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无线电电子与电气工程百科全书 产品剂量计。 无线电电子电气工程百科全书
普通家用剂量计可以可靠地记录来自宏观物体（例如墙壁）的背景辐射和电离辐射。 然而，它们不适合食品检测，而食品检测在该国许多地区仍然具有相关性。 引起读者注意的剂量计的设计可以在一定程度上解决这个问题。 特别注意仪器的校准。 如果没有可靠的校准，此类设备可以被视为指示器，其读数将成为进一步行动的基础：不要购买该产品，冒着购买的风险，检查 SES。
近日，文章作者恰巧走访了莫斯科某区SES的辐射卫生部门，在那里发生了这样的对话： - 我可以测试一罐速溶咖啡的辐射污染吗？ - 为什么你认为它被污染了？ - 该设备（我正在演示所描述的剂量计）显示 900 Bq/kg。 - 你是怎么校准的？ - 溴化钾。 （想了想，对话者让我出示身份证）。 - 哦，媒体！ 你可能有麻烦了... - 为什么？ 毕竟，我在 90 年代初拜访过你们，展示了我的乐器。 您向我介绍了您的技术，以及当时采用的各种食品中铯和锶 90 的允许污染标准…… - 不，不。 不可能！ “不过现在这已经不那么重要了。 据媒体报道，这些食品辐射污染标准已经过时，新标准现已生效。 你能把我介绍给他们吗？ - 号 - 我的咖啡呢？ - 你知道，我们现在有很多工作...... 我们的“对话”到此结束。 自切尔诺贝利悲剧发生以来，情况发生了很大变化。 剂量计记录的辐射比自然辐射本底高出许多倍。 今天表现出几乎完全的健康。 但真的是这样吗？ 事实上，这些年来，锶 90 和铯 137——“著名的”切尔诺贝利放射性同位素三重奏中的两种——的活动仅减少了四分之一，而我们永远不会看到第三种放射性同位素的活动减少——钚239：其半衰期超过24000年。 目前表面上的福祉的原因很简单：降雨、地下水、风、火灾、各种生物过程、土壤侵蚀降低了放射性同位素的浓度。 它们分布在大片区域，在地球和太空自然辐射的背景下几乎不被注意到。 作为外部辐射源，此类发射器不再对人类造成同样的危险。 但通过消化道和呼吸道进入他的身体，尽可能接近重要组织，它们却能够在其上留下这样的“痕迹”，即使是外部最强的辐射也不会出现。 因此，食品的相对较弱的辐射污染不容忽视。 下面是能够检测这种污染并评估其水平的剂量计。 该装置由计数单元和测量头组成。 计数单元（图1）的基础是一个由微电路DD1 - DD5 制成的五位计数器。 其状态显示在HG1液晶显示屏上。 四个最低有效小数位以通常的方式显示 - 以数字的形式。 旧的（数万）的指示是使用小数点的二进制代码：（· - 小数点可见）。 因此，这种计数器可以固定的最大数字是159999。展望未来，我们注意到，只有在校准设备时才需要这种不太方便的二进制十进制读取； 在实际测量中，计数器DD5通常保持在零状态。
芯片DD6和DD7设置对来自测量头的脉冲进行计数的时间。 六位计数器DD6对计数器DD7的输出M处的前沿进行计数(根据正差，其中第一个出现在第一分钟间隔的第39秒)。 内部计数器振荡器 DD7 由 ZQ1 石英谐振器稳定。 当如图所示。 打开 1 次 DD6（反相器 DD10.2 的输入直接连接到计数器 DD32 的输出 6），测量将持续 31 分 39 秒。 此后，计数停止（在 DD12 元件的输入 9.1 处，出现禁止信号 log.0），并且打开声音信号，宣布测量结束。 记录信号。 1，在元件 DD2 的输入 9.4 处，允许从计数器 DD7 的输出 F 获取的 10.4kHz 蜿蜒通道到达放大器 DD 010.6-D1 以及以顺相方式与其连接的负载- 压电BFXNUMX。 