Приборы, используемые в дозиметрии

Прибор  имеет звуковую индикацию на всех поддиапазонах, кроме первого. Звуковая сигнализация прослушивается с помощью головных телефонов.

Питается  прибор от двух элементов 1,6-ПМЦ-Х-1,05 (КБ-1). Комплект источников питания обеспечивает непрерывную работу прибора в  нормальных условиях в течение 40 ч. Прибор имеет колодку, позволяющую  подключать его к посторонним  источникам питания постоянного  тока напряжением 3,6 или 12В (например, аккумулятор  автомашины).

Для работы в темноте шкалы прибора подсвечиваются двумя лампочками, которые питаются от элемента 1,6-ПМЦ-Х-1,05 (КБ-1).

При хранении и транспортировании прибор и  запасное имущество размещают в укладочном ящике. Вес прибора - 2,1 кг, всего комплекта с укладочным ящиком - 7,6 кг.

Для подготовки прибора к работе необходимо вынуть его из укладочного ящика, извлечь  измерительный пульт и зонд прибора  из футляра и осмотреть их, после  чего подключить телефоны. Ручку переключателя  поддиапазонов поставить в положение "Выкл.", а ручку "Режим" повернуть против часовой стрелки до упора. Вывернуть отверткой пробку корректора и установить стрелку на нуль. Вскрыть отсек питания и, соблюдая полярность, подсоединить источники питания, закрыть и закрепить винтами крышку.

При подключении  прибора к постороннему источнику  питания перемычки на колодке установить в положения, соответствующие величине напряжения источника питания; вставить в отсек питания колодку, завернуть винты и подключить кабель к источнику питания. Включить прибор и установить режим работы, для чего ручку переключателя поддиапазонов поставить в положение "Режим'*. Плавным вращением по часовой стрелке ручки "Режим" установить стрелку микроамперметра на отметку V шкалы. Если стрелка прибора не доходит до отметки, надо проверить правильность подключения источников питания и их годность.

Работоспособность прибора проверяется  на всех поддиапазонах, кроме первого (200), с помощью имеющегося на крышке прибора радиоактивного источника. Для этого экран зонда устанавливают  в положение "Б", открывают радиоактивный  препарат, вращая защитную пластинку  вокруг оси. Зонд устанавливают опорными выступами на крышку так, чтобы препарат находился против окна. Затем, переводя последовательно переключатель поддиапазонов в положения *1000, *100, *10, *1 и *0,1, наблюдают за показаниями прибора и прослушивают щелчки в телефонах. Стрелка прибора должна уходить за пределы шкалы (зашкаливаться) на шестом (0,1) и пятом (*1) поддиапазонах и отклоняться на четвертом (*10) поддиапазоне. Из-за недостаточной активности контрольного препарата стрелка может не отклоняться на третьем (*100) и на втором (*1000) поддиапазонах. Сравнивают показания прибора с данными, указанными в формуляре при последней градуировке. Щелчки в телефоне и соответствие показаний прибора данным формуляра свидетельствуют о работоспособности прибора.

Уровни радиации на местности измеряются на втором поддиапазоне (*I000) - до 5 р/ч, на первом поддиапазоне - свыше 5 р/ч. При измерении прибор подвешивают на шею па высоте 0,7 - 1 м от поверхности земли. Экран зонда ставят в положение «Т». Переключатель поддиапазонов переводят в положение 200 - снимают показания прибора по нижней шкале (0- 200) в р/ч.

Если показания прибора меньше 5 р/ч, переключатель поддиапазонов  переводят в положение *1000  и  показания снимают по верхней  шкале в мр/ч. При этом зонд прибора  должен быть уложен в футляр. В данном случае газоразрядные счетчики измерительного пульта и зонда будут находиться на одном и том же уровне от земли, и условия измерений на первом и втором поддиапазонах одинаковы.

