Недорогой и чувствительный детектор ионизирующего излучения (радиации)

Этот проект был начат как проект-самоделка "Детектор ядерной войны". Идея заключалась в том, чтобы сделать устройство, которое бы мигало красным огоньком в случае ядерной атаки или интенсивного уровня радиации снаружи дома. Это бы выглядело наподобие датчика дождя, встроенного в зонтик, полностью функционального, но совершенно бесполезного. Чувствительность должна быть аналогична тем приборам радиационного контроля, которые вы часто видите на интернет-аукционе eBay, со шкалами от 0,5 до 500 рентген/ч. Если показания прибора приблизятся к этим значениям, у вас большие проблемы! Они, вероятно, должны калиброваться в "часах оставшейся жизни"! Я решил использовать в качестве датчика небольшую ионизационную камеру с усилителем тока, построенным на составном транзисторе (транзисторе Дарлингтона).

Этот проект был начат как проект-самоделка

Но когда я соединил базу составного транзистора непосредственно с проводом датчика, ток коллектора практически отсуствовал. Я же ожидал увидеть некоторый ток утечки из-за "плавающей" базы и коэффициента усиления в десятки тысяч. Я не знаю, все ли составные npn-транзисторы так же хороши, как эти MPSW45A, но ток утечки был удивительно мал, а коэффициент усиления выглядел очень высоким, возможно 30 000, при токе базы в несколько десятков пикоампер. (Я проверил коэффициент усиления с помощью тестового резистора с сопротивление 100 МОм, подключенного к источнику питания с регулируемым выходным напряжением).

Внезапно я увидел возможность как использовать эти обычные компоненты, чтобы сделать действительно чувствительный датчик. Я добавил другой транзистор как показано ниже

Внезапно я увидел возможность как использовать эти обычные компоненты, чтобы сделать действительно чувствительный датчик. Я добавил другой транзистор как показано ниже

Кому нужны резисторы смещения?! Я использовал жестяную банку диаметром 4 дюйма (примерно 10 см) с отверстием в днище для антенного провода и алюминиевой фольгой, закрывающей открытую часть. Я быстро понял, что резистор, подключенный к базе 2N4403 (10 кОм) - хорошая идея, предотвращающая повреждения при коротком замыкании. Эффективность работы этой схемы была превосходной, она легко обнаруживала ториевую калильную сетку лампы Coleman! Так почему бы не добавить еще один составной транзистор? Это казалось смешным, но вот то, что я соорудил:

Я быстро понял, что резистор, подключенный к базе 2N4403 (10 кОм)

Я использовал напряжение питания 9 В, но рекомендовал бы использовать несколько более высокое напряжене для получения достаточного потенциала в ионизационной камере. Резисторы были добавлены для защиты от случайного короткого замыкания, которое может быстро вывести из строя транзистор или амперметр. При нормальной эксплуатации они мало влияют на функционирование схемы.

Эта схема действительно хорошо работает и после 5-10 минут, необходимых для стабилизации, она могла обнаруживать калильную сетку на расстоянии около десяти сантиметров. Но схема оказалась чувствительной к изменению температуры и показания амперметра возрастали при небольшом увеличении темературы в комнате. Поэтому я решил добавить температурную компенсацию, сконструировав идентичную схему, но без подключенного к базе транзистора провода датчика, и включив измерительный прибор между выходными точками обеих схем:

Эта схема действительно хорошо работает и после 5-10 минут, необходимых для стабилизации, она могла обнаруживать калильную сетку на расстоянии около десяти сантиметров
нажмите, для увеличения

Это выглядит немного запутанным, но на самом деле достаточно легко осуществимо. Схема былы собрана в такой же жестяной банке, как и использованная в одном из вышеописанных проектов на полевых транзисторах (JFET), и все части схемы были закреплены на монтажной плате с 8 выводами. Внимательный читатель заметит, что я фактически применил резисторы сопротивлением 2,4 кОм и 5,6 кОм, но эти различия в номиналах не играют большой роли. Я также использовал блокировочный конденсатор, подключенный параллельно батарее, номиналом, например, 10 мкФ. Провод датчика непосредственно соединен с базой транзистора и проходит через отверстие, просверленное в днище жестяной банки. Схема довольно чувствительна к электрическим полям, поэтому хорошая идея - иметь оболочку схемы наподобие этой.

