В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

7.4.4. Комбинированный бета-гамма радиометр[10]

Радиометры предназначены, как правило, для регистрации гамма-излучения — несомненно опасного, но далеко не единственного спутника радиоактивного загрязнения местности. К числу биологически опасных видов излучений и частиц можно отнести рентгеновские, гамма-излучения, бета-частицы (электроны, позитроны), протоны, нейтроны, альфа-частицы, продукты деления, «горячие» частицы и т. д.

Радиометр (рис. 7.19) позволяет одновременно контролировать гамма- и бета-излучения и состоит из управляемых ключей DA1.1—DA1.4, звукового генератора DD1.1, DD1.2 и выходного каскада (схема ИЛИ-НЕ) на DD1.3.

Рис. 7.19. Схема комбинированного бета-гамма радиометра

Индикация импульсов от бета- и гамма-счетчиков (BD1 и BD2) осуществляется раздельно — светодиодами VD1 и VD4, а также звуковым сигналом (580 и 830 Гц) через телефонный капсюль ТК-67 или пьезокерамический излучатель BF1. Чувствительность радиометра (порог срабатывания управляемых ключей, выполненных на микросхеме К561КТЗ) можно плавно регулировать потенциометром R5.

Стабилитроны VD2, VD3 предназначены для защиты входных цепей ключевых элементов. Постоянная времени входных цепей (C6R6; C7R7) определяет длительность импульсов звука и вспышек света. Потребляемый устройством ток не превышает единиц мА. Микросхемы DD1, DA1 можно заменить их аналогами из серий К164, К176, К564.

В качестве бета-счетчика, например BD1, можно использовать счетчики СТС-5, СТС-6, СБМ-10, СИ-9БГ; гамма-счетчика (BD2) — счетчики СИ-xx1, где хх — 11, 13, 19…22, 24, 25 и другие.

Величина сопротивления резисторов R8 и R9 определяется по паспорту выбранного счетчика (обычно 1…20 МОм). При наладке устройства для имитации импульса от счетчика допускается подавать +9 В на катоды стабилитронов VD2, VD3. Высокое напряжение (390 В) для питания счетчиков можно получить от преобразователя напряжения для фотовспышек (с домотанной высоковольтной обмоткой), либо собрав преобразователь напряжения по одной из многочисленных известных схем соответствующего назначения. При использовании в качестве BD1, BD2 двух бета- или двух гамма-счетчиков, закрепленных на штанге на некотором удалении друг от друга, можно одновременно контролировать уровень радиации на поверхности почвы и на заданном удалении от нее. Число каналов регистрации можно увеличить. В этом случае при использовании поглощающих экранов различной толщины возможна оценка спектра излучения по энергиям. Поскольку бета-счетчики, как правило, чувствительны и к гамма-излучению, при измерениях необходимо делать соответствующую поправку.

Калибровку радиометра желательно производить по эталонным бета- и гамма-источникам, либо промышленным радиометром.

7.4.5. Индикатор радиации

Измерить уровень радиационного излучения можно не только дорогостоящим прибором заводского изготовления. Простейшее устройство (рис. 7.20) по силам сделать и своими руками, если у вас есть счетчик (датчик излучения) типа СБМ-20. Питается оно от сети 220 В. На диодах VD1, VD2 и конденсаторах C1, С2 выполнен однополупериодный выпрямитель, собранный по схеме удвоения напряжения. Поскольку на конденсаторах C1, С2 формируется постоянное напряжение, примерно равное 310 В на каждом, общее напряжение выпрямителя составляет приблизительно 620 В. Однако фактически используются далеко не все 620 В. Дело в том, что резисторы R5 и R3 образуют делитель напряжения, сформированного на конденсаторе C1, а резисторы R6 и R4 — на конденсаторе С2. Именно поэтому на резисторах R3 и R4 создается напряжение по 200 В. Таким образом, счетчик Гейгера-Мюллера BD1 (датчик излучения) питается напряжением 400 В, в то время как неоновая лампа HL1 (индикатор излучения) — всего 200 В.

Рис. 7.20. Схема индикатора радиации

Последняя зажигается лишь при открытом транзисторе VT1, а открывается она, когда радиационное излучение ионизирует газ внутри датчика BD1. Резистор R1 способствует надежному закрыванию транзистора VT1 при отсутствии радиационного излучения, а резистор R2 ограничивает базовый ток этого транзистора при наличии излучения.

Когда источника радиации поблизости нет, естественный радиационный фон вызывает в счетчике Гейгера-Мюллера в течение одной минуты 20…30 электрических импульсов. Следовательно, транзистор VT1 должен на короткое время открываться — индикаторная лампа HL1 вспыхивает через 2…3 секунды, правда, без строгой периодичности. При повышении уровня радиации вспышки лампы HL1 учащаются, это можно проверить, поднося к счетчику обычную елочную игрушку, покрытую фосфором. Когда же уровень радиации очень высок, лампа HL1 горит непрерывно.

Чтобы не только видеть показания, но и слышать, последовательно с лампочкой HL1 включают электромагнитный капсюль (телефон). Его громкость вполне удовлетворительна, если сопротивление обмотки превышает 1 кОм.

Вместо счетчика типа СБМ-20 допустимы и другие, например СБМ-11, СБМ-21, СТС-20, СТС-5. Высоковольтный транзистор КТ618А взаимозаменяем с КТ605Б, КТ605БМ, КТ604Б или КТ940А, а диоды КД105Б — с КД105В, КД105Г, КД209А, КД209Б, КД209В. В качестве неоновой лампы взамен ТН-0,2 можно применить, скажем, ТН-0,3, ИНС-1, МН-5 или даже стартерную лампу от люминесцентного светильника. Все резисторы здесь типа МЛТ-0,5 или ОМЛТ-0,5. Конденсаторы должны иметь номинальное напряжение не менее 400 В. Датчик излучения — счетчик Гейгера-Мюллера — следует прикрыть лишь тонкой пластинкой из пластмассы или пластиковой пленкой.

7.4.6. Звучащий брелок[11]

Сравнительно высокая чувствительность брелка достигается благодаря использованию в микрофонном усилителе транзистора с большим статическим коэффициентом передачи тока базы (КТ3102Е), а повышенная громкость «отклика» — применением пьезокерамического излучателя ЗП-1. В режиме «ожидания» работает лишь одна половина ЗП-1, а на «отклик» — обе (в это время на вторую половину излучателя подается напряжение с размахом, равным удвоенному напряжению источника питания). Недостатком же такого варианта исполнения устройства является менее красивый однотональный звук «отклика» (вместо прерывистого).

Источник питания — три аккумулятора Д-0,06, соединенные последовательно; ток потребления в режиме «ожидания» не превышает 115 мкА, в режиме «отклика» — 195 мкА. Брелок (рис. 7.21) состоит из трех основных узлов: микрофонного усилителя на транзисторе VT1, одновибратора, собранного на элементах DD1.1, DD1.2 микросхемы К564ЛА7 (DD1), и генератора колебаний звуковой частоты на элементах DD1.3 и DD1.4 той же микросхемы. Функции микрофона и звукового излучателя выполняет пьезокерамический излучатель НА1.