Степень радиоактивного заражения  людей, промышленного оборудования,  техники, транспорта, продовольствия, воды и различных предметов измеряют при положениях переключателя поддиапазонов *1000, *100, *10, *1, *0,1. Показания снимают по верхней шкале прибора в мр/ч и умножают на коэффициент, соответствующий положению переключателя поддиапазонов. Для измерений зонд вынимают из футляра и на ручке крепят удлинительную штангу. Перед производством измерений определяют величину гамма-фона. При этом зонд должен находиться на высоте 0,7-1 м от земли и 15-20 м от объекта. После этого зонд подносят к обследуемому объекту на расстояние 2-3 см. Переключатель ставят в положение * 1000. По щелчкам в телефонах или увеличению показаний микроамперметра определяют место максимального заражения. Установив зонд над этим местом, снимают показания. Из показаний прибора вычитают значение гамма-фона. Если гамма-фон меньше 10% допустимой зараженности, то его не учитывают. Если на втором поддиапазоне показания прибора отсутствуют, переключатель подциапазонов последовательно устанавливают в положения*100,*10,*1, *0_,1.

Для обнаружения бета-излучений  экран зонда ставят в положение "Б" и подносят зонд на расстояние 1- 2 см к исследуемой поверхности. Ручку переключателя поддиапазонов последовательно ставят в положения *0,1, *1, *10 до получения отклонения стрелки микроамперметра в пределах шкалы.

Увеличение показаний прибора  на одном и том же поддиапазоне по сравнению с гамма-излучением свидетельствует о наличии бета-излучения.

Контроль объемной активности воды в реках, озерах, колодцах и т.п. осуществляется радиометрами РКБЧ - 1еМ ("Сосна"), РУБ-ОШ ("Бересклет") и прибором для оценочных измерений по гамма-излучению  СРП-88-01. Бета-радиометр РКБЧ-1еМ предназначен для экспрессных измерений методом  непосредственной оценки удельной объемной и массовой бета - активности проб воды, донных отложений, почвы, растительности, пищевых продуктов, а также газов на уровне допустимых концентраций и ниже в условиях естественного гамма - фона.

Удельную поверхностную активность почвы, растительности, животных и т.п. измеряют приборами СРП-68-О1 и МКС-01Р. Массовый выборочный контроль пищевых  продуктов (рынки, базы и т.п.) осуществляют приборами КРБ-1, СРП-68-01, МКС-01Р.

Лабораторный контроль (заводы пищевой  промышленности, службы водоснабжения и т.п.) осуществляется в специализированных помещениях для определения удельной и объемной активности проб воды, пищевых продуктов, а также для оценки их пригодности к реализации. Здесь используются радиометры РКБЧ-1еМ, РУБ-ОШ, РЖС-05 и МКС-01Р. В каждом случае радиоактивность измеряют по методикам, утвержденным в установленном порядке, с учетом реального состава радионуклидов.

Для регистрации и спектрометрии  альфа-частиц используется спектрометр типа СЭА-01, для гамма-излучений - спектрометрическое устройство УИ-36. Наибольшее распространение получили спектрометры гамма-излучений типа СЭГ-10, СЭГ-С-06. В научных исследованиях с использованием метода меченых атомов широкое применение нашли пересчетные приборы типа счетного одноканального прибора ПСО-2-4.

Из множества методов определения  радиоактивности практический интерес представляют экспресс - методы. В основе методики экспрессного определения объемной и удельной активности бета - излучающих нуклидов в воде, продуктах питания, растительности и почве лежит метод измерения "толстых образцов", отбираемых непосредственно (без предварительного концентрирования выпариванием или озолением) из проб воды, пищевых продуктов и почвы. При этом величина удельной активности радионуклидов в образцах должна обеспечивать достоверность получаемых результатов для времени измерения активности, не превышающего 15 минут.

Методика учитывает реальный состав нуклидов в пробах, характерный для  текущего периода. С течением времени  этот состав и вклад в суммарную  активность от различных нуклидов меняются, поэтому значения градуировочных коэффициентов для каждого типа радиометров обычно корректируются.

Ответ на вопрос о том, какая точность необходима при измерении дозиметрических величин, зависит от конкретной задачи, связанной с этими измерениями. В конечном итоге измеренные дозиметрические величины связываются с величиной радиационного эффекта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Портативный цифровой радиометр.  Расчет блока импульсной индикации

 

 

Техническое задание:

1) Наименование и область применения

Портативный цифровой радиометр предназначен для  персонала, работающего с радиоактивными веществами, а также для пользователей, желающих или вынужденных пользоваться дозиметрами в бытовых условиях для контроля радиоактивного загрязнения окружающей среды.

