Интересный приборчик. Только назвать его дозиметром можно с очень большой натяжкой. По сути это индикатор радиационного излучения. По паспорту счетчик Гейгера-Мюллера СТС-5 (аналог СБМ-20) предназначен для измерения жесткого гамма- и бета- излучения. Следовательно, «видит» он и гамму и бету и, соответственно, доверять таким показаниям нельзя, т.к. неизвестно, какое именно излучение измерялось. Но и это еще не все. Одной из важных характеристикой счетчика Гейгера является зависимость его радиационной чувствительности от энергии (жесткости) ионизирующих частиц.
Профи называют график этой зависимости «ходом с жесткостью». Дозиметры промышленного изготовления отличаются от любительских коррекцией счетчика Гейгера по жесткости путем
использования специального пассивного фильтра. Этот фильтр должен: 1) «отсечь» посторонние излучения - прежде всего, бета-излучение, 2) тип фильтра подбирается максимально приближенным к обратной по отношению к счетчику жесткостной арактеристике, чтобы скомпенсировать неравномерность чувствительности самого счетчика. В дозиметре «Припять» таким фильтром является «бутерброд» из четырех слоев - 1,7мм стальная пластина, 2 листа, судя по всему, свинца толщиной около 0,3мм и один лист то ли бронзы, то ли латуни тоже толщиной около 0,3мм. Уровень гамма-излучения измеряется с закрытым фильтром. Уровень бета-излучения вычисляется путем вычитания показаний с закрытым фильтром из показаний с открытым фильтром.
Постановка эксперимента. Действующие лица:
Дозиметр "Припять". Лет десять назад подарили бандюки - подумали, что это тестер. Был опломбирован. Вскрывался мной для замены батарейной колодки и идущих к ней проводов. Поводов для недоверия его показаниям у меня нет.
Источник радиации - компас. Древний. Когда-то светился.
Дозиметр с обратной стороны.
Крышка-фильтр снят.
Крышка-фильтр. Изнутри счетчики экранированы таким же пакетом.
Хорошо видна структура пакета.
Пошел процесс. Время каждого измерения не менее 4-х минут.
Измерение фонового излучения. Фильтр закрыт.
Дозиметр лежит на компасе. Фильтр закрыт. Измеряется гамма-составляющая.
Дозиметр лежит на компасе. Фильтр открыт. Измеряется сумма гамма- и бета- составляющих.
Компас накрыт листом алюминия толщиной 2мм. Фильтр открыт. Прогресс - превышение уже не в десять раз, а всего в два. К сожалению сейчас нет возможности поэкспериментировать с другими материалами. То что было под рукой - стеклотекстолит полторачка двухсторонний фильтрует «бету» незначительно, полистирол двойка почти не влияет, сталь миллиметровка ослабляет в два раза.
Отсюда вывод: радиоактивное излучение компаса на 95% состоит из бета-излучения и только на 5% из необходимого нам для калибровки гамма-излучения. Данный эксперимент показывает, что без жесткостного фильтра прибор практически непригоден к измерениям и может на несколько порядков завышать показания, что не есть гут. Конечно, это не означает, что проба чистая, но и утверждать об экспозиционной дозе в 412мкР/ч в данном случае нельзя. Реальная доза гамма-излучения компаса 36-20=16мкР/ч – несколько завышенный, но далеко не критичный уровень. Только вот как его измерить?
Перед нами дилемма – мы можем измерять и бету- и гамму-, но не знаем где теплое, а где мягкое…
Что касается бета-излучения, то, во-первых: оно измеряется в других единицах – количество бета-излучения определяется как величина плотности потока частиц с единицы площади в единицу времени - бета-частиц*мин/см2. (Так в каких единицах будем измерять?) Во-вторых, бета имеет значительно меньшую проникающую способность, чем гамма-излучение. Бета-излучение поражает лишь поверхностные ткани, т.к. проникающая способность бета-частиц в достаточно плотном веществе не превышает нескольких миллиметров. При внешнем облучении организма, на глубину около 1мм проникает 20-25% бета-частиц. Поэтому внешнее бета-облучение представляет серьезную опасность лишь при попадании радиоактивных веществ непосредственно на кожу (особенно на глаза) или же внутрь организма. Длина пробега бета-частиц с высокой энергией составляет в воздухе до 20м, воде и живых тканях - до 3см, металле - до 1см. На практике бета-частицы почти полностью поглощаются оконными или автомобильными стеклами и металлическими экранами толщиной в несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50% бета-частиц. Опасность поражения «бетой» значительно повышается при попадании бета-активных радионуклидов внутрь организма. Особенности лучевого поражения зависят как от распределения их в органах и тканях, так и от периода их полураспада. Применительно к пищевым продуктам это означает отсутствие практической разницы в типе излучения и, следовательно, если наши потребности ограничиваются выявлением загрязнения продуктов питания радионуклидами данный пробник им полностью соответствует.
Выводы. Коррекцией «хода с жесткостью» если не собираетесь создавать прибор класса «про» в принципе можно пренебречь. В крайнем случае потеряете до 15% точности, что для прибора такого класса вполне допустимо. А вот с «бетой», если хотите прибор, а не индикатор, нужно что-то делать. В идеале счетчик можно установить в тонкостенную пластмассовую трубку, на которую надевается съемный фильтр. Таким фильтром может быть алюминиевая или медная трубка с толщиной стенки около 3-4 миллиметров. С таким фильтром можно уже думать о калибровке и нормальных измерениях. Если бета-излучение измерять не собираетесь, то можно его сделать и несъемным. В противном случае единицами измерения подобных индикаторов могут быть только количество частиц в единицу времени или попугаи
.
Юридически показания такого прибора никого ни к чему не обязывают, более того, при достаточном рвении «дозиметриста», оного могут привлечь за нарушение общественного спокойствия и распространении информации, способной поднять панику среди населения.
Напоследок замечание по конструкции. Автор допустил часто распространенную ошибку в выборе выпрямительного диода высоковольтного преобразователя. У примененного диода FR107 по даташиту обратный ток равен 5мкА. Этот ток, как и ток утечки фильтрующего высоковольтного конденсатора могут многократно повысить потребляемый ток микромощного преобразователя. Обычно в выпрямителе используются два последовательно соединенных КД102А. Обратный ток у них 100нА, что значительно лучше.
Если заметите неточности, сильно не пинайте – дозиметрами я игрался лет двадцать назад – многое подзабылось…
А это активный участник экспериментов, генератор котоактивных возмущений и по совместительству контрольный дозиметр Вася-Величество
Успехов и пусть на ваших дозиметрах никогда не будет более 20 микрорентген...
ЗЫ Чем вызвана нестандартная схема включения счетчика? При подобном включении у счетчиков появляется неприятная черта - они начинают реагировать на электромагнитные помехи, скажем на пылесос, электробритву, телевизор...