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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Dosímetro de radioaficionado. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / dosímetros La radiación ionizante es peligrosa para los humanos en cualquier dosis. En casos pequeños, su impacto está muy enmascarado, las consecuencias pueden aparecer años después, décadas después, e incluso en las próximas generaciones (oncología, daño genético, etc.). Con un aumento en el nivel de exposición, no solo aumenta la probabilidad de tales consecuencias, sino que también se producen alteraciones en el cuerpo humano que pueden provocar la muerte en cuestión de días, horas o incluso directamente "bajo el haz" *. Entonces, conocer el nivel de radiación, para poder estimarlo al menos aproximadamente, no parece superfluo. Habiendo encontrado un mayor nivel de radiación ionizante, es natural preguntar sobre su fuente. ¿Qué es: residuos radiactivos enterrados en secreto? ¿Un acelerador de un instituto de investigación cercano? ¿Máquina de rayos X, "brillando" en la dirección equivocada? ¿Isótopo "mío" de un asesino ilustrado? ¿Un detector de incendios desechado? mineral radiactivo? ¿Hueso de dinosaurio?.. ¿Cuál es la actividad del descubierto? ¿La configuración de su radiación?.. Para responder a todas estas preguntas, necesitamos un dispositivo capaz de medir el nivel de radiación ionizante en algunas unidades. Diagrama esquemático de un dosímetro de radioaficionado que mide la radiación ionizante en el NRF, en unidades de radiación de fondo natural (Df@15 μR/h) se muestra en la fig. 74**. El sensor de radiación BD1 del dosímetro es un contador Geiger tipo SBM20, sensible a g- y duro b-radiación (ver anexo 4). Su reacción al fondo de radiación natural son pulsos de corriente que se suceden sin orden visible a una velocidad promedio de Na=20...25 imp/min***. La tasa de conteo en los contadores Geiger está linealmente relacionada con el nivel de radiación.
Entonces, para un aumento de diez veces en su nivel, el contador SBM20 responderá con un aumento de diez veces en la tasa de conteo, hasta Nrad \u200d 250 ... 20 imp / min. La proporcionalidad directa de la conversión Nrad <->Drad comenzará a violarse solo a niveles de radiación muy significativos, con la aparición de una gran cantidad de pulsos separados por un intervalo de tiempo demasiado pequeño, más allá de la resolución del contador. En el pasaporte del contador, generalmente se indica Nmax, la tasa de conteo máxima. Para el contador SBM4000 Nmax=2000 imp/s. Y si conserva la linealidad de la transformación Nrad <->Drad al menos hasta 1 pulsos/s, entonces será posible estimar numéricamente los campos de radiación en el rango Drad = (5000...XNUMX) Df por el conteo tasa - más que suficiente para un electrodoméstico. El voltaje de suministro recomendado para el medidor SBM20 es Upit = 360 ... 440 V. Este rango de voltaje representa la llamada meseta: los cambios en Upit dentro de estos límites tienen poco efecto en la tasa de conteo y no hay necesidad de tomar medidas. para estabilizarlo. En cualquier caso, en dispositivos de precisión moderada. El dispositivo que convierte el voltaje de la batería que alimenta el dosímetro en un Upit de alto voltaje en el ánodo del contador Geiger se basa en un generador de bloqueo (T1, VT1, etc.). En el devanado elevador I de su transformador, se forma un pulso corto de 5 ... 10 μs con una amplitud de 440 ... 450 V, que carga el capacitor C1 a través de los diodos VD2, VD1. La tasa de repetición de pulsos del generador de bloqueo F@1/2R6 C3@40 Hz. Cada partícula ionizante que excita el contador Geiger provoca una breve descarga similar a una avalancha. Al surgir en la carga del medidor, la resistencia R1, los pulsos de voltaje se alimentan a un solo vibrador (DD10.3, DD10.4, etc.), que forma pulsos "rectangulares" de duración tf1 a partir de ellos.@R7 C7@0,2 ms y una amplitud suficiente para impulsar microcircuitos CMOS. Todos los intervalos de tiempo y frecuencias necesarios en el dispositivo son generados por el contador DD1. Su oscilador maestro opera a la frecuencia del resonador de cuarzo ZQ1 - 32768 Hz. La unidad de conteo del dosímetro se compone de tres contadores decimales DD4, DD5, DD6, cuyos indicadores luminiscentes HG1, HG2 y HG3 indican, respectivamente, "unidades", "decenas" y "centenas", y un contador binario - DD7, que representa "miles". Las salidas de los contadores decimales están conectadas a los segmentos correspondientes de los indicadores fluorescentes, y las salidas del contador DD7 están conectadas a los puntos decimales de los mismos indicadores, en los que se muestran "miles" en código binario: °°° - "0", °°* - "1", °* ° - "2",..., ** ° - "6", *** - "7" (° - punto "no encendido", * - punto "encendido"). La capacidad del nodo de conteo se incrementa así a "7999". El contador DD3 forma la unidad de medida adoptada en este dispositivo. Si su sensor está en las condiciones de una radiación de fondo normal, entonces en el intervalo de medición tmeas=39 s (esta es la duración de "cero" en la salida M del contador DD1), un promedio de Nf 3/39=( 60...20) 25/39@16 impulsos. Aquellos. normal, en Nrad@Nf en la pantalla del contador será fijo: "000" si Nrad<16, o "001" si 16 El intervalo de medición tmeas termina con tind, una demostración de 3 segundos del resultado de la medición. Está formado por el contador DD2. Durante un tiempo t, la entrada de la unidad de conteo se bloquea y se enciende el dispositivo (VT3, VT4, T2, etc.), que convierte la tensión de alimentación de los microcircuitos en una tensión de alimentación mucho más baja para las incandescencias de los indicadores fluorescentes. . Su forma es un meandro, la frecuencia es de 32768 Hz. El intervalo de indicación tind finaliza con la transferencia de todos los contadores del dispositivo al estado cero. Y entonces comienza un nuevo ciclo de medición. El dispositivo está montado en una placa de circuito impreso de un solo lado de 123x88 mm de tamaño, hecha de lámina de fibra de vidrio de 1,5 mm de espesor (Fig. 75). Todas las piezas están instaladas en la placa, excepto el interruptor de encendido, el emisor de sonido y la batería de corindón. Casi todas las resistencias del dispositivo son del tipo MLT-0,125 (R1 - KIM-0,125). Condensadores: C1 - K73-9, C2 - KDU o K2M (para una tensión de al menos 500 V), C3, C4 y C5 - K53-1, el resto - KM-6, K10-176, etc... El transformador Tl se enrolla sobre un anillo de ferrita M3000MN K16x10x4,5, después de alisar sus bordes con papel de lija y envolverlo con una fina cinta de lavsan o fluoroplástico. El devanado I se enrolla primero y contiene 420 vueltas de alambre PEV-2 0,07. Se coloca casi sobre todo el núcleo, con un espacio de 1,5...2 mm entre el principio y el final. El devanado se realiza casi vuelta a vuelta, moviéndose a lo largo del núcleo en una sola dirección. El devanado I también está cubierto con una capa de aislamiento. Los devanados II (8 vueltas) y III (3 vueltas) están enrollados con alambre PEVSHO 0,15 ... 0,25.
Deben distribuirse sobre el núcleo de la manera más uniforme posible. Al montar el transformador, es necesario observar la fase de sus devanados (sus comienzos están marcados en el diagrama con el icono "•"). No debe experimentar con esto: puede quemar el transistor VT1. El transformador T2 está enrollado en un anillo K10x6x5 (ferrita 2000NN). Está preparado para el bobinado de la misma forma que el núcleo del transformador T1. El devanado I (400 vueltas) está enrollado en dos cables (PEV-2 0,07). El final de un medio devanado está conectado al comienzo del otro, por lo que se forma un punto medio. El devanado II contiene 17 vueltas de cable PEV-2 0,25 ... 0,4. En el exterior, se recomienda envolver los transformadores con cinta de plástico, una tira estrecha cortada de PVC adhesivo. Esto los protegerá de influencias externas adversas. Los transformadores se fijan con un tornillo MZ (rosca en el tablero). La fijación aparentemente más simple del transformador con una abrazadera de alambre está llena de peligros: la abrazadera puede formar una bobina en cortocircuito en el transformador; un error común, por desgracia. Para evitar romper el bobinado o cerrar sus vueltas, la sujeción debe ser suave y elástica. La placa está montada en el panel frontal del dispositivo (poliestireno de alto impacto, duraluminio, etc.), en el que se corta una ventana contra indicadores fluorescentes. Se puede cubrir con un filtro verde. En él, en un recorte del tamaño deseado, se monta un emisor piezoeléctrico ZP-1 o ZP-22. Y debajo del LED HL1 haga un agujero correspondiente a su tamaño. El cuerpo del dispositivo es una caja de plástico estándar de 130x95x20 mm (por ejemplo, debajo de las fichas). Para evitar una disminución notable en la sensibilidad del dispositivo a la radiación ionizante suave, se debe hacer un corte de 10x65 mm en la pared de la caja adyacente al contador Geiger, que luego se puede cubrir con una rejilla rara. Por supuesto, no todo lo anterior es estrictamente necesario. Las resistencias del tipo MLT se pueden sustituir por otras del mismo tamaño. Como VT3, VT4, se pueden tomar casi todos los transistores npn. Si su ganancia actual es pequeña, puede ser necesario reducir ligeramente la resistencia de las resistencias R9 y R10. Es posible e incluso deseable reemplazar los indicadores fluorescentes IV3 con IV3A, que tienen una corriente de filamento más baja. El contador SBM20 tampoco es indispensable. Cualquier contador Geiger de 400 voltios con actividad de fondo Nf es adecuado.@24 pulsos/min. En este caso, no será necesario realizar cambios en el circuito del dispositivo. Si Nf es diferente, entonces entre las salidas 1, 2, 4, 8 y 16 del contador DD3 y la entrada del contador acumulador, debe encender un decodificador de resistencia de diodo, en el cual, al instalar los diodos apropiados, se debe marcar un número, posiblemente más cercano a 0,65 Nf. El fragmento del diagrama (Fig. 76) muestra cómo hacer esto para Nf = I6. Aquí 0,65 Nf@11, que está en código binario y tecleado en el decodificador. En la placa de circuito impreso hay un lugar para instalar un decodificador de resistencia de diodo.
También es posible otra forma: el Nph requerido se puede obtener conectando varios contadores Geiger insensibles en paralelo. Por ejemplo, es adecuada una "batería" de cinco contadores SBM10 o SBM21. Los parámetros de los contadores Geiger más adecuados para dosímetros domésticos se dan en el Apéndice 4. Tabla 12
LED HL1, que se enciende cuando el contador del acumulador se desborda, es decir a un nivel muy alto de radiación ionizante, debería ser rojo y posiblemente más brillante: AL307KM, AL307LM, etc. Los parámetros del transformador T1 se eligen de modo que cuando la batería se descarga, el voltaje en el contador Geiger permanece dentro de los límites de la meseta de la característica de conteo. La Tabla 12 muestra la dependencia de la tasa de conteo en el voltaje de suministro del dispositivo a una actividad constante de la fuente de radiación. La Tabla 13 muestra la dependencia de la corriente consumida por el dispositivo en el voltaje de la fuente de alimentación. La masa del dispositivo con la batería "Korund" - 225 g. La visualización del contador del acumulador también se puede realizar en indicadores de cristal líquido. El diagrama esquemático de esta unidad con un tipo de pantalla IZhTs5-4/8 se muestra en la fig. 77. Como hay cuatro dígitos en la pantalla IZHTS5-4/8, el contador de "miles" se hace aquí de manera similar a los anteriores, en el contador decimal K176IE4. En un dosímetro con LCD, por supuesto, no se necesita una unidad de generación de voltaje de filamento. Por lo tanto, los elementos VT3, VT4, T2, R9, R10 se pueden quitar y DD9.1 y DD9.2 se pueden usar para otro propósito (de lo contrario, sus entradas deben estar conectadas a "tierra" o "+" de la fuente de alimentación). fuente). Tabla 13
El contador DD7 se puede guardar, pero solo para generar una alarma: cuando aparece "8000" en la pantalla, un nivel de radiación que es 8000 veces más alto que el nivel de radiación natural de fondo, se activará un sonido de alarma y una alarma de luz. Otra característica de la pantalla LCD es que la señal en su segmento debe tener la forma de un meandro. El segmento se vuelve visible (negro) si su meandro está en antifase con el meandro del sustrato del LCD (pines 1 y 34), y queda en segundo plano, no resaltado, si sus fases coinciden. El contador K176IE4 genera meandros de fase "única" y "cero" en sus salidas, si en su entrada S (pin 6) se aplica un meandro de referencia con una tasa de repetición de varias decenas o centenas de hercios. Es posible, por ejemplo, conectar las entradas S de los cuatro contadores a la salida F (frecuencia 1024 Hz) del contador QD1. La eficiencia energética de un dosímetro con pantalla de cristal líquido será, por supuesto, mucho mayor que con uno luminiscente. *) El Homo sapiens es una de las especies biológicas más sensibles a las radiaciones ionizantes. La dosis letal para humanos es de 600 roentgens. **) El fondo de radiación natural como una especie de generador de prueba permite calibrar un dispositivo dosimétrico doméstico, incluidos los de fabricación casera, sin recurrir a la ayuda de ningún servicio. Esta unidad no estricta hizo posible en un momento legalizar dispositivos dosimétricos de fabricación casera. ***) Una parte de N. debe atribuirse al propio contador, en particular, al efecto sobre él de los radioisótopos incluidos directamente en su diseño. En buenos contadores Geiger, este componente N. es bastante pequeño y generalmente no se tiene en cuenta en los electrodomésticos. Publicación: cxem.net
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