由于被测产品的放射性非常高，计数器DD1-DD5在测量期间可能已经溢出。 同时，计数器DD16的输出11(vyv.5)处将出现对数信号。 1、不仅会打开声音，还会打开报警灯信号——晶体管VT1会打开HL1 LED。 在报警模式下，显示屏上显示零。 当按下 SB1“启动”按钮时，逆变器 DD10.1 的输出端会生成一个持续时间为 tnyck = 0,7R4 C3 = 6 ms 的脉冲。 它进入所有计数器的输入R并将它们转移到初始零状态。 晶体管VT2上。 VT3和VD1组成齐纳二极管，组成一个稳定器，在电源深度放电时保持剂量计电源电压几乎不变。 测量头示意图如图2所示。 4、晶体管VT1上。 脉冲变压器T14和元件R6、C8。 C2、VD4-VD3组装转换器。 它包括一个阻塞发生器。 在变压器的绕组 L5 上，形成幅度为 UL10 = (Uc3 5)n0.2 / n3 的短 (tnip = 2 ... 5 µs) 脉冲（Uc2 是转换器的电源电压，n3 和 n2 是绕组 L3 和 L3 中的匝数）当 n420 × 2 和 n6 × 3 Ul440 × 1 V 时。这些脉冲以频率 Fimp × 14 / R6 C10 × 3 Hz 后，通过二极管 VD4、VD420 充电电容器C430的电压为+8…1V，其成为盖革计数器BDXNUMX的电源。
DD11芯片上组装有整形器。 它将盖革计数器阳极在被电离粒子激发时发生的陡峭前沿和温和衰减的信号转换为持续时间 tcch = 0,7R18 C10 = 0.35 ms 的脉冲，适用于通过简单的三线传输到计数单元。 计数单元安装在厚度为 1,5 ... 2 mm 的双面箔玻璃纤维制成的板上（图 3）。
零件侧面的箔几乎完全保留，主要用作普通电线。 为了跳过细节，它有一些选择 - 直径为 1,5 ... 2 毫米的圆圈（图中未显示）。 电容器、电阻器和其他元件的“接地”端子与公共线的连接点用实心黑色方块表示。 中心有一个亮点的黑色方块显示了装置某些片段与公共电线的连接，以及 7 个微电路 DD1 - DD6 的结论。 DD8 - DD10 和 DD8 芯片的引脚 7。 在指示器下方，连续的箔层已被移除，这些正方形表示用于层与层过渡的接触垫和孔。 将镀锡线焊接到这些孔中。 指示板的正确位置在安装前确定。 为此，将电路板靠近基板并将烙铁头接触其一个或另一个输出，“点燃”指示器的相应部分。 测量头的板如图所示。 4、细节下方的陪衬也几乎完整保留。
盖革计数器 SBT10 (SBT10A) 有十个独立的阳极，它们的端子 (1 - 10) 通过焊接相互连接。 计数器的阴极（引脚 11）与公共线箔的连接也必须焊接。 剂量计中使用电阻器KIM-0,125（R2.R15）和MLT-0,125（其余）。 电容器C4、C5 - 进口氧化物（Ø6x13 mm），C6 - K53-30。 C8 - K73-9。 C9-KD-2。 其余 - KM-6、K10-176 等。 LED HL1 - 任何，比红光更好。 变压器T1采用尺寸为16x10x4,5mm、由M3000NM铁氧体制成的环形磁路。 应使用砂纸去除环的锋利边缘，然后用薄的聚四氟乙烯或聚酯薄膜胶带包裹。 首先缠绕绕组L3，包含420匝PEV-2 0,07电线。 绕线几乎是逐匝进行的。 其起点和终点之间留有 1 ... 1,5 mm 的间隙。 L3绕组本身覆盖了一层绝缘层，L1绕组以大台阶绕在其上面（六匝PEVSHO 0.15线）。 然后，在此绕组上放置 L2 绕组（同一根导线的两匝）。 