Меню

Как проверить сбм20 счетчик гейгера

Счетчик Гейгера с минимумом деталей

Мастер сделал этот счетчик, для идентификации радиоактивных элементов, которые ему нужны для сбора коллекции. Единственный реальный недостаток этого счетчика в том, что он не очень громкий, и он не вычисляет и не отображает количество обнаруженного. Т.е. нельзя получить никаких фактических данных, а только общее представление о радиоактивности, основанное на количестве слышимых щелчков.

Инструменты и материалы:
-Трубка Гейгера СБМ-20;
-Повышающая цепь постоянного тока высокого напряжения демонтированная с такой мухобойки;
-Стабилитроны с суммарным значением около 400 В;
-Резисторы с общем номиналом 5 МОм (мастер использовал пять по 1 МОм);
-Транзистор — типа NPN, использовался 2SC975;
-Пьезо-динамик (может быть демонтирован из старой микроволновки или электронной игрушки);
-1 батарея AA;
-Держатель батареи AA;
-Выключатель;
-Провода;
-Заготовка из дерева, пластика или другого не токопроводящего материала, для использования в качестве подложки;
-Паяльные принадлежности;
-Клевой пистолет;
-Кусачки;
-Инструмент для зачистки проводов;
-Отвертка;




Шаг первый: теория
Счетчик Гейгера (или счетчик Гейгера-Мюллера) — это детектор излучения, разработанный Гансом Гейгером и Вальтером Мюллером в 1928 году. Сегодня почти все знакомы со звуками щелчка, которые он издает, и часто говорят, что это «звук» радиации.

Сердцем устройства является трубка Гейгера-Мюллера. Это металлический или стеклянный цилиндр, наполненный инертными газами, находящимися под низким давлением. Внутри трубки находятся два электрода, один из которых находится под высоким напряжением (обычно 400-600 вольт), а другой заземлен. Когда трубка находится в состоянии покоя, ток не может протекать между двумя электродами внутри трубки. Однако, когда в трубку попадает радиоактивная частица, такая как бета-частица, она ионизирует газ внутри трубки, делая его токопроводящим и позволяя току протекать между электродами на короткое время. Этот кратковременный ток запускает детекторную часть схемы, которая издает слышимый «щелчок». Больше щелчков означает больше излучения. Многие счетчики Гейгера также имеют возможность подсчитывать количество щелчков и вычислять счетчики в минуту, и отображать их на дисплее.

Давайте посмотрим на работу счетчика Гейгера, с другой стороны. Ключевым принципом работы счетчика Гейгера является трубка Гейгера и процесс создания высокого напряжение на одном электроде. Если пользоваться сравнением, это высокое напряжение похоже на крутой склон горы, покрытый глубоким снегом, и все, что требуется, — это крошечная энергия излучения (как у лыжника, спускающегося по склону), чтобы вызвать лавину. Последовавшая за этим лавина несет в себе гораздо больше энергии, чем сама частица.

Поскольку, вероятно, прошло много времени с тех пор, как многие из нас сидели в классе и узнали о радиации, мастер поясняет некоторые ключевые моменты.

Материя и структура атома
Вся материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Сами атомы состоят из еще более мелких частиц, а именно протонов, нейтронов и электронов. Протоны и нейтроны собраны вместе в центре атома — эта часть называется ядром. Электроны вращаются вокруг ядра.

Протоны — это положительно заряженные частицы, электроны — отрицательно заряженные, а нейтроны не несут заряда и поэтому нейтральны, отсюда и их название. В нейтральном состоянии каждый атом содержит равное количество протонов и электронов. Поскольку протоны и электроны несут равные, но противоположные заряды, то атом нейтрален. Однако, когда количество протонов и электронов в атоме не равно, атом становится заряженной частицей, называемой ионом. Счетчики Гейгера способны обнаруживать ионизирующее излучение — форму излучения, которая может преобразовывать нейтральные атомы в ионы. Три различных вида ионизирующего излучения — это альфа-частицы, бета-частицы и гамма-лучи.