2) Основание для разработки

Реальная  необходимость в обеспечении  производственного персонала и  населения малогабаритными и  надежными приборами радиационного  контроля для существенного повышения  экологической безопасности жизнедеятельности  человека.

3) Цель и назначение разработки

Подготовка  производства цифровых электронных  устройств для измерения интенсивности радиоактивного излучения гамма- и бета- лучей для применения в производственных и бытовых условиях.

4) Технические требования:

• диапазон измерений мощности экспозиционной дозы излучения - 1÷1000 мкР/час;
• длительность измерения - не более 36 с;
• набольшая ошибка измерения - ±10%;
• длительность индикации результата измерения – не меньше 10 с;
• число разрядов индикатора – 3;
• минимальная цена младшего разряда – 1мкр/час;
• временной интервал смены показаний индикатора – 40с;
• источник питания – автономная батарея постоянного тока напряжением 9в;
• работоспособность при снижении напряжения питания – до 6в;
• диапазон рабочих температур - -20ºс ÷ +40ºс;
• конструкция – блочная;
• микросхемы – полупроводниковые серии к176, к561, кр1006ви1;
• прибор оборудовать устройством звукового контроля радиоактивного фона.

Выбор и обоснование структурной схемы портативного цифрового радиометра.

В соответствии с заданием разработана структурная  схема портативного цифрового радиометра, приведенная на рисунке 3.1

 

 

Рисунок 3.1 Структурная схема цифрового  радиометра

 

На датчик ионизирующих импульсов (ДИИ) подается напряжение 400В с блока питания  датчика (БПД). Сигнал с ДИИ поступает  на формирователь информационных импульсов (ФИИ), импульсы различной длительности поступают на формирователь счетных импульсов (ФСИ). Сформированные импульсы длительностью 5мкс поступают на логический элемент (ЛЭ2).

Генератор тактовых импульсов (ГТИ) подает импульсы с частотой 1 Гц через логический элемент (ЛЭ1) на блок формирование времени  измерения (ФВИ), на блок генератора цикла  измерения (ГЦИ), и импульсы с частотой 128 Гц на блок импульсной индикации (БИИ).

Время измерения  составляет 30с, сформировавшиеся за это  время импульсы поступают на блок счетчиков импульсов (БСИ), затем импульсы поступают на блок дешифраторов (БДШ). С БДШ импульсы поступают на блок импульсной индикации БИИ.

После 30с  времени измерения формируется  импульс записи на блоке формирователь  импульс записи (ФИЗ), затем импульс  поступает на БДШ.

Время индикации  составляет 40с, по окончанию 40с с  блока ГЦИ поступает импульс на блок формирователя импульса сброса (ФИС), который обнуляет все счетчики.

В структурную  схему также входит формирователь  звуковых сигналов (ФЗС). Во время счета  импульсов будут слышны короткие щелчки, по окончанию счета будет слышен тональный звук.

Формирователи импульсов записи и сброса.

Формирователь импульсов записи (ФИЗ) представляет собой дифференцирующую цепь с логическими элементами серии К561ЛА7. Принципиальная схема ФИЗ приведена на рисунке 3.2.

 

 

а) принципиальная схема

 

 

б) временные диаграммы, которые поясняют принцип работы

 

Рисунок 3.2 – Формирователь импульсов  записи

 

В выходном состоянии входной сигнал соответствует  уровню логической единицы, при этом DD1.1 работает в режиме инвертора и находится в нулевом состоянии. Конденсатор С разряжен до минимального уровня напряжения

 

,

(3.1)

 

где - входное напряжение логического нуля;

      - входной ток логического нуля.

 

Как и  в других цифровых устройствах, входное  напряжение DD1.2 определяется падением напряжения на сопротивление резистора R от тока . Это напряжение равняется произведению входного тока низкого уровня и сопротивления резистора . Если это напряжение меньше порогового , то выходное напряжение DD1.2 отвечает уровню логической единицы, а напряжение на выходе DD1.3 – логическому нулю. При поступлении на вход формирователя нулевого перепада потенциала элемент DD1.1 переключается в единичное состояние, а на входе DD1.2 действует положительный перепад потенциала , рассчитывается по формуле: