Как сделать дозиметр радиации своими руками: 3 основных схемы

Возможности самодельного аппарата

Естественно, профессиональный или многофункциональный дозиметр собрать будет довольно сложно. Бытовые портативные или индивидуальные приборы регистрируют бета или гамма излучение. Радиометр предназначен для исследования конкретных объектов и считывают уровень радионуклидов. Фактически дозиметр и радиометр – это два разных устройства, но бытовые версии часто совмещают в себе и первое, и второе. Тонкая терминология играет роль только для специалистов, потому даже комбинированные модели называют обобщенно – дозиметр.

Выбрав одну из предложенных схем для сборки, пользователь получит простейшее устройство с низкой чувствительностью. Польза в таком приборе все же есть: он способен регистрировать критичные дозы радиации, это будет свидетельствовать о реальной угрозе здоровью человека. Несмотря на то, что самодельное устройство в разы уступает любому бытовому дозиметру из магазина, для защиты собственной жизни его вполне можно использовать.

Модель с мембранным конденсатором

Устройства мембранного типа на сегодняшний день являются довольно распространенными. По сравнению с походными конденсаторами, они отличаются пониженной чувствительностью. При этом отрицательное сопротивление в цепи обычно составляет не более 3 Ом. Все это говорит о том, что точность определения мощности излучения у таких устройств довольно высокая. Также следует учитывать, что детекторы в данном случае подходят только двухпроводного типа. В целом модели получаются компактными, однако по характеристикам довольно сильно отличаются. Расширители для таких конденсаторов подходят электростатического типа. В свою очередь, выпрямители используются как аналоговые, так и резонансные.

Однако для повышения точности показаний многие специалисты советуют останавливаться на втором варианте. Триггеры для указанных дозиметров подходят средней мощности. Также следует учитывать, что стабилитроны используются в устройствах довольно редко. При этом демпферы для повышения чувствительности необходимо устанавливать с двумя резисторами.

Полезные советы

Перед тем, как выбрать для себя одну из схем сборки, ознакомьтесь с общими рекомендациями по изготовлению прибора.

Для аппарата собственной сборки выбирают 400 вольтовые счетчики, если преобразователь рассчитан на 500 вольт, то нужно корректировать настройку цепи обратной связи. Допустимо подобрать иную конфигурацию стабилитронов и неоновых ламп, смотря, какая схема дозиметра применяется при изготовлении.
Выходное напряжение стабилизатора замеряется вольтметром с входным сопротивлением от 10 Мом. Важно проверить, что оно фактически равно 400 вольт, заряженные конденсаторы потенциально опасны для человека, несмотря на малую мощность.
Вблизи счетчика в корпусе делается несколько мелких отверстий для проникновения бета-излучений. Доступ к цепям с высоким напряжением должен быть исключен, это нужно учесть, при установке прибора в корпус.
Схему измерительного узла подбирают на основании входного напряжения преобразователя. Подключение узла осуществляется строго при отключенном питании и разряженном накопительном конденсаторе.
При естественном радиационном фоне самодельный дозиметр будет выдавать порядка 30 – 35 сигналов за 60 секунд. Превышение показателя свидетельствует о высоком ионном излучении.

Список деталей нужных для радиосхемы

1 BPW34 фотодиода
1 LM358 ОУ
1 транзистор 2N3904
1 транзистор 2N7000
2 конденсатора 100 НФ
1 конденсатор 100 мкФ
1 конденсатор 10 нФ
1 конденсатор 20 нФ
1 10 Мом резистор
2 1.5 Мом резистора
1 56 ком резистор
1 150 ком резистор
2 1 ком резистора
1 250 ком потенциометр
1 Пьезодинамик
1 Тумблер включения питания

Как вы можете видеть из схемы, она настолько проста, что собирается за пару часов. После сборки убедитесь, что полярность динамика и светодиода, являются правильными. Наденьте на фотодиод медные трубки и изоленту. Она должна плотно прилегать. Просверлите отверстие в боковой стене алюминиевого корпуса для тумблера, а сверху для фотодатчика, светодиода и регулятора чувствительности.

Будет интересно➡ Соединение оптоволоконного кабеля в домашних условиях

Интересно почитать: Как смастерить датчик движения своими руками.

Больше никаких дырок в корпусе быть не должно, так как схема очень чувствительна к электромагнитным наводкам. После того, как все электрические компоненты будут соединены, вставьте батарейки. Мы использовали три сложеные вместе CR1620 батареи. Изоленту обмотайте вокруг трубок, чтобы они не смещались.

Это также поможет закрыть свет от воздействия на фотодиод. Вот теперь всё готово для начала обнаружения радиоактивных частиц. Проверить его в действии можно на любом тестовом источнике радиации, который вы можете найти в специальных лабораториях или в школьных кабинетах, по проведению практических работ.

Схема №1 — элементарная

Чтобы сконструировать детектор для регистрации бета и гамма-излучений «быстро и просто», этот вариант подойдет как нельзя лучше. Что понадобится до конструирования:

пластиковая бутылка, а точнее – горлышко с крышкой;
консервная банка без крышки с обработанными краями;
обычный тестер;
кусок стальной и медной проволоки;
транзистор кп302а или любой кп303.

Для сборки нужно отрезать горлышко от бутылки таким образом, чтобы оно плотно вошло в консервную банку. Лучше всего подойдет узкая, высокая банка, как от сгущенки. В пластиковой крышке делается два отверстия, куда нужно вставить стальную проволоку. Один ее край загибают петлей в виде буквы «С», чтобы она надежно держалась за крышку, второй конец стального прута не должен касаться банки. После крышка закручивается.

Ножку затвора КП302а прикручивают к петле стальной проволоки, а к стоку и истоку подсоединяют клеммы тестера. Вокруг банки нужно обкрутить медную проволоку и одним концом закрепить к черной клемме. Капризный и недолговечный полевой транзистор можно заменить, например, соединить несколько других по схеме Дарлингтона, главное – суммарный коэффициент усиления должен быть равен 9000.

Самодельный дозиметр готов, но его нужно откалибровать. Для этого используют лабораторный источник радиации, как правило, на ней указана единица его ионного излучения.

Альфа, бета, гамма и конструкция счетчиков

Альфа-излучение задерживается бумажкой. Бета-излучение можно экранировать листом оргстекла. А от жесткого гамма-излучения нужно строить стену из свинцовых кирпичей. Это знают, пожалуй, все. И все это имеет прямое отношение к счетчикам Гейгера: чтобы он почувствовал излучение, нужно, чтобы оно, как минимум, проникло внутрь. А еще оно должно не пролететь навылет, как нейтрино сквозь Землю.

Альфа бета гамма излучение/

Счетчик типа СБМ-20 (и его старший брат СБМ-19 и младшие СБМ-10 и СБМ-21) имеют металлический корпус, в котором нет никаких специальных входных окон. Из этого вытекает, что ни о какой чувствительности к альфа-излучению речи не идет. Бета-лучи он чувствует достаточно неплохо, но только если они достаточно жесткие, чтобы проникнуть внутрь. Это где-то от 300 кэВ. А вот гамма-излучение он чувствует, начиная с пары десятков кэВ.

А счетчики СБТ-10 и СИ-8Б (а также новомодные и малодоступные из-за ломовых цен Бета-1,2 и 5) вместо сплошной стальной оболочки имеют обширное окно из тонкой слюды. Через это окно способны проникнуть бета-частицы с энергией свыше 100-150 кэВ, что позволяет увидеть загрязнение углеродом-14, которое абсолютно невидимо для стальных счетчиков. Также окно из слюды позволяет счетчику чувствовать альфа-частицы.

Правда, в отношении последних надо смотреть на толщину слюды конкретных счетчиков. Так, СБТ-10 с его толстой слюдой его практически не видит, а у Беты-1 и 2 слюда тоньше, что дает эффективность регистрации альфа-частиц плутония-239 около 20%. СИ-8Б — где-то посередине между ними.

А вот теперь что касается пролета насквозь. Дело в том, что альфа- и бета-частицы счетчик Гейгера регистрирует практически все, что смогли проникнуть внутрь. А вот с гамма-квантами все печально. Чтобы гамма-квант вызвал импульс в счетчике, он должен выбить из его стенки электрон. Этот электрон должен преодолеть толщу металла от точки, где произошло взаимодействие, до внутренней поверхности, и поэтому «рабочий объем» детектора, где происходит его взаимодействие с фотонами гамма-излучения — это тончайший, в несколько микрон, слой металла. Отсюда ясно, что эффективность счетчика для гамма-излучения очень мала — в сто и более раз меньше, чем для бета-излучения.

Дополнительный материал: Как проверить магнетрон с помощью обычного мультиметра.

Схема № 2 — установка счетчика

Для того, чтобы собрать дозиметр своими руками, подойдет обычный счетчик СБМ-20 — его придется купить в специализированном магазине радиодеталей. Сквозь герметичную трубку-катод по оси проходит анод – тонкая проволока. Внутреннее пространство при малом давлении наполнено газом, что создает оптимальную среду для электрического пробоя.

Напряжение СБМ-20 порядка 300 – 500 В, его необходимо настроить так, чтобы исключить произвольный пробой. Когда попадает радиоактивная частица, она ионизирует газ в трубке, создавая большое количество ионов и электронов между катодом и анодом. Подобным образом счетчик срабатывает на каждую частицу.

Важно знать! Для самодельного аппарата подойдет любой счетчик, рассчитанный на 400 вольт, но СБМ-20 – самый подходящий, можно приобрести популярный СТС-5, но он менее долговечный.

Схема дозиметра представляет собой два блока: индикатор и сетевой выпрямитель, которые собирают в коробочках из пластика и соединяют разъемом. Блок питания подключают к сети на небольшой промежуток времени. Конденсатор заряжается до напряжения 600 Вт и является источником питания устройства.

Блок отключают от сети и от индикатора, а к контактам разъемам подсоединяют высокоомные телефоны. Конденсатор следует выбрать хорошего качества, это продлит время работы дозиметра. Самодельный аппарат может функционировать в течение 20 минут и больше.

Технические особенности:

резистор выпрямителя оптимально подобрать с рассеивающей мощностью до 2 вт;
конденсаторы могут быть керамические или бумажные, с соответствующим напряжением;
счетчик можно выбрать любой;
исключите вероятность прикосновения руками к контактам резистора

Естественный радиационный фон будет регистрироваться как редкие сигналы в телефонах, отсутствие звуков означает, что нет питания.

Как собрать дозиметр радиации своими руками

Существует большое количество схем по сбору портативного устройства для измерения радиационного фона. Для начинающих постигать основы радиотехники подойдут самые простые устройства на резисторах СБМ-20. Более опытные любители могут сконструировать дозиметр радиации своими руками с двух- или трехпроводным детектором, а также используя векторные или интегральные резисторы.

Независимо от выбора схемы будущего устройства, при его сборке стоит использовать несколько простых правил. Они позволят получить максимально качественный прибор, который будет безопасен для жизни и здоровья человека. Большинство экспертов советуют:

Использование 400 вольтовых счетчиков. Если модуль рассчитан на 500 вольт, придется вносить дополнительные корректировки в настройки цепи.
Перед началом использования прибора необходимо измерить его выходную мощность при помощи 10 Мом вольтметра. Оно должно составлять ровно 400 вольт. Стоит помнить, что несмотря на малую удельную мощность, при неправильной настройке конденсаторы могут нести опасность здоровью.
Необходимо исключить возможность доступа к элементам, на которые подается высокое напряжение. Корпус должен плотно закрывать электрические приборы.
Подключение всех узлов производится при отключенном питании и разряженных конденсаторах.

Несмотря на выбор схемы будущего устройства, общий принцип работы дозиметра радиации будет практически одинаковым. Он будет выдавать некоторое количество звуковых сигналов. При нормальном радиационном фоне этот показатель будет на уровне 30. Увеличенное количество сигналов говорит о значительном повышении уровня загрязнения окружающей среды.

Схема простого дозиметра своими руками за 3 минуты

Такой метод позволяет получить самодельный прибор для измерения радиации в максимально короткие сроки. Технология подразумевает минимальный набор навыков и самое простое оборудование.

Чтобы изготовить такое устройство, потребуется:

пластиковая бутылка;
консервная банка;
простой тестер;
20 см медной или стальной проволоки;
транзистор кп303.

У жестяной банки удаляют верхнюю часть и слегка полируют края наждачной бумагой, чтобы не поранить руки. Бутылку обрезают под горлышко, оставляя около 10-15 см — она должна плотно входить в банку. В крышке делают 2 отверстия — в одно из них вставляют проволоку, чтобы она выходила на 1-2 см. После этого второй конец загибают и вставляют во вторую дырку.

Важно! Конец проволоки ни в коем случае не должен касаться дня жестяной банки.

Тестер выполняет роль измерительного прибора
Ножку транзистора прикручивают к получившейся петле. К его истоку и стоку подключают клеммы тестера. После этого можно приступать к непосредственной калибровке дозиметра. В качестве эталона используют лабораторные источники излучения.

Схема дозиметра своими руками на СБМ-20

Более продвинутые модели можно собрать, использовав специальные счетчики. СБМ-20 состоит из герметичной трубки — катода, сквозь который проходит анод в виде проволоки. Внутри полость наполнена газом — это обеспечивает оптимальную электропроводность.

Также для дозиметра радиации своими руками потребуется:

счетчик на 400 вольт СТС-5;
резистор до 2 вт;
керамические или бумажные конденсаторы.

Дозиметр состоит из двух пластиковых блоков — сетевого выпрямителя и индикатора. Их соединяют между собой разъемом. Сетевой выпрямитель собирают согласно схеме. Перед включением необходимо зарядить конденсаторы — для этого прибор включают в сеть на небольшой промежуток времени.

Важно! Устройство в сборе должно иметь закрытый блок с резисторами. Недопустимо прикасаться к их контактам голыми руками.

Каждый из блоков должен быть герметично укрыт в пластиковом корпусе
После зарядки к дозиметру подключают телефоны с высокими показателями сопротивления. При естественном природном уровне радиации аппарат будет регистрировать редкие телефонные сигналы. Загрязнение окружающего пространства повлечет более частые сигналы. Если дозиметр совсем замолчал — скорее всего, кончился заряд конденсаторов. Полностью заряженное устройство способно работать около 20 минут.

Дозиметр с двухпроводным детектором своими руками

Такой прибор отлично подойдет для улавливания значительных изменений радиации. Процесс изготовления такого дозиметра не доставит сложностей опытным радиолюбителям.

Для его сбора своими руками необходимо:

конденсатор проходной;
двухпроводной детектор;
3 резистора;
одноканальный демпферный элемент;
пластиковый контейнер.

Двухпроводной детектор обеспечит лучшую чувствительность к перепадам радиации
Для конструкции не используют расширители, предпочитая им резонансные выпрямители. Демпфер ставят непосредственно после детектора для снижения амплитуды колебаний. За ним устанавливают проходной конденсатор — именно он определяет исходную дозу радиации. Изготовленный своими руками по такой технологии дозиметр будет более чувствительным к колебаниям радиации, однако потребует больше времени в сборке.

Дозиметр с трехпроводным детектором своими руками

Более сложные устройства относят уже к профессиональным приборам измерения. Они показывают не только уровень радиации, но и текущую мощность излучения. Задача сборки такого дозиметра может стать сложной даже для опытных радиолюбителей.

Важно! Детектор устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов.

Для сборки используют электролитические резисторы закрытого типа и одноканальные демпферы. В выборе расширителей отдают предпочтение низкочастотным вариантам. Замер радиации выполняется только резонансными выпрямителями.

Дозиметр радиации на трехканальном детекторе позволяет замерять также мощность излучения

Мощность собранного своими руками дозиметра зависит от используемого выходного резистора. Отдельным моментом при сборке такого аппарата стоит отметить довольно частый отказ от использования стабилитронов — они являются причиной высоких погрешностей при измерении.

Как сделать самому дозиметр с векторными резисторами

Векторные элементы являются дополнением к более традиционным приборам с сетевыми детекторами. Основным отталкивающим фактором в изготовлении таких дозиметров радиации является итоговая цена основной запчасти — ее приобретение может вылиться в довольно внушительную сумму.

Векторные резисторы более дорогостоящие по сравнению с другими аналогами

Как и в случае с детекторными дозиметрами векторные резисторы устанавливают лишь после закрепления всех проходных конденсаторов. Число последних может варьироваться от одного до двух на одну модель в зависимости от желаемой мощности. Для нормальной работы необходимы конденсаторы объемом около 20 пФ.

Важно! При большом количестве проходных конденсаторов может значительно увеличиваться сопротивление, и, как следствие, итоговые погрешности.

После установки векторных резисторов в дозиметр радиации можно переходить к монтажу выпрямителя. Лучше всего использовать модели резонансного типа. Кроме того, эксперты говорят о возможности применения позиционных выпрямителей. После полного сбора устройства его помещают в пластиковый корпус и калибруют в лабораторных условиях.

Самодельный дозиметр с интегральными резисторами

Изготовленный по такой технологии прибор отличается высокими показателями чувствительности. Схема дозиметра радиации своими руками на микроконтроллере не представляет сложностей для опытных радиолюбителей. Встречаются как одноканальные, так и многоканальные модели.

Первым делом для изготовления дозиметра радиации своими руками необходимо подобрать корпус. Подойдет обычная пластиковая коробка соответствующих размеров. В нее устанавливают демпфер. Дальнейшая сборка совпадает с технологией изготовления прибора с векторными резисторами.

Особенностью интегральных резисторов является высокая точность измерения

Важной особенностью является установка конденсаторов после резисторов. В среднем понадобится около 3 элементов. Чувствительность конденсаторов напрямую зависит от используемого расширителя. После подбирается специальный счетчик двоичного типа. Их устанавливают непосредственно на сам детектор.

Схема № 3 с двухпроводным детектором

Можно сконструировать самодельный дозиметр с двухпроводным детектором, для этого нужна пластиковая емкость, проходной конденсатор, три резистора и одноканальный демпфер.

Сам демпфер снижает амплитуду колебаний и устанавливается за детектором, непосредственно рядом с проходным конденсатором, который измеряет дозу. Для такой конструкции подойдут только резонансные выпрямители, а вот расширители практически не используются. Прибор будет более чувствителен к радиации, но потребует больше времени для сборки.

Существуют и другие схемы, как сделать дозиметр самостоятельно. Радиолюбители разработали и протестировали множество вариаций, но большинство из них основывается на схемах, описанных выше.

Виды счётчиков Гейгера

По конструкции счетчики Гейгера бывают 2 видов: плоский и классический.

Таблица – Основные параметры некоторых счетчиков Гейгера.

Классический

Сделан из тонкого гофрированного металла. За счет гофрирования трубка приобретает жесткость и устойчивость к внешнему воздействию, что препятствует ее деформации. Торцы трубки оснащены стеклянными или пластмассовыми изоляторами, в которых находятся колпачки для вывода к приборам. На поверхность трубки нанесен лак (кроме выводов). Классический счетчик считается универсальным измерительным детектором для всех известных видов излучений. Особенно для γ и β.

Материал по теме: Зачем нужен преобразователь частоты.

Плоский

Чувствительные измерители для фиксации мягкого бета-излучения имеют другую конструкцию. Из-за малого количества бета-частиц, их корпус имеет плоскую форму. Есть окошко из слюды, слабо задерживающее β. Датчик БЕТА-2 – название одного из таких приборов. Свойства других плоских счетчиков зависят от материала.

Как сделать антенну Харченко для Т2 своими руками.

Устройство и схема трехфазного трансформатора.

Чем отличается пусковой конденсатор от рабочего.