Схема былы собрана в такой же жестяной банке, как и использованная в одном из вышеописанных проектов на полевых транзисторах

Схема былы собрана в такой же жестяной банке, как и использованная в одном из вышеописанных проектов на полевых транзисторах Схема былы собрана в такой же жестяной банке, как и использованная в одном из вышеописанных проектов на полевых транзисторах

Дайте схеме "прогреться" несколько минут после подачи напряжения питания, после чего показания амперметра должны снизиться до весьма малых значений. Если показания амперметра отрицательные, переключите провод датчика к базе другого транзистора и поменяйте полярность подключения амперметра. Если на резисторах сопротивлением 2,2 кОм падает заметное напряжение, может быть до одного вольта, попробуйте очистить все растворителем и полностью высушить. Когда показания амперметра станут низкими и стабильными, поднесите радиоактивный источник, например, калильную сетку , к окошку, закрытому фольгой, и показания должны быстро возрасти. В качестве измерительного прибора можно применить цифровой вольтметр со шкалой до 1 В или амперметр со шкалой 100 мкА. Показанный ниже измерительный прибор уже имеет шкалу, отградуированую в единицах радиоактивности, и показания около 2,2 обусловлены воздействием калильной сетки .

Дайте схеме

Дайте схеме

Это - простой датчик, учитывая его чувствительность! Деятельный экспериментатор может попробовать другие транзисторы, скорее всего, составные, например, MPSA18, или даже операционный усилитель тока, управляемый напряжением, например, CA3080 с разомкнутой цепью обратной связью.

На английском языке: Cheap Sensitive Radiation Detector

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения (только последние 20 сообщений):Полный вариант обсуждения »
  • Дайте несколько дополню. Не совсем понимаю, что такое удельная активность изотопа - ну, не радиолог. Измеряется в Беккерелях на Кг. По СанПиН допустимо 370 Бк/Кг для жилых помещений. У изотопов калия эта фигня может достигать 30 000 легко, и сильно зависит от влажности исходного материала (тоже не понимаю), а вот, что калий действительно фигачит гамма излучение - это да. Только есть один момент: В малом количестве результат будет один, а если этого самого калийного удобрения мешок, а лучше гурт, - показания будут другие. То есть: если поискать поисковиком на гурте мешков точку максимума, а затем измерить прибором, то можно получить и 60, и 80 мкР/Час. Максимум, что я находил - 87 мкР/Час на калийной композитной щёлочи (фиг его знает, что такое, но точно калийное). Гамма от бета действительно отделяется обычно алюминиевым экраном, а альфа берёт только камера Вильсона, и ей подобные конструкции. А в быту обычно сталкиваемся именно с альфа излучением...
  • Любая камера имеет диапазон рабочих напряжений (справочные данные). На бытовуху, построенную на стандартных камерах данные найти легко. То есть вы находитесь на абсолютно правильном пути. С методом подстчёта тоже. Например ДРГ считает 15 секунд перед тем, как выдать результат. Единственная к нему претензия, что в режиме "Поиск", он гад, не имеет ни звукового, ни светового отображения кол-ва импульсов - хрен найдёшь максимум, а именно он и есть самое интересное... :-) По сему приходится пользоваться в качестве поисковика "Элетом". Летом не Солнце. Летом - пыль. :-)
  • Где взять камеру-разрядник?.. Когда-то прикупил весьма недорогой рентгенметр от ВНИИ "Электронстандарт". Сборка - говно и через пол-года он вышел из строя. Самое интересное, что отдавал на поверку в отдел радиологии, и оказалось, что он имеет погрешность в 5% (!!!). А когда он гавкнулся, и не подлежал ремонту - платы в "Стандарте" хромают качеством, и к тому же были залиты УР-231 с сушкой в печке - хрен разберёшь, просто выдернул из него разрядники, и выкинул сам приборчик-индикатор на фиг. Ещё проще: Идём на любую барахолку, и находим у местных "синяков" любой "рентгенметр". Сбиваем цену на предмет его неработоспособности, а так оно скорее всего и есть, и получаем вожделенное за копейки.
  • По-моему, для этого есть модификации со слюдяным окошком. Или ошибаюсь?
  • На счёт строгого учёта. На каком-то объекте местные алкаши поснимали этих самых извещателей. Еле успел, так сказать... Хотели подлецы разобрать на нержавейку... Дело в том, что там источник [B]альфа[/B] излучения. Какой-то синтетический изотоп. Чем эту хрень отлавливать - ХЗ.
  • Но можно и гораздо проще. Источник напряжения в 240 Вольт (постоянка, ток значения не имеет). Разрядник. Затычка на корпус в виде резистора. транзисторный каскад, в коллектор которого включен светодиод (лучше с свистелкой). Всё...
  • И на фото - этот "транзисторный каскад"?:)) А приборчик, о котором я писал, весь чуть больше "кроны". Кстати, именно на альфа- его не проверял: не знал вот, что в РИДах именно альфа-источник...
  • А вам туда гамма никто не засунет - пробивная способность большая, бета тоже - ионизирующая способность очень большая. Остаётся только альфа с очень хорошим затуханием. Даже при совке был случай: Обиженный рогонеосец сделал "гайку" радиоактивной на работе (облучил), и в итоге, и сам гавкнулся, и того, кого хотел убил, а всплыло, когда ещё несколько человек на тот свет отправились. Гайка-то золотая была... Владение гейгером, на сколько мне известно приравнивалось к "ведению радиологической разведки", ну и...
  • Если всего лишь поставить счетчик, то пользоваться будет гораздо удобнее. Приносили к моему коллеге дозиметр на поверку и источник для контроля к нему. На работе я был один, поэтому принимал. Принял дозиметр, а потом, вижу несет водитель источник. С виду - небольшая пластинка, но снизу и с боку две свинцовые пластины для защиты, толщиной по 4 см. Только он взял ее не снизу и не сбоку, а прямо сверху! Я ему крикнул, чтобы немедленно кинул. Но он уверенно и со словами: "Та, мы уже привыкли к радиации" продолжал неспеша нести это в кабинет. Я был в шоке от такого невнимания к своему здоровью. Когда он ушел, я проверил, возле нее 50 Р/час !
  • Ни хрена себе такой эталон в 50 Р/Ч... На армейском порядка 50 мкР для калибровки, да и то закрыт пластиной. Любимому шефу под кресло на неделю такой поверочный эталончик... Вообще-то его сажать надобно за незаконное хранение таких материалов. Ладно, не в тему, но всё равно смешно: У нас один т-щ (замнём) диагностировал неисправности при помощи железного ключика на верёвочке. Клал схему на стол, и водил сиим прибором над ней... Закончилось всё, конечно же диагнозом "шизофрения" и инвалидностью, но хохма не в этом. Лично приклеил под столешницу несколько магнитов из СМК. Знали все, кроме "диагноста". Точность диагностики не изменилась... :-) Когда т-щ с напыщенным выражением на лице приступал к процессу "диагностики" всех плющило и колбасило, но он всё равно с невозмутимым видом "работал"... Примерно за год даже не догадался заглянуть под столешницу, а там его санитары и повязали...
