ПЕРЕНОСНЫЙ РАДИОМЕТР

May 19, 2010 by admin Комментировать »

Г. Нунупаров, А. Цветков

Радиометры, служащие для измерения количественных характеристик источников и полей ионизирующих излуче­ний (т. е. активности, потока, плотности потока), обладают нормированными метрологическими характеристиками и выдают результаты измерений в форме, доступной для не­посредственного восприятия. Они Широко используются на предприятиях атомной промышленности, в науке и народ­ном хозяйстве.

clip_image002

Рис. 1. Принципиальная схема радиометра

Описываемый здесь прибор, обладающий достаточно хо­рошими метрологическими характеристиками, предназна­чен для оценки мощности экспозиционной дозы гамма-излу­чения до 1,8 мР/ч в диапазоне энергий 0,1…1,0 мэВ и может быть использован также для обнаружения радиоактив­ности. Время измерения составляет 15…20 с. Питается при­бор от источника постоянного тока напряжением 12 В (3 батареи 3336Л, соединенные последовательно), потреб­ляемая мощность не более 0,5 Вт.

Принципиальная схема радиометра приведена на рис. 1. Прибор состоит из выносного блока детектирования (обве­ден штрих-пунктирными линиями), стабилизированного вы­соковольтного источника питания его, усилителя-форми­рователя импульсов и интегратора со стрелочным измери­тельным прибором.

Выносной блок детектирования гамма-излучения вы­полнен на газоразрядных счетчиках В1…ВЗ типа СИ-19Г, Каждый из счетчиков включен по так называемой импульс­ной схеме и имеет свой нагрузочный резистор (R1…R3) и конденсатор связи (С1…СЗ). На аноды счетчиков пода­ется напряжение 390 В, поступающее от высоковольтного источника питания. При попадании в рабочий объем счет­чика заряженных частиц или гамма-квантов в его газовой среде возникают положительно заряженные ионы и элек­троны. Это приводит к лавинообразному процессу, в резуль­тате чего в счетчике происходит газовый разряд, который тут же гасится гасящими компонентами (примесью гало­генов), и на выходном конденсаторе связи (С1…СЗ) возни­кает отрицательный импульс.

Все три счетчика работают на одну общую нагрузку — входное сопротивление транзистора V4, включенного эмит-терным повторителем. Высокое входное сопротивление этого каскада необходимо для обеспечения нормальной ра­боты счетчиков. Импульсы отрицательной полярности, вы­деляющиеся на резисторе R8, поступают через делитель R9R10 на вход усилителя-формирователя импульсов, соб­ранного на транзисторах V5, V7 и VS. Транзистор V5 рабо­тает как усилитель-ограничитель импульсов, а транзисторы V7 и V8 — в ждущем мультивибраторе, осуществляющем формирование стандартных прямоугольных импульсов определенной длительности и амплитуды. С выхода усили­теля-ограничителя импульсы положительной полярности через диод V6 поступают на вход ждущего мультивибра­тора, собранного по схеме с мостовой времязадающей цепью, позволяющей существенно повысить стабильность длительности сформированных импульсов. Особенностью этого узла прибора является также его высокая экономич­ность, так как оба транзистора мультивибратора при отсут­ствии запускающих импульсов закрыты.

Сформированные импульсы отрицательной полярности через эмиттерный повторитель VII поступают на интегра­тор, состоящий из генератора тока на транзисторе V13 и интегрирующей цепочки R23C13. Благодаря наличию ге­нератора тока с поступлением каждого входного импульса на конденсаторе С13 накапливается одинаковый заряд не­зависимо от значения напряжения на нем. Это позволяет получить линейную шкалу прибора в широком диапазоне регистрируемых скоростей счета.

Резистор R20 служит для улучшения линейности шкалы в верхней части диапазона. Стрелочный прибор РА1 через резистор R21 подключен к интегрирующей цепочке R23C13.

clip_image004

Рис. 2. Внешний вид радиометра

Кнопка S1 «Сброс» позволяет подготовить прибор перед проведением измерения. Напряжение питания усилителя-формирователя импульсов и интегратора стабилизировано стабилитроном V14.

Высоковольтный стабилизированный источник питания выносного блока детектирования гамма-излучения состоит из преобразователя напряжения, выполненного на транзи­сторе V3 по схеме блокинг-генератора, выпрямителя на диоде V2, сглаживающего фильтра C5R4C4 и газоразряд­ного стабилитрона VI. Резистор R4 выполняет одновремен­но функцию и балластного резистора в цепи стабилитрона VI. Выходное напряжение этого источника питания состав­ляет 390 В.

