Sensor geiger casero en lugar de sbm 20. Indicador de radiación simple

En este artículo, encontrará una descripción de los circuitos de dosímetro simples en el contador SBM-20, que tienen suficiente sensibilidad y registran los valores más pequeños de partículas radiactivas beta y gamma. El circuito del dosímetro se basa en un sensor de radiación doméstico del tipo SBM-20. Parece un cilindro de metal con un diámetro de 12 mm y una longitud de unos 113 mm. Si es necesario, se puede reemplazar por ZP1400, ZP1320 o ZP1310.

Un esquema simple del dosímetro en el SBM-20.

La estructura está conectada a una sola pila AA tipo AA. Como saben, el voltaje de funcionamiento del sensor SBM-20 es de 400 voltios, por lo que se hace necesario utilizar un convertidor de voltaje.

El convertidor elevador se basa en un oscilador de bloqueo simple. Los pulsos de alto voltaje del devanado secundario del transformador son rectificados por un diodo de alta frecuencia.

Si el contador SBM-20 está ubicado fuera de la zona de radiación, ambos transistores VT2 y VT3 están cerrados. Las alarmas de sonido y luz no están activas. Tan pronto como las partículas radiactivas ingresan al contador, el gas dentro del sensor se ioniza y aparece un pulso en su salida, que pasa a amplificador de transistores y se escucha un clic en el altavoz del teléfono y se enciende el LED.

Con una intensidad de radiación natural débil, los destellos de LED y los clics se repiten cada 1 ... 2 segundos. Esto solo habla de la radiación de fondo normal. A medida que aumenta el nivel de radiactividad, los clics serán más frecuentes y, en valores críticos, se fusionarán en un crujido continuo y el LED estará encendido constantemente.

Dado que el diseño de la radioafición tiene un microamperímetro, la resistencia de sintonización se usa para ajustar la sensibilidad de las lecturas.

El transformador convertidor se ensambla utilizando un núcleo blindado que tiene un diámetro de 25 mm. Los devanados 1-2 y 3-4 están hechos de alambre de cobre con un diámetro de 0,25 mm y contienen 45 y 15 vueltas, respectivamente. El devanado secundario también está hecho de alambre de cobre, pero con un diámetro de 0,1 mm - 550 vueltas.

Diseño simple contador de radiactividad en SBM-20 versión 2

Principal especificaciones dosímetro:

El sensor del dosímetro es un contador Geiger SBM20. El generador de bloqueo genera un alto voltaje en su ánodo: desde el devanado elevador del transformador, los pulsos siguen a través de los diodos VD1, VD2 y cargan la capacitancia del filtro C1. La resistencia R1 es la contracarga.

El vibrador único está hecho en los elementos DD1.1, DD1.2, SZ y R4, estos convierten los pulsos provenientes del contador Geiger y que tienen una caída prolongada en pulsos rectangulares. Sobre los elementos DD1.3, DD1.4, C4 y R5 se construye un generador frecuencia de audio. Amplificador de umbral, ensamblado en un chip DD2.

El voltaje a través de la capacitancia C9 depende de la tasa de repetición de pulsos del contador Geiger; cuando alcanza el nivel de apertura del transistor incluido en DD2, se enciende el LED HL1, cuya frecuencia de parpadeo aumentará con el aumento de los cuantos de radiación que inciden sobre el sensor.

El transformador T1 está hecho a mano sobre un núcleo anular M3000NM K16x10x4,5 mm. El devanado primario contiene 420 vueltas de cable PEV-2-0.07. El devanado secundario consta de 8 vueltas de alambre con un diámetro de 0,15 ... 0,2 mm; tercer devanado 3 vueltas con el mismo cable.

La medición del nivel de fondo radiactivo se lleva a cabo utilizando un dispositivo especial: un dosímetro. Se puede comprar en una tienda especializada, pero los artesanos del hogar se sentirán atraídos por otra opción: hacer un dosímetro con sus propias manos. Una modificación del hogar se puede ensamblar en varias variaciones, por ejemplo, a partir de medios improvisados ​​​​o con la instalación de un contador SBM-20.

Naturalmente, será bastante difícil ensamblar un dosímetro profesional o multifuncional. Los dispositivos domésticos portátiles o individuales registran radiación beta o gamma. El radiómetro está diseñado para estudiar objetos específicos y leer el nivel de radionúclidos. De hecho, un dosímetro y un radiómetro son dos diferentes dispositivos, pero las versiones domésticas a menudo combinan tanto la primera como la segunda. La terminología delgada juega un papel solo para los especialistas, por lo tanto, incluso los modelos combinados se denominan en términos generales: un dosímetro.

Al elegir uno de los esquemas de ensamblaje propuestos, el usuario recibirá el dispositivo más simple con baja sensibilidad. Todavía hay un beneficio en tal dispositivo: es capaz de registrar dosis críticas de radiación, esto indicará una amenaza real para la salud humana. A pesar de dispositivo casero muchas veces inferior a cualquier dosímetro doméstico de la tienda, para proteger tu propia vida es bastante utilizable.

Antes de elegir uno de los esquemas de ensamblaje por sí mismo, lea Recomendaciones generales para la fabricación del dispositivo.

1. Para un dispositivo de su propio montaje, elija medidores de 400 voltios si el convertidor está diseñado para 500 voltios, entonces debe ajustar la configuración del circuito comentario. Está permitido elegir una configuración diferente de diodos zener y lámparas de neón, según el circuito de dosímetro que se utilice en la fabricación.
2. El voltaje de salida del estabilizador se mide con un voltímetro con una resistencia de entrada de 10 MΩ. Es importante comprobar que en realidad son 400 voltios, los condensadores cargados son potencialmente peligrosos para los humanos, a pesar de la baja potencia.
3. Cerca del mostrador, se hacen varios pequeños agujeros en el caso para la penetración de la radiación beta. Debe excluirse el acceso a circuitos con alto voltaje, esto debe tenerse en cuenta al instalar el dispositivo en la carcasa.
4. El circuito de la unidad de medición se selecciona en función del voltaje de entrada del convertidor. La conexión del nodo se realiza estrictamente con la alimentación apagada y el condensador de almacenamiento descargado.
5. En fondo de radiación natural un dosímetro casero dará entre 30 y 35 señales en 60 segundos. Superar el indicador indica alta radiación de iones.

Esquema No. 1 - elemental

Para diseñar un detector que registre radiación beta y gamma de forma "rápida y sencilla", esta opción es la más adecuada. Lo que necesita antes de la construcción:

• una botella de plástico, o mejor dicho, un cuello con tapa;
• lata sin tapa con bordes acabados;
• probador ordinario;
• un trozo de alambre de acero y cobre;
• transistor kp302a o cualquier kp303.

Para ensamblar, debe cortar el cuello de la botella para que encaje perfectamente en la lata. Un frasco alto y angosto, como el de la leche condensada, es el más adecuado. Se hacen dos orificios en la cubierta de plástico, donde debe insertar un cable de acero. Uno de sus bordes está doblado en un lazo en forma de letra "C" para que quede bien sujeto a la tapa, el segundo extremo de la barra de acero no debe tocar la lata. Luego se enrosca la tapa.

La pata del obturador KP302a se atornilla al lazo alambre de acero, y los terminales del probador están conectados al drenaje y la fuente. Alrededor del frasco, debe envolver el cable de cobre y fijarlo al terminal negro en un extremo. Caprichoso y efímero Transistor de efecto de campo puede reemplazar, por ejemplo, conectar varios otros de acuerdo con el circuito de Darlington, lo principal es que la ganancia total debe ser igual a 9000.

Un dosímetro casero está listo, pero lo necesitas. calibrar. Para hacer esto, use una fuente de radiación de laboratorio, como regla, la unidad de su radiación iónica se indica en ella.

Esquema No. 2 - instalación de un medidor

Para ensamblar un dosímetro con sus propias manos, un ordinario contador SBM-20- tendrás que comprarlo en una tienda especializada en componentes de radio. Un ánodo, un alambre delgado, pasa a lo largo del eje a través de un tubo de cátodo sellado. El espacio interno a baja presión está lleno de gas, lo que crea un ambiente óptimo para la ruptura eléctrica.

El voltaje del SBM-20 es de aproximadamente 300 - 500 V, debe ajustarse de tal manera que excluya una ruptura arbitraria. Cuando una partícula radiactiva choca, ioniza el gas en el tubo, creando una gran cantidad de iones y electrones entre el cátodo y el ánodo. Del mismo modo, el contador se activa para cada partícula.

¡Es importante saberlo! Para un dispositivo casero, cualquier medidor diseñado para 400 voltios es adecuado, pero el SBM-20 es el más adecuado, puede comprar el popular STS-5, pero es menos duradero.

Esquema de dosímetro consta de dos bloques: un indicador y un rectificador de red, que se ensamblan en cajas de plástico y se conectan con un conector. La fuente de alimentación está conectada a la red durante un breve período de tiempo. El condensador se carga hasta un voltaje de 600 W y es la fuente de alimentación del dispositivo.

La unidad está desconectada de la red y del indicador, y los conectores están conectados a los contactos. teléfonos de alta impedancia. El condensador debe ser seleccionado buena calidad, esto extenderá el tiempo de funcionamiento del dosímetro. Un dispositivo casero puede funcionar durante 20 minutos o más.

Características técnicas:

• la resistencia del rectificador se selecciona de manera óptima con una potencia de disipación de hasta 2 vatios;
• los capacitores pueden ser de cerámica o de papel, con el voltaje adecuado;
• puedes elegir cualquier contador;
• elimine la posibilidad de tocar los contactos de la resistencia con las manos

La radiación de fondo natural se registrará como señales raras en los teléfonos, la ausencia de sonidos significa que no hay energía.

Esquema No. 3 con un detector de dos hilos.

Puede diseñar un dosímetro casero con un detector de dos cables, para esto necesita un recipiente de plástico, un condensador de paso, tres resistencias y un amortiguador de un solo canal.

El propio amortiguador reduce la amplitud de la oscilación y se instala detrás del detector, justo al lado del condensador de paso, que mide la dosis. Para este diseño, sólo rectificadores resonantes, pero los expansores prácticamente no se utilizan. El instrumento será más sensible a la radiación pero llevará más tiempo ensamblarlo.

Hay otros esquemas sobre cómo hacer un dosímetro usted mismo. Los radioaficionados han desarrollado y probado muchas variaciones, pero la mayoría de ellas se basan en los circuitos descritos anteriormente.

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Además de los ya populares osciloscopios de doble canal Aktakom ASK-2028 con una banda de 25 MHz y ganó esta popularidad recientemente - ASK-2068 (con ancho de banda de 60 MHz), modelo ASK-2108 ya propuesto con un ancho de banda de 100 MHz!!!

Pero esta no es la única diferencia con ASK-2028 y ASK-2068 . Para la reproducción de señales de alta calidad en un osciloscopio ASK-2108 la tasa de muestreo ya es de 500Mmuestras/seg.

Como en los modelos ASK-2028 y ASK-2068 , en modo osciloscopio, ASK-2108 tiene:

• 2 canales
• resolución vertical de 8 bits
• coeficiente de deflexión vertical: 5 mV/div... 5 V/div
• relación de barrido: 5 ns/div... 100 s/div
• duración de la grabación: 6K por canal
• modos de temporización: frontal, video, alternativo
• detector de picos
• función de promedio
• medidas del cursor
• 20 mediciones automáticas
• Operaciones matemáticas
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• la capacidad de guardar hasta 4 formas de onda

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En relación con las consecuencias ambientales de las actividades humanas relacionadas con la energía nuclear, así como la industria (incluida la militar), que utilizan sustancias radiactivas como componente o base de sus productos, estudiar los conceptos básicos de seguridad radiológica y dosimetría de radiación se está volviendo suficiente hoy en día. tema candente. Además de las fuentes naturales de radiación ionizante, cada año aparecen más lugares contaminados con radiación como consecuencia de la actividad humana. Por lo tanto, para preservar su salud y la salud de sus seres queridos, necesita conocer el grado de contaminación de un área u objetos y alimentos en particular. Un dosímetro puede ayudar con esto: un dispositivo para medir la dosis efectiva o el poder de la radiación ionizante durante un cierto período de tiempo.

Antes de empezar a hacer (o comprar) este dispositivo es necesario tener una idea sobre la naturaleza del parámetro medido. La radiación ionizante (radiación) es una corriente de fotones, partículas elementales o fragmentos de fisión de átomos capaces de ionizar una sustancia. Se divide en varios tipos. radiación alfa es una corriente de partículas alfa: núcleos de helio-4, las partículas alfa nacidas durante la desintegración radiactiva pueden detenerse fácilmente con una hoja de papel, por lo que representa un peligro principalmente cuando ingresa al cuerpo. radiación beta- este es el flujo de electrones que surgen durante la desintegración beta, para proteger contra partículas beta con energías de hasta 1 MeV, una placa de aluminio de unos pocos milímetros de espesor es suficiente. Radiación gamma tiene un poder de penetración mucho mayor, ya que está formado por fotones de alta energía que no tienen carga, los elementos pesados ​​(plomo, etc.) con una capa de varios centímetros son efectivos para la protección. El poder de penetración de todos los tipos de radiación ionizante depende de la energía.

Para registrar la radiación ionizante se utilizan principalmente contadores Geiger-Muller. Este dispositivo simple y efectivo suele ser un cilindro de metal o vidrio metalizado desde el interior y un hilo de metal delgado estirado a lo largo del eje de este cilindro, el cilindro en sí está lleno de gas enrarecido. El principio de funcionamiento se basa en la ionización por impacto. Cuando la radiación ionizante golpea las paredes del contador, los electrones se eliminan, los electrones, moviéndose en el gas y chocando con los átomos del gas, eliminan los electrones de los átomos y crean iones positivos y electrones libres. El campo eléctrico entre el cátodo y el ánodo acelera los electrones a energías en las que comienza la ionización por impacto. Surge una avalancha de iones que lleva a la multiplicación de los portadores primarios. A una intensidad de campo suficientemente alta, la energía de estos iones se vuelve suficiente para generar avalanchas secundarias capaces de mantener una descarga independiente, como resultado de lo cual la corriente a través del contador aumenta bruscamente.

No todos los contadores Geiger pueden registrar todos los tipos de radiación ionizante. Básicamente, son sensibles a una radiación: radiación alfa, beta o gamma, pero a menudo también pueden detectar otra radiación hasta cierto punto. Entonces, por ejemplo, el contador Geiger SI-8B está diseñado para detectar radiación beta suave (sí, dependiendo de la energía de las partículas, la radiación se puede dividir en suave y dura), pero este sensor también es algo sensible a la radiación alfa. y radiación gamma.

Sin embargo, acercándonos al diseño del artículo, nuestra tarea es hacer el contador Geiger más simple, naturalmente portátil, o más bien un dosímetro. Para la fabricación de este dispositivo, logré obtener solo SBM-20. Este contador Geiger está diseñado para registrar radiación beta y gamma dura. Como la mayoría de los otros medidores, el SBM-20 opera a un voltaje de 400 voltios.

Las principales características del contador Geiger-Muller SBM-20 (tabla del libro de referencia):

Este contador tiene una precisión relativamente baja para medir la radiación ionizante, pero suficiente para determinar el exceso de la dosis de radiación permisible para los humanos. SBM-20 se utiliza actualmente en muchos dosímetros domésticos. Para mejorar el rendimiento, a menudo se utilizan varios tubos a la vez. Y para aumentar la precisión de la medición de la radiación gamma, los dosímetros están equipados con filtros de radiación beta; en este caso, el dosímetro registra solo la radiación gamma, pero con bastante precisión.

Al medir la dosis de radiación, hay varios factores a considerar que pueden ser importantes. Incluso en ausencia total de fuentes de radiación ionizante, el contador Geiger dará una cierta cantidad de pulsos. Este es el llamado fondo de contador personalizado. Esto también incluye varios factores: contaminación radiactiva de los materiales del propio contador, emisión espontánea de electrones del cátodo del contador y radiación cósmica. Todo esto da una cierta cantidad de pulsos "extra" por unidad de tiempo.

Entonces, el esquema de un dosímetro simple basado en el contador Geiger SBM-20:

Monto el circuito en una protoboard:

El circuito no contiene piezas escasas (excepto, por supuesto, el propio medidor) y no contiene elementos programables (microcontroladores), lo que te permitirá montar el circuito en poco tiempo sin mucha dificultad. Sin embargo, dicho dosímetro no contiene una escala, y es necesario determinar la dosis de radiación de oído por el número de clics. Esta es la versión clásica. El circuito consta de un convertidor de voltaje de 9 voltios - 400 voltios.

Se fabrica un multivibrador en el chip NE555, cuya frecuencia es de aproximadamente 14 kHz. Para aumentar la frecuencia de operación, puede reducir el valor de la resistencia R1 a aproximadamente 2,7 kOhm. Esto será útil si el estrangulador que ha elegido (o tal vez hecho) hará un chirrido; con un aumento en la frecuencia de operación, el chirrido desaparecerá. Se requiere el inductor L1 con una clasificación de 1000 - 4000 μH. La forma más rápida de encontrar un estrangulador adecuado es con una bombilla de bajo consumo quemada. Tal estrangulador se usa en el circuito, en la foto de arriba está enrollado en un núcleo, que generalmente se usa para hacer transformadores de pulso. El transistor T1 puede usar cualquier otro canal de campo n con un voltaje de fuente de drenaje de al menos 400 voltios, y preferiblemente más. Tal convertidor dará solo unos pocos miliamperios de corriente a un voltaje de 400 voltios, pero esto es suficiente para que un contador Geiger funcione varias veces. Después de desconectar la alimentación del circuito en el condensador cargado C3, el circuito funcionará durante otros 20-30 segundos, dada su pequeña capacitancia. El supresor VD2 limita la tensión a 400 voltios. El condensador C3 debe usarse para un voltaje de al menos 400 - 450 voltios.

Cualquier altavoz piezoeléctrico o parlante puede usarse como Ls1. En ausencia de radiación ionizante, no fluye corriente a través de las resistencias R2 - R4 (hay cinco resistencias en la foto de la placa de prueba, pero su resistencia total corresponde al circuito). Tan pronto como la partícula correspondiente ingresa al contador Geiger, la ionización del gas ocurre dentro del sensor y su resistencia disminuye bruscamente, como resultado de lo cual se produce un pulso de corriente. El condensador C4 corta la parte constante y pasa solo un pulso de corriente al altavoz. Escuchamos un clic.

En mi caso, se utilizan como fuente de alimentación dos baterías de teléfonos antiguos (dos, ya que nutrición necesaria debe ser más de 5,5 voltios para iniciar el circuito debido a la base del elemento aplicado).

Entonces, el circuito funciona, ocasionalmente hace clic. Ahora cómo usarlo. La opción más simple: hace clic un poco, todo está bien, hace clic con frecuencia o incluso continuamente, mal. Otra opción es contar aproximadamente el número de pulsos por minuto y convertir el número de clics a microR/h. Para hacer esto, debe tomar el valor de sensibilidad del contador Geiger del libro de referencia. Sin embargo, diferentes fuentes siempre tienen números ligeramente diferentes. Idealmente, las mediciones de laboratorio deben realizarse para el contador Geiger seleccionado con fuentes de radiación de referencia. Entonces, para SBM-20, el valor de sensibilidad varía de 60 a 78 pulsos / μR según varias fuentes y libros de referencia. Entonces, calculamos el número de impulsos en un minuto, luego multiplicamos este número por 60 para aproximar el número de impulsos en una hora y dividimos todo esto por la sensibilidad del sensor, es decir, por 60 o 78 o lo que obtengas. más cerca de la realidad y como resultado obtenemos el valor en µR/h. Para un valor más fiable, es necesario tomar varias medidas y calcular la media aritmética entre ellas. El límite superior del nivel seguro de radiación es de aproximadamente 20 - 25 microR/h. El nivel permisible es de hasta aproximadamente 50 μR / h. EN diferentes paises las cifras pueden variar.

PD Me incitó a considerar este tema un artículo sobre la concentración de gas radón que penetra en las habitaciones, el agua, etc. en diversas regiones del país y sus fuentes.

Lista de elementos de radio

Designación	Tipo	Denominación	Cantidad	Nota	Comercio	mi bloc de notas
IC1	Temporizador programable y oscilador	NE555	1			Al bloc de notas
T1	Transistores MOSFET	IRF710	1			Al bloc de notas
VD1	diodo rectificador	1N4007	1			Al bloc de notas
VD2	diodo protector	1V5KE400CA	1			Al bloc de notas
C1, C2	Condensador	10nF	2			Al bloc de notas
C3	capacitor electrolítico	2.7uF	1			Al bloc de notas
C4	Condensador	100nF	1	400V

EN esta reseña se da una descripción de un dosímetro simple y suficientemente sensible que detecta incluso la radiación beta y gamma insignificante. El tipo doméstico SBM-20 actúa como sensor de radiación.

Exteriormente, parece un cilindro de metal con un diámetro de 12 mm y una longitud de unos 113 mm. Su voltaje de operación es de 400 voltios. El sensor externo ZP1400, ZP1320 o ZP1310 puede servir como análogo.

Descripción del funcionamiento del dosímetro en el contador Geiger SBM-20

El circuito del dosímetro es alimentado por una sola batería de 1,5 voltios, ya que el consumo de corriente no supera los 10 mA. Pero dado que el voltaje de funcionamiento del sensor de radiación SBM-20 es de 400 voltios, se usa un convertidor de voltaje en el circuito para aumentar el voltaje de 1,5 voltios a 400 voltios. En este sentido, ¡se debe tener mucho cuidado al configurar y usar el dosímetro!

El convertidor elevador del dosímetro no es más que un simple generador de bloqueo. Los pulsos de alto voltaje que aparecen en el devanado secundario (terminales 5 - 6) del transformador Tr1 son rectificados por el diodo VD2. Este diodo debe ser de alta frecuencia, ya que los pulsos son bastante cortos y tienen una alta tasa de repetición.

Si el contador Geiger SBM-20 está fuera de la zona de radiación, no hay indicación de sonido y luz, ya que ambos transistores VT2 y VT3 están bloqueados.

Cuando las partículas beta o gamma golpean el sensor SBM-20, el gas dentro del sensor se ioniza, como resultado de lo cual se genera un pulso en la salida, que va al amplificador de transistores y se escucha un clic en la cápsula telefónica BF1 y el LED HL1 parpadea.

Fuera de la zona de radiación intensa, los LED parpadean y los clics de la cápsula del teléfono siguen cada 1 ... 2 segundos. Esto indica un fondo de radiación natural normal.

Cuando el dosímetro se acerca a cualquier objeto que tenga una fuerte radiación (la escala de un instrumento de avión de la época de la guerra o la esfera luminosa de un reloj antiguo), los chasquidos se harán más frecuentes e incluso pueden fusionarse en un crujido continuo, el El LED HL1 estará constantemente encendido.

El dosímetro también está equipado con un indicador de puntero: un microamperímetro. Se utiliza una resistencia de sintonización para ajustar la sensibilidad de la lectura.

Detalles del dosímetro

El transformador convertidor Tr1 está construido sobre un núcleo blindado que tiene un diámetro de aproximadamente 25 mm. Los devanados 1-2 y 3-4 están enrollados con alambre de cobre esmaltado con un diámetro de 0,25 mm y contienen 45 y 15 vueltas, respectivamente. El devanado secundario 5-6 está enrollado con alambre de cobre con un diámetro de 0,1 mm, contiene 550 vueltas.

Es posible poner el LED AL341, AL307. En el papel de VD2, es posible utilizar dos diodos KD104A conectándolos en serie. El diodo KD226 se puede cambiar a KD105V. El transistor VT1 se puede cambiar a KT630 ​​​​con cualquier letra, a KT342A. Se debe seleccionar una cápsula telefónica con una resistencia de bobina acústica de más de 50 ohmios. Microamperímetro con corriente de desviación total 50 μA.