Бета-частицы
Бета-частица — это электрон или позитрон. Позитрон похож на электрон, но несет положительный заряд. Бета-минусовые частицы (электроны) испускаются, когда нейтрон распадается на протон, а бета-плюсовые частицы (позитроны) испускаются, когда протон распадается на нейтрон.

Гамма лучи
Гамма-лучи — это фотоны высокой энергии. Гамма-лучи расположены в электромагнитном спектре, за пределами видимого света и ультрафиолета. Они обладают высокой проникающей способностью, а их способность к ионизации обусловлена тем, что они могут выбивать электроны из атома.

Трубка SMB-20, которая используется в этом проекте, — российского производства. Она имеет тонкую металлическую оболочку, которая играет роль отрицательного электрода, а металлический провод, проходящий через центр трубки, служит положительным электродом. Чтобы трубка могла обнаружить радиоактивную частицу или гамма-излучение, эта частица или луч сначала должны проникнуть через тонкую металлическую оболочку трубки. Альфа-частицы, как правило, не могут этого сделать, поскольку они обычно задерживаются стенками трубки. Другие трубки Гейгера, предназначенные для обнаружения этих частиц, часто имеют специальное окно, называемое альфа-окном, которое позволяет этим частицам попадать в трубку. Окно обычно делают из очень тонкого слоя слюды, и трубка Гейгера должна быть очень близко к источнику альфа излучения, чтобы его обнаружить.

Читайте также:  Как внести код счетчика





Шаг третий: схема/монтаж
Хотя эта схема построена для трубки СБМ-20, ее можно легко адаптировать для использования других трубок. Просто проверьте конкретный диапазон рабочего напряжения и другие характеристики вашей конкретной трубки и соответствующим образом отрегулируйте. Трубки большего размера более чувствительны, чем трубки меньшего размера, просто потому, что они являются более крупными целями для частиц.

Для работы счетчика Гейгера требуется высокое напряжение. Мастер использует повышающую схему постоянного тока от электронной мухобойки, чтобы поднять 1,5 В от пальчиковой батареи до примерно 600 вольт (первоначально мухобойка работала от 3 вольт, выдавая около 1200 В. для уничтожения мух. Из такой мухобойки можно сделать электрошокер).
Рабочее напряжение СБМ-20 — 400 В, поэтому в схеме используются стабилитроны для регулирования напряжения до этого значения. Мастер использует тринадцать стабилитронов 33 В, но и другие комбинации будут работать так же хорошо, например, стабилитроны 4 x 100 В, если сумма значений стабилитронов равна целевому напряжению, в данном случае 400.
Резисторы используются для ограничения тока. Можно использовать любую комбинацию резисторов, если их значения в сумме составляют около 5 МОм.

Элемент пьезо-динамика и транзистор составляют детекторную часть схемы. Пьезо-динамик издает щелчки, а длинные провода позволяют держать его ближе к уху.

Транзистор увеличивает громкость щелчков. Можно построить схему без транзистора, но щелчки, генерируемые схемой, будут еле слышимыми. В схеме используется транзистор 2SC975 (типа NPN).

После сбора всех компонентов мастер смонтировал схему навесным монтажом и закрепил ее на пластике.

Шаг четвертый: о радиоактивных материалах
Счетчик Гейгера будет щелкать каждые несколько секунд только из-за фонового излучения, но есть несколько источников излучения, с которыми можно столкнутся и в быту.

Америций из детекторов дыма
Америций — это искусственный (не встречающийся в природе) элемент, который используется в детекторах дыма ионизационного типа. Эти детекторы дыма очень распространены. Америций в форме диоксида америция нанесен на небольшую металлическую кнопку внутри, установленную в небольшом корпусе, известном как ионизационная камера. На америций обычно наносят тонкий слой позолоты или другого коррозионностойкого металла.

Внутри ионизационной камеры детектора расположены две металлические пластины, расположенные друг напротив друга. К одной из них прикреплена кнопка с америцием, которая испускает постоянный поток альфа-частиц, проходящих через небольшой воздушный зазор и затем поглощающихся другой пластиной. Воздух между двумя пластинами ионизируется и становится, в некоторой степени проводящим. Это позволяет току течь между пластинами, и этот ток может быть обнаружен схемами дымового извещателя. Когда частицы дыма попадают в камеру, они поглощают альфа-частицы и разрывают цепь, вызывая тревогу.

Излучаемое излучение относительно мягкое, но на всякий случай мастер рекомендует:
Храните кнопку америция в безопасном месте подальше от детей, предпочтительно в каком-либо защищенном от детей контейнере.

Никогда не касайтесь лицевой стороны кнопки, на которую нанесен америций. Если вы случайно коснулись лицевой стороны кнопки, вымойте руки.

Урановое стекло
Уран использовался в форме оксида в качестве добавки к стеклу. Наиболее типичный цвет уранового стекла — бледно-желтовато-зеленый, и в 1920-х годах его называли «вазелиновое стекло» (на основании кажущегося сходства с внешним видом вазелинового масла). Количество урана в стекле варьируется от небольшого количества до примерно 2% по весу, хотя некоторые изделия 20-го века были сделаны с содержанием урана до 25%! Большая часть уранового стекла слабо радиоактивна.

Можно подтвердить содержание урана в стекле с помощью ультрафиолетового света. Все урановые стекла флуоресцируют ярко-зеленым цветом независимо от их цвета в естественном освещении. Чем ярче светится стекло в ультрафиолетовом свете, тем больше в нем урана.

Почему добавляли уран?
Открытие и выделение радия в урановой руде (настуран) Марией Кюри послужило толчком к развитию добычи урана для извлечения радия, который использовался для изготовления светящихся в темноте красок для часов и циферблатов самолетов. В результате осталось огромное количество урана в виде отходов, поскольку для извлечения одного грамма радия требуется три тонны урана.

Источник

Счетчик Гейгера — это просто

В связи с экологическими последствиями деятельности человека, связанной с атомной энергетикой, а также промышленностью (в том числе военной), использующую радиоактивные вещества как компонент или основу своей продукции изучение основ радиационной безопасности и радиационной дозиметрии становится сегодня достаточно актуальной темой. Помимо природных источников ионизирующего излучения с каждым годом все больше и больше появляется мест, загрязненных радиацией впоследствии человеческой деятельности. Таким образом, чтобы сохранить свое здоровье и здоровье своих близких необходимо знать степень зараженности той или иной местности или предметов и пищи. В этом может помочь дозиметр – прибор для измерения эффективной дозы или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени.

Читайте также:  Сбросить счетчик brother hl 2150nr

Прежде чем приступать к изготовлению (или же покупке) данного устройства необходимо иметь представление о природе измеряемого параметра. Ионизирующее излучение (радиация) – это потоки фотонов, элементарных частиц или осколков деления атомов, способные ионизировать вещество. Разделяется на несколько видов. Альфа-излучение представляет собой поток альфа частиц – ядер гелия-4, альфа-частицы, рождающиеся при радиоактивном распаде, могут быть легко остановлены листом бумаги, поэтому опасность представляет в основном при попадании внутрь организма. Бета-излучение – это поток электронов, возникающих при бета-распаде, для защиты от бета-частиц энергией до 1 МэВ достаточно алюминиевой пластины толщиной в несколько миллиметров. Гамма-излучение обладает гораздо большей проникающей способностью, поскольку состоит из высокоэнергичных фотонов, не обладающих зарядом, для защиты эффективны тяжелые элементы (свинец и т.п.) слоем в несколько сантиметров. Проникающая способность всех видов ионизирующего излучения зависит от энергии.

