|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Dozymetr produktu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Dozymetry Zwykłe domowe dozymetry niezawodnie rejestrują promieniowanie tła i promieniowanie jonizujące z makroobiektów (na przykład ścian). Nie nadają się jednak do testowania żywności, co pozostaje aktualne w wielu regionach kraju. Zaproponowana czytelnikom konstrukcja dozymetru pozwala w pewnym stopniu rozwiązać ten problem. Zwróć szczególną uwagę na kalibrację przyrządu. Bez rzetelnej kalibracji takie urządzenie można uznać za wskaźnik, którego odczyty będą podstawą do dalszych działań: nie kupuj produktu, zaryzykuj zakup, sprawdź SES.
Niedawno autorowi artykułu zdarzyło się odwiedzić wydział higieny radiacyjnej jednego z okręgowych SES-ów w Moskwie, gdzie odbyła się mniej więcej taka rozmowa: - Czy mogę przetestować puszkę kawy rozpuszczalnej pod kątem zanieczyszczenia radiacyjnego? - A dlaczego uznałeś, że jest skażony? - To urządzenie (pokazuję opisywany dozymetr) pokazało 900 Bq/kg. - Jak to skalibrowałeś? - Bromek potasu. (Po namyśle mój rozmówca poprosił mnie o okazanie dowodu osobistego). - Och, prasa! Możesz mieć kłopoty... - Dlaczego? Przecież gościłem u Was na początku lat 90., pokazywałem swoje instrumenty. Zapoznałeś mnie ze swoją techniką, z przyjętymi wówczas normami dotyczącymi dopuszczalnego zanieczyszczenia różnych produktów spożywczych cezem i strontem-90… - Nie? Nie. To niemożliwe! „Ale teraz to nie ma większego znaczenia. Prasa donosiła, że te normy skażenia radiacyjnego produktów żywnościowych są przestarzałe, a dziś obowiązują nowe. Czy mógłbyś mnie im przedstawić? - Nie. - A co z moją kawą? - Wiesz, mamy teraz dużo pracy... Na tym kończy się nasza „rozmowa”. Od czasu tragedii w Czarnobylu wiele się zmieniło. Dozymetry, które następnie rejestrowały promieniowanie wielokrotnie wyższe niż naturalne tło promieniowania. dziś wykazują niemal całkowite dobre samopoczucie. Ale czy tak jest? Rzeczywiście, przez te wszystkie lata aktywność strontu-90 i cezu-137 – dwóch „słynnych” trio radioizotopów w Czarnobylu – zmniejszyła się tylko o jedną czwartą, a nigdy nie zobaczymy spadku aktywności trzeciego – pluton-239: jego okres półtrwania przekracza 24000 XNUMX lat. Powód obecnego pozornego dobrobytu jest prosty: deszcze, wody gruntowe, wiatry, pożary, różne procesy biologiczne, erozja gleby zmniejszyły stężenie radioizotopów. Rozprzestrzenione na dużych obszarach, stały się prawie niewidoczne na tle naturalnego promieniowania Ziemi i Kosmosu. Jako źródła promieniowania zewnętrznego takie emitery nie stanowią już takiego samego zagrożenia dla ludzi. Jednak dostając się do jego organizmu drogą pokarmową i oddechową, zbliżając się niezwykle blisko do żywotnych tkanek, są w stanie zostawić na nich taki "ślad", jaki nie mógłby powstać nawet przy najsilniejszym promieniowaniu zewnętrznym. Nie można zatem ignorować stosunkowo słabego skażenia radiacyjnego produktów spożywczych. Poniżej znajduje się dozymetr, który jest w stanie wykryć tego rodzaju skażenie i ocenić jego poziom. Urządzenie składa się z zespołu liczącego oraz głowicy pomiarowej. Podstawą jednostki liczącej (ryc. 1) jest pięciocyfrowy licznik wykonany na mikroukładach DD1 - DD5. Jego stan jest wyświetlany na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym HG1. Cztery najmniej znaczące miejsca dziesiętne są wyświetlane w zwykły sposób - w postaci liczb. Oznaczenie starszego (dziesiątki tysięcy) zapisane jest w kodzie binarnym z wykorzystaniem kropek dziesiętnych: (· - kropka jest widoczna). Zatem maksymalna liczba, jaką można ustawić w takim liczniku, to 159999. Patrząc w przyszłość, zauważamy, że taki niezbyt wygodny odczyt binarno-dziesiętny będzie wymagany tylko podczas kalibracji urządzenia; w rzeczywistych pomiarach licznik DD5 zwykle pozostaje w stanie zerowym.
