ИНДИКАТОР РАДИОАКТИВНОСТИ С ВИБРОСИГНАЛОМ

Проблема обнаружения источников ионизирующего излучения и мест, загрязненных радиоактивными веществами, в современных условиях весьма актуальна. Как известно, «почувствовать» радиационное излучение можно только специальными приборами. Их сегодня предлагают различные производители, и оснащены они разнообразным набором функций [1]. Однако, как показывал опыт предыдущих радиационных аварий (например, на АЭС «Фукусима» в 2011 году), ажиотажный спрос легко обрушивает этот сравнительно небольшой рынок. И вполне может случиться так, что в самый нужный момент нельзя будет найти никакой прибор ни за какие деньги, не говоря уже о выборе того инструмента, который был бы наиболее оптимален в конкретной ситуации.

На эту тему существует множество самоделок: от достаточно простых [2-6] до довольно изощренных, изготовление которых доступно только хорошо подготовленным радиолюбителям [7]. Известна даже конструкция прибора, полностью лишенная электронных компонентов [8]. Она создана на основе электроскопа, который при определенном уровне радиации разряжается за заданное время. Впрочем, установка непрактична, поскольку стационарна, предъявляет достаточно серьезные требования к качеству сборки, и может измерять только очень высокие уровни мощности — вроде тех, которые возникают при выпадении радиоактивных осадков после ядерного или термоядерного взрыва [9].

Целью моей работы было получение портативного носимого индикатора радиоактивности минимальной стоимости и сложности, который был бы доступен самому широкому кругу радиолюбителей.

В качестве основы использован индикатор радиоактивности RadiationD-v1.1 (CAJOE) [10]. В целом, это функционально законченный прибор со счетчиком Гейгера, высоковольтным преобразователем и схемой индикации. Но он поставляется в виде печатной платы. В таком виде использовать этот индикатор можно только на лабораторном столе. Мною было принято решение доработать его так, чтобы иметь возможность работать с ним вне помещения.

Штатным средством индикации радиоактивности у базового устройства служит красный светодиод, который обозначен на плате как D23. Он вспыхивает, когда счетчик Гейгера фиксирует частицу. Подсчитывая количество вспышек за определенный отрезок времени, можно примерно оценить мощность дозы. Если предположить, что счетчик J305 аналогичен отечественному СБМ-20, то количество импульсов за 40 с будет примерно соответствовать мощности экспозиционной дозы в микрорентгенах в час [11]. Подобный способ индикации использовался и в других простых индикаторах радиоактивности, например, в бытовом дозиметре-сигнализаторе ДГБ-05Б [12]. Однако на практике постоянно следить за вспышками светодиода и тем более считать их количество — достаточно неудобно. А в определенных условиях, когда существуют и другие виды опасностей, может оказаться и вовсе неприемлемым. В связи с этим в индикатор были внесены изменения.

С платы был удален светодиод, и в металлизированное отверстие, в которое раньше устанавливался его анодный вывод, была подключена базовая цепь транзистора VТ1 типа ВС337-16. Ключ, построенный на этом транзисторе, управляет вибромотором М1 (номинальное рабочее напряжение 3 В, ток потребления 60 мА). В цепь базы транзистора включен резистор R1 типа МЛТ-0,25 сопротивлением 510 Ом. Конденсатор С1 емкостью 1000 мкФ типа К50-16 (или аналогичный), рассчитанный на напряжение 16 В, необходим для того, чтобы минимизировать влияние пусковых токов вибромотора М1 на работу остальных компонентов схемы. Ток, потребляемый устройством, составляет около 8-15 мА при питании от одного литий-ионного аккумулятора G1 типоразмера 18650 с номинальным напряжением 3,7 В. Аккумулятор установлен в отсеке типа KLS5-18650-L (FC1-5216) или аналогичном формата 1×18650. Тумблер включения питания SA1 может быть любой малогабаритный, например, SMTS-202-A2.

В качестве корпуса был использован металлический экран от вышедшей из строя радиоаппаратуры, который представляет собой прямоугольный металлический кожух с габаритами 145 х 85 х 30 мм, внутри которого нашлось достаточно места для размещения платы RadiationD-v1.1(CAJOE) вместе с дополнительными электронными элементами и одним аккумулятором.

Крышка корпуса фиксируется винтами. На фотографии видны крепежные ушки с отверстиями, которые были в дальнейшем удалены, так как увеличивали габариты прибора и могли стать причиной травмы.

Имеющиеся в корпусе отверстия были закрыты заглушками из органического стекла. Самая большая заглушка, в днище корпуса, представляет собой пластину толщиной 4 мм из органического стекла размером 140 х 80 мм. Также она служит шасси, к которому с одной стороны крепится плата индикатора радиоактивности, а с другой — скобы, позволяющие закрепить индикатор на поясном ремне. Понятно, что размеры скоб следует подбирать индивидуально.

Торцевая щель в корпусе закрыта заглушкой из органического стекла толщиной 2 мм с размерами 135 х 25 мм. Использование тонкого материала оправдано тем, что рядом с этим отверстием располагается трубка счетчика Гейгера — чувствительного элемента индикатора радиоактивности.

На плате устройства RadiationD-v1.1(CAJOE) установлен светодиод, обозначенный как D24, — он сигнализирует о подаче питания. Оставлять его внутри корпуса лишено всякого смысла, поэтому он был вынесен с платы и помещен на верхний торец корпуса. Для его крепления было сделано глухое углубление в заглушке. Рядом находится отверстие для установки выключателя питания SA1. Эта заглушка имеет размеры 70 х 25 мм и выполнена из органического стекла толщиной 4 мм

Чтобы сигналы вибромотора М1 были хорошо ощутимы, его необходимо механически связать с корпусом прибора. Для этого из пластика сделан хомут, которым вибромотор прикреплен к одному из винтов, держащих поясную скобу. Для большей надежности соединение промазано слоем «холодной сварки».

Кроме светодиода, на плате RadiationD-v1.1(CAJOE) имеется пьезокерамический звукоизлучатель. Если пользователю достаточно только виброиндикации, то можно заклеить излучатель липкой лентой, что его заметно приглушит.

Никакой дополнительной настройки после модернизации индикатор не требует и начинает работать сразу после включения. Однако следует обратить внимание на ряд моментов. Чтобы прибор не вышел из строя от случайного удара, не стоит использовать навесной монтаж, необходимо обеспечить надежную фиксацию платы RadiationD-v1.1(CAJOE), дополнительной мини-платы транзисторного ключа, колодки источника питания и других компонентов. Кроме этого, нужно как следует закрепить трубку счетчика Гейгера J305. Этот довольно массивный элемент удерживается при помощи пружинных контактов, поэтому есть риск, что от сотрясения он может вылететь из своих креплений. Для предотвращения этого использованы картонные прокладки, вырезанные по месту. Они заполняют пространство между трубкой счетчика Гейгера и крышкой корпуса.

Ну и в заключение. Чтобы любой индикатор радиации был действительно полезен, его пользователь должен разбираться хотя бы в основах дозиметрии [13-15]. Также от всей души желаю всем читателям «М-К», чтобы никому из них никогда не пришлось столкнуться с по-настоящему высокими уровнями радиации.

Денис ЛЕКОМЦЕВ