Для регистрации ионизирующего излучения в основном используются счетчики Гейгера-Мюллера. Это простое и эффективное устройство обычно представляет собой цилиндр металлический или стеклянный металлизированный изнутри и тонкой металлической нити, натянутой по оси этого цилиндра, сам цилиндр наполняется разреженным газом. Принцип работы основан на ударной ионизации. При попадании на стенки счетчика ионизирующего излучения выбивают из него электроны, электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. При достаточно большой напряженности поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счетчик резко возрастает.

Не все счетчики Гейгера могут регистрировать все виды ионизирующего излучения. В основном они чувствительны к одному излучению – альфа, бета или гамма-излучению, но часто так же в некоторой степени могут регистрировать и другое излучение. Так, например, счетчик Гейгера СИ-8Б предназначен для регистрации мягкого бета-излучения (да, в зависимости от энергии частиц излучение может разделяться на мягкое и жесткое), однако данный датчик так же в некоторой степени чувствителен к альфа-излучению и к гамма-излучению.

Однако, приближаясь все-таки к конструкции статьи, наша задача сделать максимально простой, естественно портативный, счетчик Гейгера или вернее сказать дозиметр. Для изготовления этого устройства мне удалось раздобыть только СБМ-20. Этот счетчик Гейгера предназначен для регистрации жесткого бета- и гамма излучения. Как и большинство других счетчиков, СБМ-20 работает при напряжении 400 вольт.

Основные характеристики счетчика Гейгера-Мюллера СБМ-20 (таблица из справочника):

Данный счетчик обладает относительно невысокими показателями точности измерения ионизирующего излучения, но достаточными для определения превышения допустимой для человека дозы излучения. СБМ-20 применяется во многих бытовых дозиметрах в настоящее время. Для улучшения показателей часто используется сразу несколько трубок. А для увеличения точности измерения гамма-излучения дозиметры оснащаются фильтрами бета-излучения, в этом случае дозиметр регистрирует только гамма-излучение, но зато достаточно точно.

При измерении дозы радиации необходимо учитывать некоторые факторы, которые могут быть важны. Даже при полном отсутствии источников ионизирующего излучения счетчик Гейгера будет давать некоторое количество импульсов. Это так называемый собственный фон счетчика. Сюда так же относится несколько факторов: радиоактивное загрязнение материалов самого счетчика, спонтанная эмиссия электронов из катода счетчика и космическое излучение. Все это дает некоторое количество «лишних» импульсов в единицу времени.

Итак, схема простого дозиметра на основе счетчика Гейгера СБМ-20:

Схему собираю на макетной плате:

Схема не содержит дефицитных деталей (кроме, естественно, самого счетчика) и не содержит программируемых элементов (микроконтроллеров), что позволит собрать схему в течении короткого времени без особого труда. Однако такой дозиметр не содержит шкалы, и определять дозу радиации необходимо на слух по количеству щелчков. Такой вот классический вариант. Схема состоит из преобразователя напряжения 9 вольт – 400 вольт.

На микросхеме NE555 выполнен мультивибратор, частота работы которого составляет примерно 14 кГц. Для увеличения частоты работы можно уменьшить номинал резистора R1 примерно до 2,7 кОм. Это будет полезно, если выбранный вами дроссель (а может и изготовленный) будет издавать писк – при увеличении частоты работы писк исчезнет. Дроссель L1 необходим номиналом 1000 – 4000 мкГн. Быстрее всего можно найти подходящий дроссель в сгоревшей энергосберегающей лампочке. Такой дроссель и применен в схеме, на фото выше он намотан на сердечнике, которые обычно используют для изготовления импульсных трансформаторов. Транзистор T1 можно использовать любой другой полевой n-канальный с напряжением сток-исток не менее 400 вольт, а лучше больше. Такой преобразователь даст всего несколько миллиампер тока при напряжении 400 вольт, но для работы счетчика Гейгера этого хватит с головой несколько раз. После отключения питания от схемы на заряженном конденсаторе C3 схема будет работать еще примерно секунд 20-30, учитывая его небольшую емкость. Супрессор VD2 ограничивает напряжение на уровне 400 вольт. Конденсатор C3 необходимо использовать на напряжение не менее 400 — 450 вольт.