Chipy DD6 i DD7 ustawiają czas, w którym zliczane są impulsy pochodzące z głowicy pomiarowej. Sześciobitowy licznik DD6 zlicza fronty na wyjściu M licznika DD7 (według różnic dodatnich, z których pierwszy pojawia się w 39. sekundzie pierwszej minuty). Wewnętrzny oscylator licznika DD7 jest stabilizowany rezonatorem kwarcowym ZQ1. Kiedy zaznaczono na rys. 1 włączenie DD6 (wejście falownika DD10.2 jest bezpośrednio połączone z wyjściem 32 licznika DD6) pomiar będzie trwał 31 min 39 s. Po tym czasie odliczanie zostaje zatrzymane (na wejściu 12 elementu DD9.1 pojawia się sygnał zakazu log.0) i włącza się sygnał dźwiękowy, informujący o zakończeniu pomiaru. sygnał dziennika. 1, na wejściu 2 elementu DD9.4, umożliwia przejście jednokHz meandra, pobranego z wyjścia F licznika DD7, do wzmacniacza DD 10.4-D010.6 i podłączonego do niego obciążenia w parafazie - piezoelektryczny BF1. Przy bardzo dużej radioaktywności badanego produktu liczniki DD1 - DD5 mogą już przepełnić się podczas pomiaru. W tym samym czasie na wyjściu 16 (vyv. 11) licznika DD5 pojawi się sygnał logu. 1, który włączy nie tylko dźwięk, ale także sygnał świetlny alarmu - tranzystor VT1 włączy diodę HL1. W trybie alarmu na wyświetlaczu wyświetlane są zera. Po naciśnięciu przycisku SB1 „Start” na wyjściu falownika DD10.1 generowany jest impuls o czasie trwania tnyck = 0,7R4 C3 = 6 ms. Wchodzi na wejścia R wszystkich liczników i przenosi je do początkowego stanu zerowego. Na tranzystorach VT2. VT3 i VD1 dioda Zenera, montowany jest stabilizator, który utrzymuje napięcie zasilania dozymetru praktycznie niezmienione, gdy jego źródło zasilania jest dość głęboko rozładowane. Schemat ideowy głowicy pomiarowej przedstawiono na rys. 2. Na tranzystorze VT4. transformator impulsowy T1 i elementy R14, C6. Zmontowany konwerter C8, VD2-VD4. Zawiera generator blokujący. na uzwojeniu L3 transformatora, którego powstają krótkie (tnip = 5 ... 10 μs) impulsy o amplitudzie UL3 = (Uc5 0.2)n3 / n2 (Uc5 to napięcie zasilania przetwornicy, n2 i n3 to liczba zwojów w uzwojeniach L2 i L3) Gdy n3 \u420d 2 i n6 \u3d 440 Ul1 \u14d 6 V. Te impulsy, następujące po częstotliwości Fimp \u10d 3 / R4 C420 \u430d 8 Hz, przez diody VD1, VDXNUMX ładują się kondensator CXNUMX do napięcia + XNUMX ... XNUMX V, który staje się źródłem zasilania Licznik Geigera BDXNUMX.
Shaper jest montowany na chipie DD11. Zamienia on sygnał o stromym czole i łagodnym zaniku, który występuje na anodzie licznika Geigera w momencie jego wzbudzenia przez cząstkę jonizującą, na impuls o czasie trwania tcch = 0,7R18 C10 = 0.35 ms, odpowiedni dla transmisja do jednostki liczącej prostą linią trójprzewodową. Jednostka licząca jest zamontowana na płycie wykonanej z dwustronnej folii z włókna szklanego o grubości 1,5 ... 2 mm (rys. 3).
Folia z boku części jest prawie całkowicie zachowana i jest używana głównie jako zwykły drut. Aby pominąć szczegóły, ma zaznaczenia - koła o średnicy 1,5 ... 2 mm (nie pokazano na rysunku). Punkty połączenia ze wspólnym przewodem „uziemionych” zacisków kondensatorów, rezystorów i innych elementów są oznaczone ciągłymi czarnymi kwadratami. Zaczernione kwadraty z jasną kropką pośrodku pokazują połączenia do wspólnego przewodu niektórych fragmentów instalacji, a także wyprowadzenia 7 mikroukładów DD1 - DD6. DD8 - DD10 i pin 8 układu DD7. Pod wskaźnikiem usunięto ciągłą warstwę folii, a takie kwadraty oznaczają pola stykowe i otwory do przejścia z warstwy na warstwę. Przylutuj kawałki cynowanego drutu do tych otworów. Prawidłowe położenie tablicy wskaźnikowej ustala się przed jej zamontowaniem. Aby to zrobić, biorąc płytkę za podłoże i dotykając końcówki lutownicy do jednego lub drugiego z jej wyjść, „podpal” odpowiedni segment wskaźnika. Płytkę głowicy pomiarowej przedstawiono na rys. 4, prawie w całości zachowana jest również folia pod detalami.
Licznik Geigera SBT10 (SBT10A) ma dziesięć osobnych anod, których wyprowadzenia (1 - 10) są połączone ze sobą za pomocą lutowania. Połączenie katody licznika (pin 11) z folią wspólnego przewodu również należy zlutować. W dozymetrze zastosowano rezystory KIM-0,125 (R2.R15) i MLT-0,125 (reszta). Kondensatory C4, C5 - importowany tlenek (Ø6x13 mm), C6 - K53-30. C8 - K73-9. C9 - KD-2. reszta - KM-6, K10-176 itp. LED HL1 - dowolna, lepsza niż czerwona poświata. W transformatorze T1 zastosowano pierścieniowy obwód magnetyczny o wymiarach 16x10x4,5 mm wykonany z ferrytu M3000NM. Ostre krawędzie pierścienia należy usunąć papierem ściernym, a następnie owinąć cienką taśmą teflonową lub mylarową. Uzwojenie L3 jest nawijane jako pierwsze, zawiera 420 zwojów drutu PEV-2 0,07. Uzwojenie odbywa się prawie od skrętu do skrętu. Pomiędzy jego początkiem a końcem pozostaje przerwa 1 ... 1,5 mm. Samo uzwojenie L3 jest pokryte warstwą izolacji, a uzwojenie L1 jest nawinięte dużym stopniem (sześć zwojów drutu PEVSHO 0.15). Następnie na to uzwojenie nakłada się uzwojenie L2 (dwa zwoje tego samego drutu). Uzwojenia muszą być rozmieszczone wokół pierścienia możliwie równomiernie i tak, aby ich wyprowadzenia były jak najbliżej odpowiednich styków montażowych płytki. Aby uniknąć uszkodzenia transformatora, jest on montowany na płytce pomiędzy dwoma elastycznymi podkładkami. Podczas wylutowywania uzwojeń ważne jest, aby nie pomylić ich fazowania (kropki na rys. 2 oznaczają końce uzwojeń wchodzących z jednej strony w otwór obwodu magnetycznego). Błąd we frazach zakłóci działanie konwertera. Płytka zespołu liczącego montowana jest na płycie czołowej wykonanej z polistyrenu wysokoudarowego o wymiarach 122x92x2.5 mm. Naklejony jest na niego styropianowy narożnik o wymiarach 55x29x17 mm, który tworzy schowek na baterię Korund. Do narożnika przyklejone są szyny styropianowe, tworzące rowki, w które zostanie wsunięta płyta jednostki liczącej. Do panelu przedniego przyklejony jest pionowy stojak o wysokości 14 mm, posiadający gwint na śrubę M2. Wkrętem tym poprzez otwór o średnicy 2.1 mm (patrz rys. 3) mocuje się płytkę do panelu przedniego. W dogodnym miejscu na panelu zamontowany jest wyłącznik sieciowy PD9-1 (niewidoczny na rys. 1). W odpowiednich miejscach panelu nawiercone są otwory pod przycisk SB1 oraz diodę HL1. Pod emiterem piezoelektrycznym wycina się otwór o średnicy 30 mm, na który nakleja się ozdobną kratkę. Ogólny widok płytki zamontowanej na płycie czołowej pokazano na rys. 5.
Jako obudowę jednostki liczącej można użyć plastikowego pudełka o odpowiednich wymiarach (na przykład spod szachownicy o wymiarach 125x95x23 mm). Wcześniej wycina się w nim rowek o głębokości 2,5 mm, w którym zostanie zamocowany panel przedni. Głowica pomiarowa montowana jest w obudowie z przegrodą wewnętrzną, która wykonana jest z arkusza styropianu wysokoudarowego o grubości 2 mm. Jego wymiary planu to 94x73 mm, wysokość - 60 mm. Licznik montowany jest na przegrodzie tak, aby jego mikowe „okienko” było skierowane na kuwetę z badanym produktem. Karta konwertera jest również podłączona do tej samej partycji. Głębokość kuwety pomiarowej musi wynosić co najmniej 25 mm, jej wymiary w rzucie to 94X73 mm. Kuweta jest przyklejona z tego samego arkusza styropianu. Opisany tu dozymetr wykorzystuje metodę pomiaru „grubą warstwą”, gdy promieniowanie z dolnych warstw produktu w kuwecie jest znacznie osłabione lub całkowicie pochłaniane przez warstwy górne i praktycznie nie wpływa na wskazania licznika Geigera. Metoda „grubej warstwy”, która umożliwia oszacowanie skażenia radiacyjnego produktu w Bq/kg bez jego ważenia, jest szeroko stosowana w służbach monitoringu dozymetrycznego. Powierzchnia produktu wypełniającego kuwetę powinna znajdować się jak najbliżej mikowego „okienka” licznika (w autorskiej wersji dozymetru odległość ta wynosi 5 mm). Ponieważ względne położenie badanej próbki i licznika wpływa na wynik pomiaru, konstrukcja głowicy pomiarowej musi zapewniać jej precyzyjne zamocowanie na kuwecie. Ustawienie dozymetru sprowadza się do ustawienia napięcia na wyjściu stabilizatora w granicach 6,3...6,7 V. Zależy to od stosunku R11/R10 i określa się poprzez dobór jednego z tych rezystorów. W razie potrzeby bloki dozymetru można sprawdzić osobno. Jeżeli wejście jednostki liczącej (pin 13 DD9.1) jest podłączone do pinu. 4 liczniki DD7 i nacisnąć przycisk SB1, po czym po 31 min 39 s na wyświetlaczu powinny pojawić się cyfry 1899 - liczba sekund w interwale pomiarowym. Czas pomiaru można znacznie skrócić, ale tylko przy sprawdzeniu jednostki liczącej. Jeżeli wejście (pin 9) falownika DD10.2 jest podłączone do wyjścia 4 (pin 5) licznika DD6. wtedy będzie on równy 3 min 39 s, a gdy połączy się między nimi koniunktor (układ diodowo-rezystorowy „I”), można ustawić dowolny interwał pomiarowy z dokładnością do minuty w zakresie od 39 s do 62 min 39 sek. A więc na przykład czas trwania pomiaru przy użyciu łącznika. pokazany na ryc. 6 będzie równe 55 min 39 s. Na płytce drukowanej (rys. 3) znajduje się miejsce do zamontowania rezystora i diod sprzęgających.
Aby przetestować nadajnik w trybie offline, potrzebny jest oscyloskop w trybie gotowości (przemiatanie 5...10 ms). Jego wejście jest podłączone do wyjścia głowicy i jeśli jest w dobrym stanie, na ekranie oscyloskopu pojawiają się impulsy o dodatniej polaryzacji o czasie trwania ~0,35 ms i amplitudzie równej napięciu zasilania, po których następuje bez widocznej kolejności z średnia częstotliwość 1 ... 2 Hz. Jeśli masz woltomierz statyczny o skali 1 kV (na przykład C50), możesz sprawdzić napięcie zasilania licznika Geigera (na kondensatorze C8). Powinno mieścić się w zakresie 360 ... 430 V. Wyprodukowany dozymetr wymaga kalibracji. Jak to zrobić bez pomocy z zewnątrz? Przede wszystkim określmy poziom naturalnego promieniowania tła. W tym celu kładziemy głowicę pomiarową na kuwetę pustą lub napełnioną wodą i wykonujemy co najmniej 10 pomiarów jeden po drugim. Następnie obliczamy średnią z uzyskanych wartości – Nf – liczbę odpowiadającą poziomowi naturalnego tła promieniowania, a zgodnie z odchyleniami każdego pomiaru od Nf – pierwiastek błędu średniokwadratowego – ΔNF [1] – niedokładność w określeniu Nf, której podstawową przyczyną jest zwięzłość pomiaru. W bezpośrednim eksperymencie uzyskano Nf = 3500, ΔNf = 60. Do oceny czułości instrumentu na promieniowanie potrzebne będzie przykładowe źródło promieniowania. W tym charakterze stosuje się substancje zawierające potas. Rzecz w tym. że naturalna mieszanina izotopów potasu zawiera również potas-40 (0.0118%), radioizotop emitujący β, γ, którego okres półtrwania wynosi ponad miliard lat. Jego wysoka i stabilna aktywność w stosunku do całkowitej masy potasu wynosi 29600 Bq/kg [2]. To właśnie ta okoliczność sprawia, że możliwe jest zastosowanie związku chemicznego o znanej i odpowiednio dużej „udziałowej” zawartości potasu jako obiektu badawczego w kalibracji takich przyrządów dozymetrycznych. Oto niektóre z takich związków KCI - chlorek potasu, jego aktywność Skcl = 15700 Bq/kg; K < wynosi 29600 Bq/kg [2]. To właśnie ta okoliczność umożliwia zastosowanie związku chemicznego o znanym dość wysokim „udziale” potasu jako obiektu badawczego w kalibracji takich przyrządów dozymetrycznych. Oto niektóre z takich związków KCI - chlorek potasu, jego aktywność Skcl = 15700/kg; Bromek KBr Ckbr = 9700 K2CO03 węglan potasu wynosi 29600 Bq/kg [2]. To właśnie ta okoliczność umożliwia zastosowanie związku chemicznego o znanym dość wysokim „udziale” potasu jako obiektu badawczego w kalibracji takich przyrządów dozymetrycznych. Oto niektóre z takich związków KCI - chlorek potasu, jego aktywność Skcl = 15700/kg; bromek KBr Ckbr = 9700 K2C03 węglan potasu Br - bromek potasu, CkBr = 9700 Bq/kg; K2C03 - węglan potasu (potaż). SC2CO3 = 16800 Bq/kg (wszystkie substancje są bez krystalizacji i zaadsorbowanej wody; w razie wątpliwości substancja jest kalcynowana lub suszona). Napełnijmy kuwetę pomiarową po brzegi przykładowym emiterem, np. bromkiem potasu, i wykonajmy serię pomiarów. Po uśrednieniu wyników i obliczeniu błędu otrzymamy: NKBr±ΔNKBr . W bezpośrednim eksperymencie otrzymano NKBr = 31570, ΔNKBr = 120. Wyznaczmy czułość promieniowania urządzenia: K = CkBr / (NkBr - Nf) = 9700 / (31570 - 3500) = 0,35 Bq / kg i oszacujmy niedokładność pomiaru aktywności słabych emiterów w Bq/kg: K·ΔNf = 0,35·60 = 20 Bq/kg. Zatem ustalając Nprod – odczyt dozymetru, w którym znajduje się badany produkt, oraz Nf – poziom tła „na dziś” i obliczając ich różnicę, np. Nprod – Nf = 1000, ustalimy, że obliczone skażenie radiacyjne produktu wynosi K( Nnpod - NF) = 0.35 · 1000=350 Bq/kg. a rzeczywisty różni się od obliczonego nie więcej niż K·2ΔNF = ±40 Bq/kg. W przypadku domowego dozymetru do żywności ta dokładność jest wystarczająca. Ale można to zwiększyć. Na przykład ze względu na czas trwania pomiaru (rośnie on jednak dość wolno: przy n-krotnym wzroście ekspozycji dokładność wzrasta tylko o Vn). Dokładność pomiarów wzrośnie, jeśli będą one prowadzone w warunkach niskiego promieniowania tła, np. pod ziemią na głębokości 30...40 m (w metrze). Tło promieniowania można zredukować tylko w objętości głowicy pomiarowej, umieszczając ją np. w grubościennym (>3 cm) ołowianym pojemniku. Podziemie i ołów muszą być oczywiście wolne od promieniowania. W ten sposób dokładność pomiaru można zwiększyć kilkukrotnie. I na zakończenie - o naturalnej (!) radioaktywności produktów. Jego pierwotną przyczyną jest ten sam potas zawarty w prawie każdym z nich [3]. W tabeli przedstawiono radioaktywność naturalną (potas - 40) szeregu produktów spożywczych [2]. Należy ją odjąć od wskazań dozymetru. Naturalna (potas-40) radioaktywność właściwa produktów spożywczych, Bq/kg
literatura
Autor: Yu.Vinogradov, Moskwa
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Prognoza zdrowia na rok 2030 ▪ Karty pamięci CFexpress typu B
▪ sekcja witryny Wzmacniacze mocy RF. Wybór artykułu ▪ Strząśnij kurz ze swoich stóp. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kiedy był początek podatków? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Bandaże na dolnej połowie brzucha i na górnej jednej trzeciej uda. Opieka zdrowotna ▪ artykuł Ulepszona jednostka zapłonowa. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Konwerter STB. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony