Zjawisko to powoduje np. rozładowanie elektroskopu pod wpływem promieniowania na skutek pogorszenia właściwości izolacyjnych powietrza, które zaczyna przewodzić prąd. Na tej zasadzie działają komory jonizacyjne - mierzą one prąd przepływający przez objętość komory z odizolowanymi od siebie elektrodami. Ich historia sięga początków badania zjawiska radioaktywności, można powiedzieć, że obok detekcji metodą fotochemiczną były to pierwsze detektory promieniowania. Nieco później powstały ekrany scyntylacyjne i liczniki Geigera. Poniżej komora wykonana przez Piotra Curie w czasie wspólnych badań małżonków Curie nad

radioaktywnością radu:

Źródło - Wikimedia Commons

W większości przypadków komora jonizacyjna ma kształt walca, którego obudowa stanowi jedną elektrodę. Drugą jest cienki drut we wnętrzu cylindra. Komorę może wypełniać powietrze albo inny gaz, np. argon, pod ciśnieniem atmosferycznym lub wyższym. Podobnie jak licznik Geigera, komora pracuje w płaskim odcinku charakterystyki, tzw. plateau, ale przy dużo niższym napięciu, zwykle ok. 100 V. Napięcie to musi być wyższe niż tzw. zakres rekombinacji, w którym jony zobojętniają się zanim dotrą do elektrod. Nie może jednak być za wysokie, gdyż wtedy nastąpią wyładowania lawinowe, charakterystyczne dla liczników proporcjonalnych i liczników Geigera.  

Źródło: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f7/Detector_regions.gif

Komory jonizacyjne mają większą trwałość niż liczniki Geigera, gdyż nie jest w nich potrzebny czynnik gaszący, ograniczający trwałość liczników Geigera do ok. 10^10 impulsów. Nie występuje też zjawisko czasu martwego, zafałszowującego wyniki powyżej częstości zliczania 10^4 cps. Z tych względów komory jonizacyjne stosowane są często w przemyśle jądrowym do pomiarów dużych mocy dawek, jak również w rentgenometrach przewidzianych do pracy w warunkach wojny jądrowej. Inną zaletą komór jonizacyjnych jest praca przy niższym napięciu, co zwiększa bezpieczeństwo użytkowania przyrządu (większość liczników G-M potrzebuje napięcia ok. 400 V i wyższego). Wadą jest większa objętość komory niż analogicznego licznika G-M, co przekłada się na gabaryty sondy czy całego przyrządu pomiarowego. Z tego powodu dozymetry wyposażone w komorę jonizacyjną dość łatwo rozpoznać po średnicy i długości głowicy pomiarowej. Poniżej kilka przykładów radiometrów i rentgenometrów wykorzystujących komorę jonizacyjną:

***

Wojskowy rentgenometr przenośny D-08 o zakresie od 0,1 do 400 R/h, produkowanym masowo w latach 60. na potrzeby Ludowego Wojska Polskiego [OPIS]:

Komora jonizacyjna to srebrny prostopadłościan z kratką. Źródło - http://qann.wikidot.com/dozymetr-d08

Wnętrze komory jonizacyjnej - widoczna centralna elektroda odizolowana od ścianek. Źródło - http://qann.wikidot.com/dozymetr-d08

Rentgenometr pokładowy DP-3, przeznaczony do montażu w wozach bojowych i statkach powietrznych (zakres do 500 R/h, czyli ok. 5 Sv/h).

https://lacachimba.wordpress.com/2015/06/18/dp-3-%D0%B4%D0%BF-3-soviet-military-roentgenometer/

Komora jonizacyjna (z prawej) wraz z przedwzmacniaczem:

Zapasowa komora jonizacyjna w rosyjskim sklepie:

https://www.avito.ru/tomsk/audio_i_video/ionizatsionnaya_kamera_k_dp-3b_793367752

Radiometr komorowy RKL-60 stosowany w ochronie radiologicznej i przemyśle jądrowym - widać odizolowane mocowanie centralnej elektrody:

Komora jonizacyjna wypełnia cały korpus na lewo od chwytu. 

Dawkomierz komorowy DK-3:

Konstrukcja analogiczna jak RKL-60 i RKLG-62 - zbiory Muzeum Marii Skłodowskiej-Curie w Warszawie

Rentgenometr Victoreen CDV-715 z czasów zimnej wojny:

Źródło - Orau.org

Komora jonizacyjna to srebrny walec z lewej strony.
Co ciekawe, na Wikipedii ten miernik do niedawna był przykładem "licznika Geigera". Oczywiście już nie jest :)

Poniżej kilka mierników, z którymi jak do tej pory nie spotkałem się na żywo, ale występują w starszej literaturze. Trudno nie zauważyć komór jonizacyjnych:

Komory jonizacyjne wyróżniają się dużą objętością detektora, ale niekiedy można je pomylić z obudowami kryształów scyntylacyjnych w niektórych miernikach, ale na ten temat napiszę w osobnej notce.

Słuchawka miniaturowa Tonsil SM-73

Słuchawka ta, pierwotnie była przewidziana do monofonicznych radioodbiorników przenośnych z początku lat 70. Wkrótce jednak znalazła też zastosowanie w sprzęcie dozymetrycznym. Występowała w dwóch wersjach wtyków:

• jack 3.5 mono 
• radioodbiorniki 
• radiometry kieszonkowe RK-10, RK-20, RK-21, RK-21C 
• monitory skażeń RKP-1-2 i RKP-2, 
• specjalny wtyk symetryczny
• rentgenoradiometry serii DP-66 i DP-75
• nowsze radiometry RK-67 (starsze miały koncentryczny wtyk, taki sam jak RKP-1)
• radiometry RK-67-3, RG-1 i RN-2
• radiometry uniwersalne RUST-2 i RUST-3

Słuchawka może być noszona na dwa sposoby. Pierwszy - z założonym kanałem dousznym z miękkiego tworzywa sztucznego - wówczas wkładamy ją głęboko w kanał uszny (fuj!), co sprawdza się w głośnym otoczeniu

Drugi - z nakładką nauszną, nawijaną na małżowinę - wówczas nie da się założyć wkładki dousznej (tulejka jest dość krótka, więc albo nasadka douszna, albo nauszna). Niestety plastik nasadki nausznej kruszeje z wiekiem, co powoduje pękanie przy zakładaniu na słuchawkę. Wiele egzemplarzy ma pęknięty, nadłamany lub ze śladami klejenia.

Kolejne "wykonania" (wersje) słuchawki różniły się stopniem skompletowania:

• SM-73-1 - sama słuchawka bez wtyku
• SM-73-2 - wtyk i wkład douszny, 
• SM-73-3 - wtyk, wkład douszny, nasadka nauszna (najczęściej występuje)
• SM-73-4 - j.w. i dodatkowo przedłużacz przewodu P-73 (poniżej).

 Konfekcjonowane były w płaskim pudełku z szarego plastiku, sygnowanym Tonsil.

W przypadku wykonania SM-73-4 pudełko było znacznie większe, by pomieścić przedłużacz P-73.

Jako słuchawka do słuchowej indykacji impulsów SM-73 sprawdza się bardzo dobrze. Czasami dźwięk wydaje się za cichy, ale to raczej kwestia konkretnego dozymetru, moc słuchawki jest stała i wynosi 100 mW. Najpoważniejsza wada SM-73 wynika z faktu, iż jest to słuchawka jednouszna - przy dłuższej pracy ucho zaczyna boleć. 

Zatem jeżeli chcemy dłuższy czas używać miernika ze słuchawką, lepiej użyjmy współczesnych słuchawek, zapewniających większą ergonomię dzięki równomiernemu obciążeniu uszu. Pamiętajmy tylko, że wtyk stereo, podłączony do stosowanego w dozymetrach gniazda monofonicznego, będzie doprowadzał sygnał tylko do jednej ze słuchawek. Musimy więc wymienić wtyk lub zewrzeć jeden z kanałów, by uzyskać efekt dual mono.

Oczywiście oryginalna słuchawka, możliwa do kupienia na targach staroci i portalach aukcyjnych, będzie cennym uzupełnieniem starego radiometru dla celów kolekcjonerskich. 

Poniżej dwa radiometry wyprodukowane w latach 70., posiadające gniazdo jack 3.5 mono:

Gniazdo słuchawkowe radiometru RK-10 wprowadzonego do produkcji w 1973 r.

Monitor skażeń powierzchni RKP-1-2, wprowadzony w 1975 r. udoskonalenie monitora RKP-1 z 1969 r.
Gniazdo słuchawek na górnym panelu poniżej przycisków zakresów.

Monitor skażeń powierzchni RKP-2, następca RKP-1-2 - gniazdo słuchawkowe wykonano z metalu.

Zakłócenia dozymetrów od prądów d'Arsonvala

Jak już wiemy, pole elektromagnetyczne wysokich częstotliwości wpływa zakłócająco na pracę urządzeń elektronicznych, w tym sprzętu dozymetrycznego. Do tej pory badałem wpływ induktora Ruhmkorffa, kuli plazmowej oraz jonizatora powietrza, które powodowały znaczny wzrost wskazań przyrządów dozymetrycznych.

Tym razem użyłem kosmetycznego przyrządu Derma Wand wykorzystującego prądy d'Arsonvala, mające działanie stymulujące i bakteriobójcze. Jacques Arsene D'Arsonval odkrył, że prąd zmienny powyżej 5 kHz nie ma negatywnego wpływu na nerwy i mięśnie, takiego jak przy typowym porażeniu prądem, wykazuje za to działanie terapeutyczne. Zastosował więc prądy wysokiej częstotliwości (0.5-2 MHz) generowane w obwodzie rezonansowym. Końcówką roboczą była bańka szklana z gazem pod niskim ciśnieniem, w której powstawały wyładowania po przyłożeniu do powierzchni skóry. Można powiedzieć, że d'Arsonval został pionierem elektroterapii. Urządzenia wykorzystujące prądy d'Arsonvala były stosowane od końca XIX w. i stały się na tyle popularne, że używano ich również w weterynarii. Poniżej leczenie psa, zdjęcie z przedwojennego Ilustrowanego Kuriera Codziennego (IKC) w zbiorach NAC:

 Zabytkowe egzemplarze do dziś można nabyć na targach staroci, poza tym urządzenia te są do dzisiaj produkowane w nowszym wykonaniu.

Ponieważ jednak zabytkowe egzemplarze są dość drogie i nie dają gwarancji sprawności z racji wieku, do eksperymentu użyłem wspomnianego już współczesnego Derma Wand, działającego na tej samej zasadzie. Urządzenie jest kompaktowe, zasilane z sieci 230V, z płynną regulacją siły stymulacji. Końcówka robocza jest neonówką z plastikową osłonką. Dotknięcie osłonki powoduje wyładowania, a skóra ulega rozgrzaniu.

Wpływ pracy przyrządu na dozymetry jest bardzo silny, oczywiście zależny od odległości i kąta przyłożenia, a także od tego, czy neonówka jest dotykana ręką. Dozymetry wariowały - EKO-C pokazał 80 cps a potem po prostu się wyłączył, Sosna zliczała setki impulsów w trybie "T", aplikacja obsługująca Smart Geiger zaczęła sama się obsługiwać, skacząc po menu, a następnie wyłączając się, po czym w smartfonie włączyła się przeglądarka internetowa. Jak widać, pojemnościowy ekran dotykowy zaczął wariować. Znacznie zwiększone wskazania wykazał też sygnalizator PM-1401, wykorzystujący detektor scyntylacyjny i mający mocną, metalową obudowę z niewielkim oknem na wyświetlacz LCD, który był odporny na wpływ kuli plazmowej i jonizatora. 

 Przebieg testu z Sosną, SmartGeigerem i PM-1401 ukazuje filmik:

Następnie nabyłem bardziej zaawansowany przyrząd - Portable High Frequency LZ-006A - umożliwiający pracę z końcówkami (tzw. pelotami) o różnych kształtach, dostosowanymi do stymulowanych powierzchni.

Działanie na dozymetry było takie samo, jak w przypadku DermaWand, jedynie zasięg zakłóceń był szerszy z racji większej powierzchni końcówki i większej mocy całego urządzenia. Tym razem testom poddałem kilka mierników, których nie miałem przy poprzednim teście (np. RK-10, RK-63, RIK-59, DBGB-04, RKGB-01 Gorin). EKO-C bardzo szybko zaczął zawyżać wyniki już z odległości 30 cm, jeszcze zanim pojawił się w kadrze, wskazał 400 cps, po czym się wyłączył, Polaron stopniowo doszedł do końca pierwszego zakresu, Expert przekroczył najwyższy zakres, RKGB-01 Gorin zaczął bardzo szybko zliczać i "dławić się". Radioindykator RIK-59 nie wykazywał wzrostu wskazań z racji grubej blaszanej obudowy, tak samo jak scyntylacyjny sygnalizator PM-1401. RK-63 reagował nieznacznie na najwyższym zakresie (100 mR/h) i stopniowo silniej na coraz niższych, na III wskazówka osiągnęła już 3/4 skali, zatem nie włączałem najczulszego IV. Z kolei RK-10 z dorobioną sondą na tubie STS-5 nawet na czułych zakresach  nie wariował, jedynie wychylając wskazówkę o kilka początkowych działek.

Eksperyment ten, podobnie jak poprzednie z jonizatorem i kulą plazmową, pokazuje, że bardzo duże wskazania dozymetru mogą powstawać bez udziału promieniowania jonizującego, na skutek prądów zmiennych dużej częstotliwości. Oczywiście jak w przypadku innych zakłóceń, ich zasięg jest niewielki i ogranicza się do 10-20 cm od dozymetru, w zależności od siły źródła zakłóceń. Myślę, że przedwojenny d'Arsonval mógłby powodować dużo silniejsze zakłócenia czy wręcz uszkodzenia sprzętu dozymetrycznego, zatem poluję na taki egzemplarz - ale nie róbcie tego w domu!

Nie każdy dozymetr to licznik Geigera!

Przyjęło się potocznie nazywać każdy miernik promieniowania "licznikiem Geigera", choć jest to określenie nieścisłe, a często wręcz błędne. Tak samo jak tranzystor nie jest radioodbiornikiem tranzystorowym, a adapter gramofonem z adapterem (piezoelektrycznym lub magnetycznym), tak samo dozymetr z licznikiem Geigera nie jest "licznikiem Geigera". Licznik Geigera to po prostu najważniejszy element takiego miernika, lampa elektronowa w której następują wyładowania pod wpływem promieniowania jonizującego. Często, choć niepoprawnie, nazywany jest "tubą Geigera" - kalka z angielskiego "tube", oznaczającego lampę elektronową.

Cylindryczne liczniki Geigera - od lewej - polski  BOI-33, polski szklany BOB-33, radziecki STS-5,
polski szklany DOB-50.

Nazywanie dozymetru "licznikiem Geigera" to figura retoryczna pars pro toto, czyli część zamiast całości.  Należy jednak pamiętać, że są mierniki promieniowania wykorzystujące inne detektory - liczniki proporcjonalne, scyntylacyjne, komory jonizacyjne, detektory półprzewodnikowe, którym poświęcę osobny post. Tymczasem chciałbym omówić licznik Geigera, a właściwie Geigera-Mullera (G-M).

Wczesny licznik skonstruowany przez H. Geigera w 1932 r. (źródło)

Sam licznik został wynaleziony w 1928 r. przez Hansa Geigera i jego doktoranta, Waltera Mullera, choć już w 1908 r. Geiger z Ernestem Rutherfordem skonstruował podobny licznik, wykrywający jedynie cząstki alfa. Sam licznik składa się z cylindra z elektrodą pośrodku, wypełnionego gazem, zwykle argonem pod ciśnieniem niższym niż atmosferyczne. Do licznika doprowadzone jest wysokie napięcie stałe rzędu kilkuset woltów. Wpadająca cząstka alfa, beta lub kwant gamma powodują powstanie jonów. Jony te są przyspieszane w polu elektrycznym licznika i zderzając się z innymi atomami powodują powstanie kolejnych jonów. Jest to tzw. jonizacja lawinowa, powodująca powstanie impulsu, zliczanego przez układ pomiarowy licznika. Po każdym wyładowaniu przez pewien czas licznik nie może zarejestrować następnego impulsu, dopóki nie zostanie wygaszone poprzednie wyładowanie. Jest to tzw. czas martwy licznika, mierzony zwykle w mikrosekundach. Aby skrócić czas martwy, można albo zastosować specjalny układ elektroniczny z oporem obniżającym napięcie i gaszącym wyładowanie, albo dodać tzw. czynnik gaszący do gazu wypełniającego licznik. Stąd podział na liczniki niesamogasnące i samogasnące. W przypadku liczników samogasnących, czynnikiem gaszącym są pary chlorowców (np. brom) lub alkoholu, stąd podział tych liczników na alkoholowe oraz chlorowcowe. Liczniki alkoholowe pracują przy wyższym napięciu (ok. 1000 V) a ich czas martwy mniejszy (200 µs), chlorowcowe mają niższe napięcie pracy (300-600 V) i większy czas martwy (400 µs).  Poniżej szczegółowe porównanie obu typów liczników:

Cyt. za: A. Piątkowski, W. Scharf, Aparatura radiometryczna w medycynie i biologii, s. 79

W przypadku dużych mocy dawek czas martwy licznika zaczyna odgrywać poważną rolę, stąd nowsze konstrukcje dozymetrów posiadają funkcję kompensacji czasu martwego (np. Radiatex MRD-2). 

Licznik Geigera pracuje powyżej pewnego określonego napięcia, zwanego napięciem progowym lub po prostu progiem Geigera. Jest to jeden z najważniejszych parametrów charakteryzujących dany licznik. Zaraz za progiem zaczyna się nieznacznie nachylony obszar charakterystyki licznika, zwany "plateau" (czasem notowany fonetycznie "plato"). W tym obszarze należy umieścić punkt pracy licznika. Zwykle przyjmuje się 1/3 plateau, często też specyfikacja podaje dokładną wartość, np. "napięcie progu +50 V".  Plateau charakteryzuje się nachyleniem, wyrażonym w procentach na 1 V lub % na 100 V oraz długością, podaną w woltach. Radzieckie popularne tuby SBM-20 i STS-5 mają nachylenie 0,1 %/1 V, zaś polskie szklane BOB-33 i BOB-33A odpowiednio 0,053 i 0,125. Przykładowe wartości dla niektórych tub wraz z innymi charakterystykami liczników podałem w notce o biegu własnym detektora [LINK]. 

Plateau kończy się tzw. napięciem przebicia, powyżej którego znajduje się obszar wyładowań ciągłych, gdzie licznik sam generuje impulsy, a nawet może ulec uszkodzeniu. 

Żródło - https://en.wikipedia.org/wiki/File:Detector_regions.gif

Jeżeli licznik Geigera będziemy zasilać napięciem niższym niż próg Geigera, będzie wówczas pracował jako tzw. licznik proporcjonalny, w którym amplituda impulsu będzie zależna od energii wpadającego do licznika promieniowania. Teoretycznie każdy licznik Geigera może pracować jako licznik proporcjonalny, ale nie każdy licznik wykonany fabrycznie jako proporcjonalny będzie pracował jako licznik Geigera z uwagi na małą ilość czynnika gaszącego lub jego zupełny brak. O licznikach proporcjonalnych wspomnę w innej notce, tutaj nadmienię tylko, że w popularnych dozymetrach nie są one w ogóle spotykane.

Liczniki Geigera mogą być wykonane jako cylindryczne lub okienkowe, z cienkim okienkiem mikowym do pomiaru promieniowania o małej przenikliwości, np. cząstek alfa czy niskoenergetycznego promieniowania beta. Grubość ścianek licznika mierzy się w jednostkach masy powierzchniowej (mg/cm2). Jeżeli chcemy obliczyć grubość okienka w jednostkach długości, dzielimy ciężar powierzchniowy przez ciężar właściwy (gęstość) materiału okienka, pamiętajmy tylko ujednoliceniu jednostek przed obliczeniami. Poniżej krajowy licznik okienkowy BOH-45 do pomiaru promieniowania beta (jego okienko mikowe jest zbyt grube, aby przepuścić cząstki alfa):

Okienkowy licznik produkcji radzieckiej SBT-10A, przeznaczony do pomiaru skażeń alfa-aktywnych, stosowany m.in. w monitorze EKO-C:

Cylindryczne liczniki G-M typu BOI-53, krajowy odpowiednik radzieckich STS-6, stosowane w monitorach skażeń RKP-1, RKP-2 oraz sondach do pomiaru skażeń powierzchni SGB-1P i SGB-3P:

Cylindryczne liczniki Geigera typu SBM-20 w radiometrze Polaron-Pripyat:

Wadą liczników Geigera jest fakt, że są skalibrowane dla określonej wartości energii promieniowania, zwykle cezu-137 (0,6 MeV) lub kobaltu-60 (1,17 MeV) i w okolicach tych energii pomiar jest najbardziej wiarygodny. W przypadku pomiaru promieniowania o innej energii, czy wręcz nieznanym widmie, możliwe są bardzo duże przekłamania. Wydajność liczników dla cząstek beta wynosi praktycznie 100%, jeśli tylko cząstki przenikną przez ścianki licznika, dla kwantów gamma jest znacznie gorsza i wynosi zaledwie 2%. 

Liczniki Geigera ulegają też zużyciu - głównie wyczerpuje się czynnik gaszący - i z biegiem lat ich charakterystyka staje się coraz bardziej "stroma" - plateau skraca się i rośnie jego nachylenie:

cyt. za: Wiesław Gorączko, Ochrona radiologiczna, Poznań 2011.

Większość popularnych tub ma trwałość 10^10 impulsów,co przy biegu własnym 27 imp./min. powinno dać trwałość rzędu 700 lat nieprzerwanej pracy. 

Pomimo swoich wad liczniki Geigera są powszechnie stosowane z uwagi na niską cenę, prostotę niezbędnych układów elektronicznych i czułość wystarczającą do większości popularnych zastosowań. W zastosowaniach naukowych często stosuje się też detektory scyntylacyjne, półprzewodnikowe oraz komory jonizacyjne, które omówię przy innej okazji. Na zakończenie powtórzę jeszcze raz - nie każdy dozymetr wykorzystuje licznik Geigera, a rozpoznanie rodzaju detektora "na oko" nie zawsze jest możliwe! Poniżej parę przykładów:

Monitor skażeń powierzchni RKP-1-2 z 3 cylindrycznymi licznikami Geigera STS-6:

Sygnalizator Polon PM-1041 z detektorem scyntylacyjnym:

Radiometr komorowy RKL-62, działający na zasadzie komory jonizacyjnej:

I wreszcie... SmartGeiger FSG-001, nie będący, wbrew nazwie, licznikiem Geigera, tylko detektorem półprzewodnikowym:

Breloczek-indykator BIRI z miniaturowym licznikiem Geigera:

Aby mieć pewność co do zastosowanego detektora, zwykle najlepiej sięgnąć do charakterystyki przyrządu albo, jeśli czujemy się na siłach, otworzyć obudowę.