Iskrowy detektor promieniowania alfa

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.

Radiometr scyntylacyjny SRP-68 - starsza wersja

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.

Dozymetr Milerd HiStand z baterią słoneczną

Dozymetr ten jest produkcji amerykańskiej firmy Milerd Technology LLC, produkującej różnego rodzaju mierniki, oczyszczacze powietrza i myjki do żywności. Oprócz niego, firma oferuje również takie produkty, jak:

• miernik pola elektromagnetycznego Milerd HiRange,
• miernik radonu Milerd Aero Q4
• miernik jakości powietrza Milerd Aero Q8
• myjka żywności Milerd Detoxer
• oczyszczacze powietrza serii Mini, Smart, PRO, Elite, Power, Drive

Dozymetr Milerd HiStand występuje też jako Mira Safety Geiger-2 w dystrybucji firmy Mira Safety, specjalizującej się w maskach przeciwgazowych i innym sprzęcie ochronnym i to właśnie tą wersję przedstawię w mojej recenzji. 

Sonda scyntylacyjna uniwersalna SSU-70 i SSU-70-2

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. 

Dozymetr Habotest HT-629 z Aliexpress

Firma Habotest oferuje szeroką gamę aparatury pomiarowej powszechnego użytku, od multimetrów, przez mierniki EMF, wiatromierze, luksomierze, pirometry aż po czujniki gazu [LINK]. W ofercie znalazł się też jeden dozymetr, który zaraz Wam przedstawię.

Przyrząd mierzy moc dawki promieniowania gamma i silniejszego beta, a także łączną dawkę. Licznik G-M jest w całości osłonięty plastikiem obudowy, tzw. II szkoła budowy dozymetrów wg mojej systematyki [LINK]

Dozymetr Eco Deyi DY003 z Aliexpress

Pełna nazwa tego dozymetru to Portable Personal WiFi Nuclear Radiation Detector DY003. Produkowany jest przez firmę Dongguan Deyi Electronic Technology Co. Ltd. [LINK], oferującą szeroki wybór przyrządów pomiarowych powszechnego użytku (mierniki smogu, tlenku węgla, termometry, higrometry itp.). 

DY003 przypomina kształtem obudowy rosyjski dozymetr Rodnik 3, jednak ma znacznie więcej funkcji niż tamten prosty przyrząd. 

Detektorem promieniowania jest miniaturowy licznik G-M typu J707, przypominający nasz DOI-30. 

Komora jonizacyjna do pomiaru radonu

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).

oraz problematyka pomiaru narażenia związanego z obecnością radonu w otoczeniu.

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.

Wojenne losy radu

Odkrycie radu przez Marię Skłodowską-Curie i jej męża Piotra Curie (1898) zapoczątkowało nowy okres zarówno w fizyce i chemii, jak również w medycynie. Ponieważ małżonkowie Curie nie opatentowali technologii otrzymywania radu, chcąc by odkrycie służyło całej ludzkości, wkrótce patent zastrzegły korporacje zajmujące się wydobyciem i przetwarzaniem rudy uranowej. Doszło więc do paradoksalnej sytuacji, w której Skłodowska, chcąc podarować rad dla tworzonego w Warszawie Instytutu Radowego, musiała prowadzić zbiórkę wśród Polonii amerykańskiej i organizować odczyty w USA. Ostatecznie udało się zgromadzić niezbędne fundusze, a firma Union Miniere du Haut Katanga, wydobywająca rudę uranu w Kongu (wówczas kolonia Belgii) sprzedała 833,33 mg radu, dorzucając do tego 200 mg gratis z uwagi na wieloletnią współpracę. Ten rad - łącznie 1033 mg w 166 ładunkach - oznaczono RMS ("rad Marii Skłodowskiej"). Instytut otwarto w 1932 r., jeszcze za życia Skłodowskiej, jednak pełne uruchomienie i rozwinięcie działalności zajęło kilka następnych lat. Rozwój Instytutu sprawił, że w 1938 r. dokupiono 533 mg radu, który oznaczono MSC ("Maria Skłodowska-Curie"), łącznie posiadano więc 1566 mg. 

Kaseta na 50 igieł po 6,66 mg radu w Instytucie Radowym, 1936, zbiory NAC

Dozymetr HFS-01 z Aliexpress

Ten dozymetr sprawia wrażenie wariacji na temat BR-9B i XR-1 - zarówno obsługa, jak i funkcjonalność są bardzo podobne. Główną różnicę stanowi obudowa, dłuższa i węższa, a także dwie dodatkowe funkcje.

Przyrząd mierzy moc dawki promieniowania gamma i silniejszego beta za pomocą szklanego licznika G-M, osłoniętego całkowicie plastikiem obudowy. Należy więc do tzw. drugiej szkoły budowy dozymetrów według mojej autorskiej systematyki, którą przedstawiłem w osobnym artykule [LINK]

Uszkodzenia radiacyjne w materii

Promieniowanie jonizujące w interakcji z materią powoduje różnorakie skutki, zarówno fizyczne, jak i chemiczne. Do tej pory na blogu przedstawiałem działanie promieniowania na organizmy żywe:

• choroba popromienna [LINK]
• mutacje [LINK]
• śmiertelna dawka promieniowania [LINK]
• incydent krytyczny w Tokaimura [LINK]
• napromieniowanie drwali w Gruzji [LINK]

Przyjrzyjmy się teraz działaniu promieniowania na materię nieożywioną. Promieniowanie jonizujące stanowi przekaz energii – jednostkę dawkipochłoniętej, greja (Gy) definiujemy jako dżul na kilogram (J/kg). Energia przekazywana przez promieniowanie może powodować m.in.:

• utratę struktury krystalicznej minerałów
• ciemnienie szkła
• kruszenie tworzyw sztucznych
• zmianę właściwości metali, głównie wzrost twardości

Skutki wywoływane w materii przez promieniowanie zależą od wielu czynników:

• rodzaju promieniowania (alfa, beta, gamma, neutrony, protony, jony)
• energii promieniowania
• mocy dawki
• czasu napromieniowania
• obecności innych czynników fizykochemicznych, mogących wzmacniać lub (rzadziej) osłabiać niszczący wpływ promieniowania (światło widzialne, ultrafiolet, podczerwień, tlen, woda, udary mechaniczne). 

Dozymetr komorowy EKO-K

Firma Polon-Ekolab wywodzi się z gdańskiego oddziału ZZUJ Polon. W latach 90. wypuściła na rynek przyrządy dozymetryczne, nazwane EKO i oznaczane literami alfabetu, czasem z dodatkową literą dodaną po ukośniku. Są to profesjonalne mierniki przeznaczone dla różnego rodzaju służb - granicznych, policyjnych czy ratowniczych - a także placówek, w którzy wykorzystywane są źródła promieniowania. Jeśli uszeregujemy je alfabetycznie, uzyskamy takie oto zestawienie (fabryczne nazwy zostały rozszerzone lub zmodyfikowane przeze mnie dla lepszej czytelności, po oryginalne odsyłam do strony producenta):

• EKO-C - monitor skażeń radioaktywnych z licznikiem okienkowym SBT-10A lub, w nowszej wersji, typu pancake
• EKO-C/s - j.w. z dodatkowym gniazdem sondy scyntylacyjnej SSA-1P
• EKO-D - radiometr beta gamma z sygnalizacją progową
• EKO-D/p - j.w. tylko bez dźwiękowej sygnalizacji impulsów i opcji zmiany jednostki pomiaru, ale za to ze zmienną stałą czasową
• EKO-I - radiometr inspekcyjny w kształcie latarki, wykorzystujący licznik okienkowy
• EKO-ID - dawkomierz - sygnalizator przekroczenia dawki, w rodzaju ALDO-10 (brak informacji na stronie producenta)
• EKO-K - dozymetr komorowy promieniowania gamma
• EKO-OD - miniaturowy dawkomierz osobisty (z wyświetlaczem) z sygnalizacją progową
• EKO-P - miernik mocy dawki gamma z sygnalizacją progową
• EKO-S - miniaturowy sygnalizator progowy (bez wyświetlacza), sygnalizujący przekroczenie jednego z 3 fabrycznie ustawionych progów
• EKO-S/k - miniaturowy sygnalizator progowy (bez wyświetlacza), sygnalizujący przekroczenie jednego, ustawionego fabrycznie progu (wyprodukowano tylko małą serię)
• EKO-S/p - sygnalizator progowy przenośny o 1 fabrycznie ustawionym progu alarmowym, z sygnalizacją dźwiękową i świetlną
• EKO-S/s - sygnalizator progowy stacjonarny zasilany z sieci 220 V
• EKO-W - radiometr gamma do pracy w trudnych warunkach, wygląda na wzmocnioną wersję  radiometru EKO-D bez możliwości pomiaru promieniowania beta i z wyświetlaczem w innym miejscu

Spośród powyższych wyrobów na rynku wtórnym najczęściej pojawiają się monitory EKO-C, niekiedy EKO-D lub jakieś sygnalizatory EKO-S w różnych wersjach. Miernik EKO-K należy do tych dozymetrów firmy Polon-Ekolab, które praktycznie nigdy nie pojawiają się na rynku wtórnym. 

Jest to radiometr wykorzystujący komorę jonizacyjną jako detektor promieniowania. Pistoletowy kształt przypomina radiometry RKL-60, RKLG-2, RKLG-62, DK-3, natomiast krzykliwa kolorystyka nawiązuje do starszych wersji EKO-C.

W. Goraczko, Ochrona radiologiczna, Poznań 2011, s. 220

Dozymetr AIR-09 z Aliexpress

Miernik ten, pomimo trochę zabawkowego wyglądu, jest nieco bardziej zaawansowaną konstrukcją niż proste przyrządy dostępne na Aliexpress. Wyprodukowany został przez Shenzen Reputation Electronic Technology Co. Ltd. i na pierwszy rzut oka przypomina trochę Fnirsi GC-01. Sama nazwa zaś sprawia wrażenie nawiązania do AIR-02, który omawiałem rok temu.

Przyrząd mierzy promieniowanie gamma i beta za pomocą szklanego licznika G-M całkowicie zakrytego plastikiem obudowy. Jest to więc tzw. druga szkoła budowy dozymetrów według mojej autorskiej systematyki. W tym układzie licznik G-M jest całkowicie zasłonięty obudową, jednak nie ma dodatkowego filtra odcinającego promieniowanie beta i wyrównującego charakterystykę energetyczną.

Rentgenoradiometr Radiološki detektor DR-M3

Przyrząd ten jest bliźniaczą konstrukcją z czechosłowackim Intenzimeter IT-65 omawianym na blogu w 2019 r. [LINK]. Oba mierniki były produkowane w kooperacji Czechosłowacji z Jugosławią i różnią się tylko drugorzędnymi szczegółami. "Radiološki detektor DR-M3" wytwarzały zakłady Rudi Čajavec z Banja Luki, produkujące zarówno cywilny sprzęt audio-video (klasy popularnej oraz profesjonalny), jak również wojskową elektronikę (sprzęt łączności, radiolokacyjny, dozymetryczny). Firma działała od 1950 r. do końca lat 90. i w szczytowym okresie zatrudniała 10.000 pracowników. Produkcja DR-M3 trwała od początku lat 70. do połowy 80., a rocznie wytwarzano 2000 egzemplarzy [LINK].

Dozymetr G3 "Nuclear Radiation Measurement Detector" z Aliexpress

Wracam do testowania chińskich dozymetrów z Aliexpress, ponieważ na tym portalu pojawiło się trochę nowych konstrukcji, zaś starsze znacznie staniały. Zacznę od miernika, który kosztował całe 15 dolarów, zaś na opakowaniu nie ma oznaczenia modelu, jedynie "Nuclear Radiation Measurement Detector - Geiger counting tube - Hazard Nuclear". Z uzyskanych przeze mnie informacji wynika, że miernik jest też sprzedawany jako "G3" [AMAZON], stąd umieszczam obie nazwy w tytule wpisu.

Detektorem promieniowania powinien być miniaturowy szklany licznik G-M, ale o tym za chwilę. Wynik podawany jest na kolorowym wyświetlaczu TFT. Widzimy na nim bieżącą moc dawki w µSv/h (REAL) z możliwością zmiany na średnią (AVG), łączną dawkę (ACC) lub wykres zmian mocy dawki z ostatnich 50 s. 

Dozymetr TVX-1B do sprawdzania promieniowania kineskopów

Promieniowanie rentgenowskie powstaje w wyniku hamowania rozpędzonych cząstek naładowanych (np. elektronów) na powłokach elektronowych atomów o dużej masie atomowej. Rozpędzone elektrony zderzając się z elektronami na wewnętrznych powłokach atomu powodują ich wybicie poza atom. Na opróżnioną w ten sposób powłokę przechodzi elektron z powłoki wyższej. 

https://www.researchgate.net/figure/X-ray-emission-process-An-incoming-photon-with-enough-energy-extracts-an-electron-from_fig1_263967770

Ponieważ energia elektronów na niższych powłokach jest mniejsza niż na wyższych, nadmiar energii jest wypromieniowywany w postaci kwantów promieniowania rentgenowskiego. Na tej zasadzie działa lampa rentgenowska, gdzie tarcza z wolframu jest bombardowana elektronami celem wytworzenia promieniowania rentgenowskiego. 

Książki "Kto, kiedy, dlaczego"

Jedną z publikacji, które miały największy wpływ na rozwój moich zainteresowań z zakresu fizyki jądrowej, były dwa pierwsze tomy wydawnictwa "Kto, kiedy dlaczego". Książka ta powstała w wyniku ankiety przeprowadzonej przez Państwowe Wydawnictwo "Iskry" wśród czytelników popularnego Kalendarza "Iskier". Czytelnicy mieli nadsyłać swoje pytania dotyczące wszystkich dziedzin wiedzy, od nauk przyrodniczych, przez technikę, historię, psychologię, medycynę, kulturę, sport na polityce kończąc. Spośród przysłanych około 35.000 pytań wybrano najpopularniejsze, które wraz z odpowiedziami umieszczono w pięciu tomach, wydawanych w latach 1958-1972. 

Ich zawartość była następująca (każdy dział kończył się bibliografią):

Sonda zanurzeniowa SGB-2Z

Rodzina sond licznikowych SGB została opracowana pod koniec lat 60. w ówczesnym Biurze Urządzeń Techniki Jądrowej, przekształconym następnie w Zjednoczone Zakłady Urządzeń Jądrowych "Polon". Wraz z sondami scyntylacyjnymi SSU i SSA zastąpiły one pierwszą generację sond - licznikowe LGM i LGO oraz scyntylacyjne LS. Główną różnicą między tymi rodzinami sond był rodzaj połączenia - w pierwszej generacji stosowano kabel wielożyłowy i wtyk o kilku stykach, w drugiej jeden przewód koncentryczny, którym doprowadzano zarówno sygnał, jak i wysokie napięcie. 

Do nowych sond opracowano też odpowiednie radiometry - przenośny RUST-2 i stacjonarny URL-1, które wyparły starsze RUS-4 i RUS-5*. Później wypuszczono kolejne mierniki - URL-2, URS-3, RUST-3 - przeznaczone do tej drugiej generacji sond (SGB/SSA/SSU). Większość z nich pozostaje w użyciu do chwili obecnej

Sondy SGB określano jako licznikowe, czyli wykorzystujące licznik G-M, a nie detektor scyntylacyjny. Rodzina obejmuje następujące modele, z których część (zaznaczone *) należy już do trzeciej generacji, powstałej w połowie lat 70.:

• SGB-1P (3 liczniki cylindryczne)
• SGB-2P (3 liczniki okienkowe)
• SGB-3P (6 liczników cylindrycznych)
• SGB-1D (1 licznik cylindryczny)
• SGB-2D (1 licznik cylindryczny miniaturowy)*
• SGB-1R (1 licznik okienkowy)
• SGB-2R (1 licznik okienkowy ze zmodyfikowanym frontem pozwalającym na zbliżenie próbki na odległość 2 mm)
• SGB-3R (1 licznik okienkowy)
• SGB-1Z
• SGB-2Z*

Sygnalizator promieniowania EKO-S/p

Firma Polon-Ekolab, wywodząca się z gdańskiego oddziału ZZUJ Polon, na początku lat 90. produkowała serię kieszonkowych indykatorów promieniowania, oznaczonych EKO-S. Występowały one w trzech wariantach. Pierwszy, wypuszczony w krótkiej prototypowej serii i oznaczony EKO-S/k, omawiałem w styczniu [LINK]. Teraz dzięki uprzejmości Czytelnika mogę przedstawić drugą wersję, oznaczoną EKO-S/p. Tak ściślej, to przyrząd na obudowie nosi oznaczenie "EKO-S", jednak strona producenta podaje nazwę EKO-S/p [LINK]

Na stronie Polon-Ekolab znajdziemy też krótki opis przyrządu, który zacytuję w całości:

Sonda scyntylacyjna SSA-3P

Sonda scyntylacyjna SSA-1P, omawiana na blogu w 2018 r. [LINK], przeznaczona jest do pomiarów skażeń emiterami alfa, za pomocą scyntylatora ZnS(Ag), który łączy wysoką wydajność detekcji cząstek alfa z małą czułością na kwanty gamma. Należy do rodziny sond opracowanych pod koniec lat 60. w Biurze Urządzeń Techniki Jądrowej, obejmującej zarówno sondy licznikowe SGB, jak i scyntylacyjne SSU i SSA. SSA-1P jest jedną z najliczniej produkowanych sond spośród wszystkich polskich konstrukcji - wykonano aż 1500 sztuk, co stawia ją na drugim miejscu po SGB-1P (2000 szt.).

Sonda ta miała też swoją większą wersję, nazwaną SSA-3P, która jednak nie weszła do masowej produkcji - z uzyskanych przeze mnie informacji wynika, że wykonano zaledwie 10 sztuk. 

Radiometry Berthold Rato / F i Berthold LB1200

Firma Berthold Technologies GmbH (https://www.berthold.com/en/) jest renomowanym producentem sprzętu dozymetrycznego do zastosowań profesjonalnych. Wśród licznych wyrobów tej firmy znajduje się m.in. przenośny radiometr LB133 z cylindrycznym licznikiem proporcjonalnym, LB1210B z proporcjonalnym licznikiem powierzchniowym, radiometr uniwersalny LB2040 i wiele innych. 

Tym razem dzięki uprzejmości Czytelnika mogę przedstawić przenośny radiometr Rato / F. Jest to wariant miernika LB1200 bez możliwości podłączania sondy zewnętrznej, za to z dwoma licznikami G-M, zapewniającymi szeroki zakres pomiarowy.