Читайте также:  Мертвое время газоразрядного счетчика

Далее схема состоит из непосредственно самого счетчика Гейгера RO1 и цепи «озвучивания» импульсов счетчика.

В качестве Ls1 можно использовать любой пьезодинамик или динамик. При отсутствии ионизирующего излучения ток через резисторы R2 – R4 не протекает (на фото на макетной плате пять резисторов, но общее их сопротивление соответствует схеме). Как только на счетчик Гейгера попадет соответствующая частица внутри датчика происходит ионизация газа и его сопротивление резко уменьшается вследствие чего возникает импульс тока. Конденсатор С4 отсекает постоянную часть и пропускает на динамик только импульс тока. Слышим щелчок.

В моем случае в качестве источника питания используется две аккумуляторных батареи от старых телефонов (две, так как необходимое питание должно быть более 5,5 вольт для запуска работы схемы в силу примененной элементной базы).

Итак, схема работает, изредка пощелкивает. Теперь как это использовать. Самый простой вариант – это пощелкивает немного – все хорошо, щелкает часто или вообще непрерывно – плохо. Другой вариант – это примерно подсчитываем количество импульсов за минуту и переводим количество щелчков в мкР/ч. Для этого из справочника необходимо взять значение чувствительности счетчика Гейгера. Однако в разных источника всегда немного разные цифры. В идеальном случае необходимо провести лабораторные замеры для выбранного счетчика Гейгера с эталонными источниками излучения. Так для СБМ-20 значение чувствительности варьируется в пределах от 60 до 78 имп/мкР по разным источникам и справочникам. Так вот, подсчитали количество импульсов за одну минуту, далее это число умножаем на 60 для аппроксимации числа импульсов за один час и все это разделить на чувствительность датчика, то есть на 60 или 78 или что у вас ближе к действительности получается и в итоге получаем значение в мкР/ч. Для более достоверного значения необходимо сделать несколько замеров и посчитать между ними среднеарифметическое значение. Верхний предел безопасного уровня радиации составляет примерно 20 — 25 мкР/ч. Допустимый уровень составляет примерно до 50 мкР/ч. В разных странах цифры могут отличаться.

P.S. На рассмотрение этой темы меня подтолкнула статья о концентрации газа радон, проникающего в помещения, воду и т.д. в различных регионах страны и его источниках.

Источник



проверка счетчика СБМ-20 в домашних условиях

pilot-44

GOSHA

Справка Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Программаторы Аббревиатуры Частые вопросы Ссылки дня

Это информационный блок по ремонту

Вопросы по ремонту

Если у вас есть вопрос по ремонту и определении дефекта, Вы должны создать свою, новую тему в форуме. По этой теме уже рассмотрены следующие неисправности:

  • не включается
  • прошивка
  • перезагружается
  • замена;
  • мигает;
  • цена;
  • купить;

Прошивки в разделах:

Схемы в разделах:

Справочники в разделах:

Marking (маркировка) — обозначение на электронных компонентах

Package (корпус) — вид корпуса электронного компонента

Programmer (программатор) — устройство для записи (считывания) информации в память или другое устройство

Краткие сокращения

Частые вопросы

После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

Кто отвечает в форуме на вопросы ?

Ответ в тему проверка счетчика СБМ-20 в домашних условиях как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

Как найти нужную информацию по форуму ?

Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

По каким еще маркам можно спросить ?

По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам — LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

Какие еще файлы я смогу здесь скачать ?

При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям — схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.

Источник