  • Кстати, на Шкиперском протоке (ВНИИРа) упорно ходили слухи про то, что где-то рядом сильно "сифонит". В последствии выяснилось, что чуть дальше находился какой-то НИИ, в котором развлекались с радиоактивными аэрозолями... Домик толи сломали, толи во время войны разрушили, а радиация никуда не пропала... Так, что сифонило там весьма реально и неслабо. Когда всё это всплыло - удаляли грунт, вывозили... На любой свалке можно обнаружить чёрти что. В Бразилии местные балбесы откопали ихний рентгеновский аппарат, а у них нет трубки, - есть контейнер с изотопами, и заслонка для экспозиции. Разобрали контейнер, и... натёрли себя - любимых (очень красиво светилось в тёмное время суток... Что было дальше, надеюсь, объяснять не надо... Что-то больше 40 человек в течении двух недель отправилось в лучший Мир. Оттуда же: Кто-то сдал в металлолом такую же штуку. В итоге все свалки и пункты приёма оборудованы гейгерами. Дкло в том, что её переплавили, наштамповали уже изделий из проката, и только тогда это обнаружилось... Наш из Новосибирска откопал на свалке кннтейнер с... Металлическим плутонием. Хвала Одину, что не с оружейным, но одного поля ягодки. Был бы оружейный - на бомбу в 150 КТ хватило бы, кстати. 5 лет пытался сдать государству. В рамках очередной компании по сдаче оружия населением пытался опять сдать... Местные чинуши обалдели от перспективы выплаты более 2 000 000 рублей, и упаковали его по статье "незаконное хранение"... И смех, и грех. Прелесть в том, что не существует отравы более крутой, чем плутоний. Распыли, и всё... Это не считая того, что он весьма не хило сифонит именно в гамма диапазоне (от урана в "нормальном состоянии" ничего кроме альфа не исходит). А вообще, достаточно интересные свойства у этих двух металлов. Уран исключительно термостоек и достаточно спокоен, но вот его соли - это полный кирдык. Кстати, он очень здорово корродирует с водой. Плутоний, нигде кроме как в боеголовках не хранится в металлическом состоянии, только в виде нитрата (от этого он не менее радиоактивен). Сделать отливку из него просто невозможно, ибо в момент кристаллизации его плотность изменяется (если правильно помню) аж в 17 раз, - отливку просто рвёт на части. Зато его на бомбу надо чуть ли не 250 грамм, супротив 700 (теоретических) урана, а реально несколько килограмм, этак от 4... Первая совковая бомба на уране имела заряд массой в 147 кг, против 7 Кг америкосовской...
  • Вобщем, суть такая: Рентгенметр - вещь полезная, особенно в плане самоуспокоения и самолечения паранойи. Это я в положительсном смысле, ибо паранойя иногда вещь полезная. Напороться на радиацию можно где угодно. Засечь радиацию без приборов можно только при хорощей мощности излучения: Искры из глаз, металлический привкус во рту, и всё становится чёрно-белым. В игрушке "СТАЛКЕР" это, кстати, неплохо отсимулировано. Но это уже без последствий не останется... Так, что лучше быть параноиком, чем попасть под раздачу...
  • Ребята, похожие (правдоподобные) вещи часто проскакивают на страницах буржуйских журналов, да и у нас иногда -там, где надо заполнить место на странице (чем угодно, хоть откровенной фигней). Это и есть тот самый случай. Тут даже и обсуждать нечего.
  • Ах, если бы только в буржуиновских... Переругался в сек.ру на предмет статей про безопасность, где только один из 20 (в лучшем случае) не гонит пургу на уровне шизофрении...
  • Слышал, в "Радио" ни одной схемки не проверенной не публиковали. Кто-нибудь встречал?
  • Многократно. И очень серьёзные... Можно просто, и не мудрствуя пролистать ближе к концу, там обычно исправления печатались, а то и не по одному разу, - то есть многослойные ашипки, ачепятки и откровенные диверсии.
  • Ну, так это, может, как раз выявленные при испытаниях? А пропущенных совсем, может, и нет?
  • А почему бы тебе не завести эту тему в соответствующем разделе "Литература и Софт" ? Зачем так делать? Вы засоряете тему совершенно посторонней информацией. Тема становится нечитаемой. Здесь речь о радиации и ее измерении, а не о журналах Радио. Иногда даже бывает проскакивает интересная и полезная информация, до тех пор, пока тему кто-то не глушит. Если у вас нет погибших родственников от Чернобыля, то не надо мешать другим, тема интересная.
  • Начинаю вспоминать статью про "коммутационные искажения" и усиливатель мощности НЧ, как раз из конца 80-х, из "Радио". Я так полагаю, что народ нажёг не одну сотню колонок, пока сообразил, что и на схеме, и на печатной плате тупо перепутаны входы О.У. Получался очень мощный компаратор вместо УНЧ. Там не было кондёра по выходу, и двухполярное питание, то есть: Компаратор захватывал любой полярности помеху, и выдавал с защёлкой полное напряжение питания на выход. Звучал громуий щелчок, в воздухе раздавался запах кремированной обмотки динамика, срабатывал предохранитель, и в адрес редакции журнала "Радио" летела по почте очередная восторженная эпистола с благодарностями... :-)
  • Круто! на такое не попадал. И сильно уважал сие издание. Ладно, "век живи - век учись", не будем "засорять" тему, а то тут ругаются...
Полный вариант обсуждения »