Внешний вид радиометра показан на рис. 2. Конструк­тивно он выполнен в виде двух блоков — измерительного и блока детектирования, соединяемых между собой трех-жильным кабелем длиной 1,5 м. Детали блока детектиро­вания смонтированы на плате размерами 105X65 мм из стеклотекстолита толщиной 2 мм, по одну сторону платы размещены счетчики В1…ВЗ, а по другую — резисторы R1…R3 и конденсаторы С1…СЗ. Счетчики закреплены за выводы при помощи хомутиков из листовой латуни толщи­ной 0,5 мм. Плата размещена в дюралюминиевом корпусе размерами 120x70X40 мм. В одной из стенок корпуса против счетчиков вырезано прямоугольное отверстие раз­мерами 60X40 мм, необходимое для прохождения реги­стрируемого излучения, которое изнутри закрыто органи­ческим стеклом толщиной 2 мм.

Измерительный блок смонтирован в корпусе из дюр­алюминия толщиной 1,5 мм. Все его элементы, кроме при­бора РА1 и кнопки S1 «Сброс», размещены на двух печат­ных платах (рис. 3, 4) из фольгированного стеклотекстоли­та толщиной 1,5 мм. Прибор РА1, кнопка S1 и выключатель питания S2 находятся на передней панели прибора. Здесь же установлена кнопка «Контроль» (на схеме не показана) для проверки напряжения батареи питания, ко­торая при нажатии отключает отрицательный вывод микро­амперметра РА1 от выхода измерительного блока и через добавочный резистор сопротивлением 300 кОм подключает его к минусу батареи питания. Если напряжение батареи снижается до 8 В, ее заменяют свежей.

В приборе применены детали: резисторы типа МЛТ; конденсаторы С1…СЗ — КТ-2, С4 и С5 — К15-5 на номи­нальное напряжение 1,6 кВ, С7…С9 — КСО-1, С6 и С10 — МБМ на номинальное напряжение 160 В, СИ — КЛС, С12 и С13 — К50-6. Микроамперметр РА1 типа М261М на ток полного отклонения стрелки 50 мкА. Трансформатор 77 намотан на Ш-образном магнитопроводе из феррита М2000НМ сечением 7X7 мм. Обмотка I содержит 98 вит­ков провода ПЭВ-2 0,25, обмотка II — 3500 витков провода ПЭВ-2 0,1, обмотка III — 180 витков провода ПЭВ-2 0,2.

clip_image006

Рис. 3. Плата измерительного блока:

о — печатный монтаж; 6 — расположение элементоэ

clip_image008

Рис. 4. Плата схемы соединений:

с — печатный монтаж; 6 — расположение элементов

Диод Д211 (V2) можно заменить любым другим крем­ниевым с допустимым обратным напряжением не менее 600 В. Стабилитрон СГ301С (VI) можно заменить рези­стором сопротивлением 4…5 МОм. Этот резистор надо по­добрать таким образом, чтобы при напряжении источника питания 12 В выходное напряжение высоковольтного бло­ка составляло 390…400 В. Но стабильность работы при­бора в этом случае несколько ухудшится.

Правильно собранный прибор налаживания не требует. При отсутствии высокого напряжения следует поменять местами включение выводов обмотки III трансформато­ра 77. Слабый звук высокого тона свидетельствует о нор­мальной работе преобразователя напряжения. Проконтролировать работу прибора можно с помощью осциллографа (например, типа С1-35), подключив его к эмиттеру тран­зистора VII. При нормальной работе прибора на экране осциллографа должны наблюдаться редкие одиночные пря­моугольные импульсы отрицательной полярности с ампли­тудой 6…8 В и длительностью около 10 мкс, указывающие на то, что прибор регистрирует естественный радиоактив­ный фон.

Перед проведением измерений необходимо кратковре­менно нажать и отпустить кнопку S1 «Сброс» и через 15…20 с, когда стрелка микроамперметра установится на каком-либо делении шкалы, производить отсчет.

Шкалу прибора градуируют в мР/ч и наносят отметки для контроля напряжения батареи питания при нажатии кнопки «Контроль».

В связи с тем что в распоряжении радиолюбителей не всегда могут оказаться средства и приборы для проведения точной калибровки шкалы радиометра, его показания будут ориентировочными и могут использоваться лишь для при­ближенной оценки уровня мощности экспозиционной дозы гамма-излучения.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты