Дозиметра радиации своими руками

Дозиметр своими руками

Увидеть и почувствовать радиацию нельзя, но можно узнать о ее присутствии различными способами по засветке фотопленки, по световым вспышкам на дисплее, нопрактичнее всего — с помощью счетчика частиц, создающих электрический импульс при попадании в него частицы. В основном все счетчики Гейгера — Мюллера состоят из герметизированной трубочки, являющейся катодом и протянутой сквозь нее по оси проволочкой — анодом. Пространство внутри заполняется газом при маленьком давлении, чтоб создать оптимальные условия для электрического пробоя. Напряжение на счетчике около 300 — 500 В настраивают так, чтобы самостоятельного пробоя не происходило и ток через счетчик не тек. Но при попадании радиоктивной частицы она ионизирует находящийся в трубке газ, и между катодом и анодом возникает целая лавина электронов и ионов — начинает течь ток. Но через доли миллисекунды счетчик возвращается в исходное состояние и ожидает прохождения следующей частицы.

На фотографии представлен наиболее распространенный счетчик СБМ-20. Он чувствителен к бета- и гамма-излучению (рентгеновскому). Количество импульсов, регистрируемых им за 40 секунд равно интенсивности радиации в микрорентгенах в час (мкР/ч). Нормальный уровень обычно 12 — 16 мкР/ч. Но в горах он может быть в несколько раз выше.

Схема самодельного дозиметра состоит из двух блоков, собранных в небольших пластиковых коробочках: сетевого выпрямителя и индикатора.

Блоки соединяются между собой разъемом X1. При подаче питания конденсатор С3 начинает заряжатся до напряжения 600 В и затем является источником питания для счетчика. Отсоединив питание от розетки и отключив индикатор, начинаем слушать щелчки в высокоомных телефонах.

Как вы уже смогли догадаться щелчок в телефонах означает попадание радиоактивной частицы в счетчик. Время работы индикатора после одной зарядки зависит от тока утечки конденсатора, поэтому он должен быть хорошего качества. Как правило прибор способен без подзарядки проработать минут десять или сорок, зависит от интенсивности радиоактивного излучения.

Об окончании заряда конденсатора можно судить по прекращению щелчковв высокоомных телефонах. Номиналы деталей некритичны. Резистор R1 должен быть мощный 1-2 Вт. Счетчик В1 может быть любым, какой сможете найти.

Дозиметр своими руками СИ-13Г

На элементах DD1.1 и DD1.2 К176ЛА7 собран генератор расчитанный на частоту 1000Гц. Прямоугольные импульсы через дифференцирующееся цепочку C2R3, открывают транзистор VT1 КТ315, работающий в ключевом режиме. Импульсы с его коллекторного перехода, проходя по первичной обмотке трансформатор, наводят в его вторичной обмоткевысокое импульсное напряжение с потенциалом около 100 В. Диод VD1 предназначен для защиты коллектора транзистора от перенапряжения, могущего возникнуть на индуктивной нагрузке — трансформатора.

Выпрямитель с шестикратным умножением выдает постоянное400 В напряжение, которое подается на катод счетчика через токоограничительный резистор R4. Отрицательные импульсы с анода счетчика, вызванные пролетом радиоактивных частиц, переключают элемент DD1.3 и растягиваясь по длительности до долей секунды попадают на DD1.4, т.к на другой его вход поступают прямоугольные импульсы частоты 1 кГц. На выходе элемента получаются тональные звуковые сигналы, одновременно светится и светодиод HL1.

При естественном фоне радиации «попискивания» редкие раз в несколько секунд, при увелечении уровня радиации тональность звучит чаще, а при опасных значениях звуковой сигнал звучит непрерывно, а светодиод постоянно горит. В схеме применен счетчик СИ13Г, но можно использовать и анологичные. Он выпускается в стеклянной колбе и имеет меньшие габариты, чем счетчик СБМ-20, но и меньшую чувствительность.

Трансформатор самодельный, намотанный на миниатюрном Ш-образном ферритовом сердечнике Ш4×8, первичная обмотка которого содержит 100 витков провода ПЭЛ 0,1, вторичная — 1200 витков провода ПЭЛ 0,06. Намотку необходимо делать внавал, между обмотками прокладывают 1 — 2 слоя изоляции.

В этой статье найдете описание простых схем дозиметра на счетчике СБМ-20, обладающих достаточной чувствительностью и регистрирующих самые малые значения бета- и гамма- радиоктивных частиц. Схема дозиметра базируется на отечественном датчике радиационного излучениятипа СБМ-20. Он похож на металлический цилиндр диаметром 12 мм и длинной около 113 мм. В случае необходимости его можно заменить на ZP1400, ZP1320 или ZP1310.

В основе прибора — счетчик Гейгера-Мюллера типа СБМ-20. Это цилиндр из металла, с двумя электродами на концах. Внутри газ. На эти электроды подают постоянное напряжение около 400V. При прохождении через счетчик ионизирующей частицы происходит электрический пробой и сопротивление прибора резко снижается от бесконечного до весьма ощутимого. Таким образом с каждой ионизирующей частицей, пролетающей через счетчик он создает короткий импульс.

Этот бытовой дозиметр с использованием микроконтроллера способен фиксировать превышение уровня радиации в диапазоне от 0 мР до 144 мР. Конструкция состоит из повышающего преобразователя напряжения и микроконтроллера, который считает генерируемые импульсы и передает информацию на цифровой индикатор.

После катастрофы в Японии спрос на индивидуальные средства контроля радиоактивности резко возрос, и не только готовые приборы, но так же и отечественные счетчики Гейгера-Мюллера стали дефицитом. Поэтому пришлось обратить внимание на «зарубежный опыт», вернее, на зарубежную элементную базу. Вот продукт известной фирмы Philips -счетчик ZP1300. В отличие от отечественных аналогов ему требуется питающее напряжение 700V. В остальном все то же самое. На рисунке показана схема звукового индикатора радиоактивности на основе счетчика ZP1300.

При каждом пролете через счетчик ионизирующей частицы устройство издает короткий тональный звук. Чем выше радиация, тем чаще звучит. Схема генератора напряжения 700V сделана на основе миниатюрного силового трансформатора типа HRE3005000 с двумя обмотками, — вторичной на 6V и сетевой на 230V. Трансформатор очень малогабаритный и имеет мощность менее 1W. Вот этот трансформатор здесь используется для получения высокого напряжения. Он включен наоборот, то есть, в данной схеме низковольтная обмотка работает как первичная. Она включена в коллекторную цепь транзистора VT1, на базу которого поступают импульсы от генератора на микросхеме А1, — интегральном таймере типа 555. Чтобы получить необходимые 700V витков вторичной обмотки трансформатора недостаточно, поэтому есть еще дополнительный умножитель напряжения на диодах VD2-VD6.

Для обеспечения стабилизации выходного напряжения, в схеме есть обратная связь, которая осуществляется через резисторы R3 и R4. Через них поступает напряжение на вывод 2 А1, величина которого пропорциональна величине выходного напряжения. Соответственно меняется скважность импульсов, генерируемых микросхемой А1 и изменяется напряжение на выходе умножителя. Таким образом, напряжение на выходе умножителя поддерживается стабильно и мало зависит от напряжения питания. Устанавливают выходное напряжение подстройкой резистора R1. Следует заметить, что для точного измерения выходного напряжения обычный мультиметр не подходит из-за низкого входного сопротивления. Нужно использовать высокоомный вольтметр или измерять мультиметром через делитель напряжения, например, составленный из резисторов сопротивлением 10 мегаом и 100 килоом.

В этом случае показания мультиметра нужно будет умножить на 100 (то есть, «7V» = 700V). Диод VD1 защищает транзистор VT1 от выбросов самоиндукции обмотки трансформатора. Напряжение 700V с выхода умножителя через резистор R9 поступает на счетчик Гейгера-Мюллера F1. Нагрузкой счетчика является резистор R7, на котором при пролете ионизирующей частицы возникает очень короткий импульс. Этот импульс поступает на ждущий мультивибратор на микросхеме А2. Диод VD7 защищает вход микросхемы от высокого напряжения, ограничивая амплитуду импульса величиной напряжения питания схемы.

При приходе импульса на вывод 2 А2, ждущий мультивибратор запускается и вырабатывает пачку импульсов, которая поступает на динамик В1. Раздается короткий звук высокого тона. Эту схему можно использовать и как часть цифрового дозиметра. Импульсы на его счетчик нужно будет подавать с вывода 3 А2. Детали. Главную деталь — счетчик Гейгера-Мюллера можно заменить и другим, например, отечественным. Но это потребует соответствующего изменения напряжения питания счетчика (для наших обычно 400V). То есть, нужно будет уменьшить число ступеней умножителя напряжения. Трансформатор Т1 можно заменить практически любым маломощным силовым трансформатором со вторичной обмоткой 6V. Или же мотать его самостоятельно. Динамик В1 — капсюль от малогабаритных головных телефонов. Его сопротивление должно быть в пределах 16-50 Огл. Налаживание заключается только в установке высокого напряжения регулировкой подстроечного резистора R1.

Схема этого измерителя радиации позволяет контролировать изменение излучения используя световые вспышки светодиода. Увеличение количества таких вспышек в единицу времени говорит об превышение радиационного фона в зоне контроля.

В портативных самодельных дозиметрах, в которых в роли датчиков радиации используются счетчики Гейгера, главным узлом конструкции является модуль, преобразующее малое напряжение питания от обычной батарейки в повышенное до 360…440 вольт, необходимого для питания счетчика Гейгера.

Источник

Самодельный дозиметр радиации: схема, как сделать

Измерение радиационного фона в домашних условиях позволяет контролировать уровень загрязнения помещения и окружающего пространства. Дозиметр радиации своими руками можно изготовить как с помощью простых подручных средств, так и с использованием современных технологий. Получившийся прибор не уступит в функциональности некоторым магазинным аналогам.

Можно ли сделать дозиметр своими руками

Самостоятельно довольно сложно собрать профессиональный многофункциональный прибор, который будет способен к измерению бета и гамма-излучения. Чаще всего под портативным дозиметром понимают устройство, способное показывать уровень заражения прилегающей территории радионуклидами.

Важно! Очень часто под дозиметром подразумевают радиометр. Второй прибор показывает именно степень заражения, а не общее количество содержащейся в воздухе радиации.

Получившийся в домашних условиях дозиметр получается не самым чувствительным, однако он способен указать на наличие критического уровня заражения. Несмотря на техническое несовершенство, устройство вполне может подойти в качестве страховки человеческой жизни в тяжелых условиях.

Как собрать дозиметр радиации своими руками

Существует большое количество схем по сбору портативного устройства для измерения радиационного фона. Для начинающих постигать основы радиотехники подойдут самые простые устройства на резисторах СБМ-20. Более опытные любители могут сконструировать дозиметр радиации своими руками с двух- или трехпроводным детектором, а также используя векторные или интегральные резисторы.

Независимо от выбора схемы будущего устройства, при его сборке стоит использовать несколько простых правил. Они позволят получить максимально качественный прибор, который будет безопасен для жизни и здоровья человека. Большинство экспертов советуют:

1. Использование 400 вольтовых счетчиков. Если модуль рассчитан на 500 вольт, придется вносить дополнительные корректировки в настройки цепи.
2. Перед началом использования прибора необходимо измерить его выходную мощность при помощи 10 Мом вольтметра. Оно должно составлять ровно 400 вольт. Стоит помнить, что несмотря на малую удельную мощность, при неправильной настройке конденсаторы могут нести опасность здоровью.
3. Необходимо исключить возможность доступа к элементам, на которые подается высокое напряжение. Корпус должен плотно закрывать электрические приборы.
4. Подключение всех узлов производится при отключенном питании и разряженных конденсаторах.

Несмотря на выбор схемы будущего устройства, общий принцип работы дозиметра радиации будет практически одинаковым. Он будет выдавать некоторое количество звуковых сигналов. При нормальном радиационном фоне этот показатель будет на уровне 30. Увеличенное количество сигналов говорит о значительном повышении уровня загрязнения окружающей среды.

Схема простого дозиметра своими руками за 3 минуты

Такой метод позволяет получить самодельный прибор для измерения радиации в максимально короткие сроки. Технология подразумевает минимальный набор навыков и самое простое оборудование.

Чтобы изготовить такое устройство, потребуется:

• пластиковая бутылка;
• консервная банка;
• простой тестер;
• 20 см медной или стальной проволоки;
• транзистор кп303.

У жестяной банки удаляют верхнюю часть и слегка полируют края наждачной бумагой, чтобы не поранить руки. Бутылку обрезают под горлышко, оставляя около 10-15 см — она должна плотно входить в банку. В крышке делают 2 отверстия — в одно из них вставляют проволоку, чтобы она выходила на 1-2 см. После этого второй конец загибают и вставляют во вторую дырку.

Важно! Конец проволоки ни в коем случае не должен касаться дня жестяной банки.

Ножку транзистора прикручивают к получившейся петле. К его истоку и стоку подключают клеммы тестера. После этого можно приступать к непосредственной калибровке дозиметра. В качестве эталона используют лабораторные источники излучения.

Схема дозиметра своими руками на СБМ-20

Более продвинутые модели можно собрать, использовав специальные счетчики. СБМ-20 состоит из герметичной трубки — катода, сквозь который проходит анод в виде проволоки. Внутри полость наполнена газом — это обеспечивает оптимальную электропроводность.

Также для дозиметра радиации своими руками потребуется:

• счетчик на 400 вольт СТС-5;
• резистор до 2 вт;
• керамические или бумажные конденсаторы.