绕组必须尽可能均匀地围绕环排列，使其末端尽可能靠近电路板相应的安装触点。 为了避免损坏变压器，将其安装在两个弹性垫圈之间的板上。 拆焊绕组时，重要的是不要弄错相位（图 2 中的点标记了一侧进入磁路孔的绕组末端）。 措辞错误会扰乱转换器的运行。 计数单元板安装在尺寸为 122x92x2.5 mm 的耐冲击聚苯乙烯制成的前面板上。 尺寸为 55x29x17 毫米的聚苯乙烯角粘在其上，形成 Korund 电池的隔间。 聚苯乙烯导轨粘在角落上，形成凹槽，计数单元板将插入其中。 一个 14 毫米高的立式支架，具有用于 M2 螺钉的螺纹，粘在前面板上。 使用该螺钉，通过直径为 2.1 mm 的孔（见图 3）将电路板固定到前面板。 在面板上方便的位置，安装有 PD9-1 电源开关（图 1 中未显示）。 在面板的适当位置，为 SB1 按钮和 HL1 LED 钻孔。 在压电发射器下方切出一个直径为 30 毫米的孔，在其顶部粘上装饰性格栅。 安装在前面板上的板的总体视图如图 5 所示。 XNUMX.
作为计数单元的外壳，您可以使用合适尺寸的塑料盒（例如，尺寸为 125x95x23 毫米的方格下方）。 预先在其内部切出2,5毫米深的凹槽，将前面板固定在其中。 测量头安装在带有内部隔板的外壳中，该外壳由 2 毫米厚的高抗冲聚苯乙烯片材制成。 其平面尺寸为 94x73 毫米，高度 - 60 毫米。 计数器安装在隔板上，使其云母“窗口”指向装有测试产品的比色皿。 转换板也连接到同一分区。 测量比色皿的深度必须至少为 25 毫米，其平面尺寸为 94X73 毫米。 比色皿由相同的聚苯乙烯片材粘合而成。 这里描述的剂量计使用“厚层”测量方法，此时来自比色皿中产品下层的辐射被上层显着衰减或完全吸收，并且实际上不影响盖革计数器的读数。 “厚层”方法可以在不称重的情况下以 Bq/kg 为单位估算产品的辐射污染，该方法被剂量测定控制服务广泛使用。 填充比色皿的产品表面应尽可能靠近计数器的云母“窗口”（在作者版本的剂量计中，这个距离为5毫米）。 由于受控样品和计数器的相对位置影响测量结果，因此测量头的设计必须提供其在比色皿上的精确固定。 设置剂量计归结为将稳定器输出端的电压设置在 6,3...6,7 V 范围内。它取决于 R11/R10 比率，并通过选择这些电阻器之一来指定。 如果需要，可以单独检查剂量计模块。 如果计数单元的输入（引脚13 DD9.1）连接到引脚。 4 计数器 DD7 并按下按钮 SB1，然后 31 分 39 秒后，显示屏应显示数字 1899 - 测量间隔中的秒数。 测量时间可以显着减少，但仅限于检查计数单元时。 如果反相器DD9的输入（引脚10.2）连接到计数器DD4的输出5（引脚6）。 那么它就等于3分39秒，当它们之间连接一个连接器（二极管电阻电路“I”）时，可以在39秒到62分钟的范围内设置任何测量间隔，精度高达一分钟。 39 分 6 秒例如，使用连接器时的测量持续时间。 如图所示55 等于 39 分 3 秒。 印刷电路板上（图XNUMX）有一个安装电阻和连接二极管的地方。
要离线测试发射机，您需要处于待机模式的示波器（扫描 5...10 ms）。 其输入连接到头部的输出，如果状况良好，则示波器屏幕上会出现持续时间约为 0,35 ms、幅度等于电源电压的正极性脉冲，后面没有可见的顺序，带有平均频率为 1 ... 2 Hz。 如果您有一个量程为 1 kV 的静态电压表（例如 C50），则可以检查盖革计数器（电容器 C8 上）的电源电压。 应在 360 ... 430V 范围内。 制造的剂量计需要进行校准。 没有外部帮助怎么能做到这一点呢？ 首先，让我们确定自然本底辐射的水平。 为此，我们将测量头放在空比色皿或装满水的比色皿上，并依次执行至少 10 次测量。 之后，我们计算得到的值的平均值 - Nf - 自然辐射背景水平对应的数字，并根据每次测量与 Nf 的偏差 - 均方根误差 - ΔNF [1] -确定 Nf 的不准确性，其根本原因是测量的简洁性。 在直接实验中，得到Nf=3500，ΔNf=60。 将需要示例性辐射源来评估仪器的辐射灵敏度。 为此，使用了含钾的物质。 事情是。 钾同位素的天然混合物还含有钾 40 (0.0118%)，这是一种半衰期超过 29600 亿年的 β,γ 发射放射性同位素。 其高且稳定的活性，与钾的总质量相关，为2 Bq/kg [15700]。 正是这种情况使得可以使用具有已知且足够大的钾“份额”含量的化合物作为此类剂量测定仪器的校准中的测试对象。 这里有一些这样的化合物KCI——氯化钾，其活性Skcl = 29600 Bq/kg； K < 为 2 Bq/kg [15700]。 正是这种情况使得在此类剂量测定仪器的校准中可以使用已知钾“份额”含量足够高的化合物作为测试对象。 这里有一些这样的化合物KCI——氯化钾，其活性Skcl=9700/kg； 溴化 KBr Ckbr = 2 K03CO29600 碳酸钾为 2 Bq/kg [15700]。 正是这种情况使得在此类剂量测定仪器的校准中可以使用已知钾“份额”含量足够高的化合物作为测试对象。 这里有一些这样的化合物KCI——氯化钾，其活性Skcl=9700/kg； 溴化钾Ckbr=2 K03C9700碳酸钾Br-溴化钾，CkBr=2 Bq/kg； K03CO2 - 碳酸钾（钾）。 SC3CO16800 = XNUMX Bq/kg（所有物质均无结晶和吸附水；如果对此有任何疑问，则将该物质煅烧或干燥）。 让我们用示例性发射器（例如溴化钾）填充测量比色皿，并执行一系列测量。 对结果进行平均并计算误差后，我们将得到： NKBr±ΔNKBr 。 在直接实验中，获得 NKBr = 31570，ΔNKBr = 120。让我们确定设备的辐射灵敏度：K = CkBr / (NkBr - Nf) = 9700 / (31570 - 3500) = 0,35 Bq / kg 并估算弱发射体 Bq/kg 活度的测量误差：K·ΔNf = 0,35·60 = 20 Bq/kg。 因此，固定 Nprod - 测试产品所在比色皿中的剂量计读数和 Nf - “今天”的背景水平，并计算它们的差值，例如 Nprod - Nf = 1000，我们将确定计算出的产品辐射污染为K(Nnpod - NF) = 0.35×1000=350 Bq/kg。 实际与计算值误差不大于K·2ΔNF = ±40 Bq/kg。 对于家用食品剂量计来说，这个精度已经足够了。 但可以增加。 例如，由于测量的持续时间（但是，它增长相当缓慢：随着曝光量增加 n 倍，精度仅增加 Vn）。 如果在低背景辐射条件下进行测量，例如在 30...40 m 深度的地下（地铁中），测量精度将会提高。 通过将测量头放置在例如厚壁（> 3 cm）铅容器中，可以仅减少测量头体积中的辐射背景。 当然，地下和管道必须是无辐射的。 因此，测量精度可以提高数倍。 总而言之 - 关于产品的天然（！）放射性。 其根本原因是几乎每一种都含有相同的钾[3]。 该表显示了一些食品的天然（钾 - 40）比放射性[2]。 必须从剂量计读数中减去它。 食品的天然（钾 40）比放射性，Bq/kg
文学
作者：Yu.Vinogradov，莫斯科
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