Дозиметр состоит из двух пластиковых блоков — сетевого выпрямителя и индикатора. Их соединяют между собой разъемом. Сетевой выпрямитель собирают согласно схеме. Перед включением необходимо зарядить конденсаторы — для этого прибор включают в сеть на небольшой промежуток времени.

Важно! Устройство в сборе должно иметь закрытый блок с резисторами. Недопустимо прикасаться к их контактам голыми руками.

После зарядки к дозиметру подключают телефоны с высокими показателями сопротивления. При естественном природном уровне радиации аппарат будет регистрировать редкие телефонные сигналы. Загрязнение окружающего пространства повлечет более частые сигналы. Если дозиметр совсем замолчал — скорее всего, кончился заряд конденсаторов. Полностью заряженное устройство способно работать около 20 минут.

Дозиметр с двухпроводным детектором своими руками

Такой прибор отлично подойдет для улавливания значительных изменений радиации. Процесс изготовления такого дозиметра не доставит сложностей опытным радиолюбителям.

Для его сбора своими руками необходимо:

• конденсатор проходной;
• двухпроводной детектор;
• 3 резистора;
• одноканальный демпферный элемент;
• пластиковый контейнер.

Двухпроводной детектор обеспечит лучшую чувствительность к перепадам радиации

Для конструкции не используют расширители, предпочитая им резонансные выпрямители. Демпфер ставят непосредственно после детектора для снижения амплитуды колебаний. За ним устанавливают проходной конденсатор — именно он определяет исходную дозу радиации. Изготовленный своими руками по такой технологии дозиметр будет более чувствительным к колебаниям радиации, однако потребует больше времени в сборке.

Дозиметр с трехпроводным детектором своими руками

Более сложные устройства относят уже к профессиональным приборам измерения. Они показывают не только уровень радиации, но и текущую мощность излучения. Задача сборки такого дозиметра может стать сложной даже для опытных радиолюбителей.

Важно! Детектор устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов.

Для сборки используют электролитические резисторы закрытого типа и одноканальные демпферы. В выборе расширителей отдают предпочтение низкочастотным вариантам. Замер радиации выполняется только резонансными выпрямителями.

Дозиметр радиации на трехканальном детекторе позволяет замерять также мощность излучения

Мощность собранного своими руками дозиметра зависит от используемого выходного резистора. Отдельным моментом при сборке такого аппарата стоит отметить довольно частый отказ от использования стабилитронов — они являются причиной высоких погрешностей при измерении.

Как сделать самому дозиметр с векторными резисторами

Векторные элементы являются дополнением к более традиционным приборам с сетевыми детекторами. Основным отталкивающим фактором в изготовлении таких дозиметров радиации является итоговая цена основной запчасти — ее приобретение может вылиться в довольно внушительную сумму.

Векторные резисторы более дорогостоящие по сравнению с другими аналогами

Как и в случае с детекторными дозиметрами векторные резисторы устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов. Число последних может варьироваться от одного до двух на одну модель в зависимости от желаемой мощности. Для нормальной работы необходимы конденсаторы объемом около 20 пФ.

Важно! При большом количестве проходных конденсаторов может значительно увеличиваться сопротивление, и, как следствие, итоговые погрешности.

После установки векторных резисторов в дозиметр радиации можно переходить к монтажу выпрямителя. Лучше всего использовать модели резонансного типа. Кроме того, эксперты говорят о возможности применения позиционных выпрямителей. После полного сбора устройства его помещают в пластиковый корпус и калибруют в лабораторных условиях.

Самодельный дозиметр с интегральными резисторами

Изготовленный по такой технологии прибор отличается высокими показателями чувствительности. Схема дозиметра радиации своими руками на микроконтроллере не представляет сложностей для опытных радиолюбителей. Встречаются как одноканальные, так и многоканальные модели.

Первым делом для изготовления дозиметра радиации своими руками необходимо подобрать корпус. Подойдет обычная пластиковая коробка соответствующих размеров. В нее устанавливают демпфер. Дальнейшая сборка совпадает с технологией изготовления прибора с векторными резисторами.

Особенностью интегральных резисторов является высокая точность измерения

Важной особенностью является установка конденсаторов после резисторов. В среднем понадобится около 3 элементов. Чувствительность конденсаторов напрямую зависит от используемого расширителя. После подбирается специальный счетчик двоичного типа. Их устанавливают непосредственно на сам детектор.

Заключение

Дозиметр радиации своими руками — отличное решение, которое позволяет самостоятельно регистрировать увеличение уровня загрязнения радионуклидами. Изготовленный прибор позволит вовремя заметить смещение радиационного фона. Правильно сконструированное устройство может конкурировать с более технологичными и дорогостоящими магазинными аналогами.

Источник