Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вольт амперная характеристика счетчика гейгера

Работа № 11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СЧЕТЧИКА

Цель работы: определение мертвого времени и разрешающей способности счетчика Гейгера-Мюллера методом двух радиоактивных источников.

Приборы и материалы: пересчетное устройство со счетчиком Гейгера-Мюллера, источники радиоактивного излучения 90 Sr, секундомер.

В 1896 г. А. Беккерель обнаружил, что соли урана самопроизвольно выделяют невидимые лучи, вызывающие почернение фотопластинки. Явление самопроизвольного распада ядер было названо радиоактивностью. Радиоактивность — это свойство ядер определенных элементов самопроизвольно, т.е. без каких-либо внешних воздействий, превращаться в ядра других элементов с испусканием особого рода излучения, называемого радиоактивным. Опыты в поперечном магнитном поле показали, что радиоактивное излучение неоднородно и разделяется на три пучка, названные a, b и g — лучами.

Альфа ( ) — излучение представляют собой поток ядер атомов гелия ( ), которые состоят из двух нейтронов и двух протонов. Бета ( )-излучение представляет поток электронов ( ) или позитронов ( ), испускаемых ядрами при b — распаде. Гамма ( )-излучение — это поток электромагнитных волн с длиной волны от 0,03×10 -9 до 10×10 -9 м. Гамма-кванты – это излучение ядерного происхождения. Они испускаются ядрами атомов при — или -распаде в тех случаях, когда в дочернем ядре оказывается избыток энергии, не захваченной — и -частицами.

Радиоактивные излучения не воспринимаются органами чувств. Они могут быть обнаружены (детектированы) при помощи специальных устройств, называемых детекторами, работа которых основана на эффектах, возникающих при взаимодействии излучений с веществом.

Счетчик Гейгера-Мюллера, используемый в настоящей работе, относится к ионизационным детекторам, работа которых основана на ионизации газовой среды под действием радиации.

Схема ионизационного детектора представлена на рис.1. Заряженные частицы, попадая в камеру детектора (1), производят в ней ионизацию газовой среды. Источник питания (6) подает напряжение на электроды (2,3) и создает в камере детектора электрическое поле (если на электроды напряжение не подавать, то все ионы, созданные начальной ионизацией, будут рекомбинировать, образуя нейтральные молекулы). Под действием электрического поля внутри детектора заряженные частицы приобретают направленное движение, в цепи возникает ионизационный ток, который регистрируется прибором (5), величина тока ионизации служит мерой количества излучений. На рисунке под номером (4) обозначена изоляция контакта «электрод-корпус» детектора.

Сила ионизационного тока зависит и от величины подаваемого на электроды напряжения. Зависимость силы ионизационного тока (I) от величины подаваемого на электроды напряжения (U) называется вольтамперной характеристикой ионизационного детектора, ее условно можно разделить на несколько участков (рис.2).

. Сила тока растет, т.к. уменьшается возможность рекомбинации ионов в нейтральные молекулы.

. Область тока насыщения. Сила тока остается постоянной при увеличении напряжения, т.к. все ионы, образованные при начальной ионизации, доходят до электродов. В этом режиме работают ионизационные камеры. Так как сила ионизационного тока пропорциональна энергии излучения, ионизационные камеры могут быть использованы для измерения дозы излучения и ее мощности.

. Область пропорциональности. Сила тока снова растет, т.к. ионы, образованные первичной ионизацией, приобретают ускорения, достаточные, чтобы самим производить ионизацию при соударении с атомами и молекулами газовой среды детектора, т.е. происходит вторичная ионизация или газовое усиление. Количественно вторичная ионизация характеризуется коэффициентом газового усиления Кгу, равным отношению общей суммы ионов (n), участвующих в создании ионизированного тока, к числу первично образованных ионов (n):

. (1)

В данной области существует строгая пропорциональность между числом первично образованных ионов, их энергией и общей суммой ионов, участвующих в создании тока. Кгу может достигать 10 3 -10 4 . В данном режиме работают пропорциональные счетчики. Наличие пропорциональности усиления в счетчиках позволяет, кроме обычного счета частиц, определять их энергию, изучать природу излучения. Пропорциональные счетчики чаще используются для регистрации a-частиц.

. Область ограниченной пропорциональности. Здесь нарушается пропорциональность между числом первично образованных ионов и силой ионизационного тока.

. Область Гейгера. Сила ионизационного тока в этой области вольт-амперной характеристики не зависит от числа первично образованных ионов. Попадание любой ядерной частицы в камеру детектора приводит к вспышке самостоятельного газового разряда, который охватывает всю камеру детектора. В этом режиме работают счетчики Гейгера-Мюллера или газоразрядные счетчики.

. Детектор перейдет в область коронного разряда, который не прекращается и при удалении источника излучения. В этом режиме детектор выходит из строя.

Рассмотрим подробнее работу счетчика Гейгера-Мюллера. Конструктивно такой счетчик (рис.3) представляет собой проводящий цилиндр (1), являющийся катодом. По оси цилиндра натянута тонкая металлическая нить (2), которая служит анодом. Баллон счетчика заполнен газовой смесью аргона и спирта при пониженном давлении.

b -частицы или g-кванты, пройдя сквозь корпус, попадают в пространство между электродами и вызывают ионизацию газа. Образовавшиеся ионы и электроны под действием поля внутри детектора устремляются к электродам, напряжение между которыми составляет 400 В. Малая площадь анода по сравнению с поверхностью катода создает в области нити напряженность электрического поля, достаточную для создания газового разряда: движущийся к нити электрон на длине своего свободного пробега приобретает энергию для ударной ионизации. Возникает лавинный процесс, на нить-анод приходит значительное число электронов, потенциал нити изменяется, это изменение фиксируется счетным механизмом как единичный разрядный импульс.

Если за время нарастающей вторичной ионизации в счетчик попадает следующая ядерная частица, то она не будет зарегистрирована счетной установкой, поскольку произведенная ею ионизация уже не изменит имеющуюся картину. Для обнаружения второй ядерной частицы необходимо «погасить» процесс ионизации от первой частицы.

Читайте так же:
Указ по замене электросчетчиков

В зависимости от способа гашения разряда счетчики Гейгера-Мюллера делятся на самогасящиеся и несамогасящиеся. У несамогасящихся счетчиков в цепь включается большое сопротивление, у самогасящихся в камеру вводятся органические пары (обычно на 90% аргона вводится 10% паров многоатомных спиртов). Органическая добавка приостанавливает вторичную ионизацию («гасит» разряд) и счетчик становится готовым к регистрации следующей частицы.

Гашение счетчика осуществляется в течение некоторого времени порядка =10 -3 –10 -4 с, называемого «мертвым временем» счетчика ( ). В этот период счетчик не регистрирует попадающие в него частицы. Разрешающая способность счетчика (N) – величина, обратная «мертвому времени»:

, (2)

она определяет максимальное число частиц, которое может зарегистрировать счетчик за 1 с. Чем меньше , тем больше разрешающая способность счетчика. Несамогасящиеся счетчики способны раздельно регистрировать не более 10 2 –10 3 имп/с, самогасящиеся — до 10 4 имп/с. Максимальное число частиц, попавших в счетчик за единицу времени (n), не равно числу зарегистрированных частиц (nизм) из-за существования мертвого времени счетчика и определяется соотношением:

. (3)

Для определения «мертвого времени» и разрешающей способности счетчика Гейгера-Мюллера необходимы два источника излучения средней активности 1) и 2), счетчик Гейгера-Мюллера и пересчетное устройство.

Вначале измеряется скорость счета от одного препарата, потом сразу от двух, а затем только от второго (n1, n12, n2). При этом максимальное число частиц, попадающих на счетчик в каждом случае, равно:

; ; .

Число частиц, регистрируемых от двух радиоактивных источников, должно быть равно сумме числа частиц, регистрируемых отдельно от каждого источника:

, .

Решая последнее уравнение относительно t и пренебрегая членами второго порядка, получим: . (4)

Если активность используемых источников невелика, следует учесть фон, тогда необходимо использовать для расчета мертвого времени счетчика формулу: . (5)

Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя принадлежности для выполнения работы. Ознакомиться с порядком включения установки. Включить установку в сеть и дать прогреться 5 мин.

2. Измерить 3 раза число импульсов фона (Nф) за время t = 2мин.

3. Поместить первый препарат под счетчик, измерить 3 раза число импульсов от первого источника (N1), t=2мин.

4. Поместить второй препарат под счетчик (первый препарат оставить на своем месте), измерить 3 раза число импульсов от двух источников (N12), t = 2мин.

5. Убрать первый препарат из-под счетчика, измерить 3 раза число импульсов от второго источника (N2), t = 2мин.

6. Полученные результаты представить в таблице. Рассчитать скорости счета частиц для каждого источника (ni=N/t), средние скорости (niср).

7. Рассчитать «мертвое время» счетчика по формуле (5) и разрешающую способность счетчика по формуле (2), используя средние значения (n1ср), (n2ср), (n12ср).

ИсточникNininiсрtN
Ед.изм.импимп/секимп/сексексек -1
фон
1+2

1. Перечислить и охарактеризовать виды радиоактивных излучений.

2. Начертить схему и объяснить принцип работы ионизационного детектора.

3. Начертить вольт-амперную характеристику ионизационного детектора.

4. Охарактеризовать отдельные области вольт-амперной характеристики ионизационного детектора.

5. Объяснить устройство счетчика Гейгера-Мюллера. Почему необходимо гашение счетчика? Назвать способы гашения.

6. Что называется «мертвым временем» счетчика, его разрешающей способностью?

7. Объясните метод двух источников определения мертвого времени и разрешающей способности счетчика.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.005 с) .

Счётчик Гейгера

Счётчик Ге́йгера, счётчик Ге́йгера — Мю́ллера — газоразрядный прибор для автоматического подсчёта числа попавших в него ионизирующих частиц.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Устройство
  • 3 Принцип работы
  • 4 Примечание
  • 5 См. также

История [ править | править код ]

Принцип предложен в 1908 году Хансом Гейгером; в 1928 Вальтер Мюллер, работая под руководством Гейгера, реализовал на практике несколько версий прибора, конструктивно отличавшихся в зависимости от типа излучения, которое регистрировал счётчик.

Устройство [ править | править код ]

Представляет собой газонаполненный конденсатор, который пробивается при пролёте ионизирующей частицы через объём газа. Дополнительная электронная схема обеспечивает счётчик питанием (как правило, не менее 300 В ). При необходимости обеспечивает гашение разряда и подсчитывает количество разрядов через счётчик.

Счётчики Гейгера разделяются на несамогасящиеся и самогасящиеся (не требующие внешней схемы прекращения разряда).

В бытовых дозиметрах и радиометрах производства СССР и России обычно применяются счётчики с рабочим напряжением 390 В :

  • «СБМ-20» (по размерам — чуть толще карандаша), «СБМ-21» (как сигаретный фильтр, оба со стальным корпусом, пригодный для жёсткого β — и γ -излучений);
  • «СИ-8Б» (со слюдяным окном в корпусе, пригоден для измерения мягкого β -излучения).

Широкое применение счётчика Гейгера — Мюллера объясняется высокой чувствительностью, возможностью регистрировать разного рода излучения, сравнительной простотой и дешевизной установки.

Принцип работы [ править | править код ]

Цилиндрический счётчик Гейгера — Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. Между катодом и анодом создаётся напряжение от сотен до тысяч вольт в зависимости от геометрических размеров, материала электродов и газовой среды внутри счётчика. В большинстве случаев широко распространённые отечественные счётчики Гейгера, требуют напряжения 400 В .

Работа счётчика основана на ударной ионизации. Гамма-кванты, испускаемые радиоактивным изотопом, попадая на стенки счётчика, выбивают из него электроны. Электроны, двигаясь в газе и сталкиваясь с атомами газа, выбивают из атомов электроны и создают положительные ионы и свободные электроны. Электрическое поле между катодом и анодом ускоряет электроны до энергий, при которых начинается ударная ионизация. Возникает лавина ионов, приводящая к размножению первичных носителей. При достаточно большой напряжённости поля энергии этих ионов становится достаточной, чтобы порождать вторичные лавины, способные поддерживать самостоятельный разряд, в результате чего ток через счётчик резко возрастает. Этим счётчик Гейгера отличается от пропорционального счётчика, где напряжённость поля недостаточна для возникновения вторичных лавин, и разряд прекращается после пролёта первичной лавины. При этом на сопротивлении R образуется импульс напряжения, который подаётся в регистрирующее устройство. Чтобы счётчик смог регистрировать следующую попавшую в него частицу, лавинный разряд нужно погасить. Это происходит автоматически. В момент появления импульса тока на сопротивлении R возникает большое падение напряжения, поэтому напряжение между анодом и катодом резко уменьшается — настолько, что разряд прекращается, и счётчик снова готов к работе. Для ускорения гашения могут использоваться специальные схемы, принудительно снижающие напряжение на счётчике, что позволяет также уменьшить анодное сопротивление и увеличить уровень сигнала. Однако чаще в газовую смесь в счётчике добавляют немного галогена (брома или иода) или органического соединения с относительно большой молекулярной массой (обычно какого-либо спирта) — эти молекулы взаимодействуют с положительными ионами, давая в результате ионы с большей массой и меньшей подвижностью. Кроме того, они интенсивно поглощают ультрафиолетовое излучение разряда — эти два фактора приводят к быстрому и самопроизвольному гашению разряда даже с небольшим анодным сопротивлением. Такие счётчики называются самогасящимися. В случае применения в качестве гасящей добавки спирта при каждом импульсе некоторое его количество разрушается, поэтому гасящая добавка расходуется и счётчик имеет определённый (хоть и достаточно большой) ресурс по количеству зарегистрированных частиц. При его исчерпании счётчик начинает «гореть» — начинает самопроизвольно возрастать скорость счёта даже в отсутствии облучения, а затем в счётчике возникает непрерывный разряд. В галогенных счётчиках распавшиеся молекулы галогена вновь соединяются, поэтому их ресурс значительно больше ( 10 10 импульсов и выше).

Читайте так же:
Трансформатор для электросчетчика меркурий 230 арт

Счётная характеристика (зависимость скорости счёта от напряжения на счётчике) имеет хорошо выраженное плато, в пределах которого скорость счёта очень слабо зависит от напряжения на счётчике. Протяжённость такого плато достигает для низковольтных счётчиков 80—100 В , а для высоковольтных — нескольких сотен вольт.

Длительность сигнала со счётчика Гейгера сравнительно велика ( ≈10 −4 с ). Именно такое время требуется, чтобы медленные положительные ионы, заполнившие пространство вблизи нити-анода после пролёта частицы и прохождения электронной лавины, ушли к катоду и восстановилась чувствительность детектора.

Важной характеристикой счётчика является его эффективность. Не все γ -фотоны, попавшие на счётчик, дадут вторичные электроны и будут зарегистрированы, так как акты взаимодействия γ -лучей с веществом сравнительно редки, и часть вторичных электронов поглощается в стенках прибора, не достигнув газового объёма.

Эффективность регистрации частиц счётчиком Гейгера различна в зависимости от их природы. Заряженные частицы (например, альфа- и бета-лучи) вызывают разряд в счётчике почти всегда, однако часть их теряется в материале стенок счётчика. Особенно это актуально для альфа-частиц и мягкого бета-излучения. Для их регистрации в счётчике делают тонкое ( 2—7 мкм для регистрации альфа-излучения и 10—15 мкм для мягкого бета-излучения) окно из слюды, алюминиевой или бериллиевой фольги или полимерной плёнки. Эффективность счётчика для рентгеновского и гамма-излучения зависит от толщины стенок счётчика, их материала и энергии излучения. Так как γ -излучение слабо взаимодействует с веществом, то обычно эффективность γ -счётчиков мала и составляет всего 1—2 % . Наибольшей эффективностью обладают счётчики, стенки которых сделаны из материала с большим атомным номером Z , так как при этом увеличивается образование вторичных электронов. Кроме того, стенки счётчика должны быть достаточно толстыми. Толщина стенки счётчика выбирается из условия её равенства длине свободного пробега вторичных электронов в материале стенки. При большой толщине стенки вторичные электроны не пройдут в рабочий объём счётчика, и возникновения импульса тока не произойдёт. Это приводит к характерной зависимости скорости счёта от энергии гамма-кванта (так называемый «ход с жёсткостью») с явно выраженным максимумом, который у большинства счётчиков Гейгера расположен в области мягкого гамма-излучения. При использовании счётчиков Гейгера в дозиметрической аппаратуре «ход с жёсткостью» частично исправляют с помощью дополнительного экрана (например, стального или свинцового), который поглощает мягкое гамма-излучение вблизи максимума чувствительности и вместе с тем несколько повышает эффективность регистрации жёстких гамма-квантов из-за генерации вторичных электронов и комптоновского излучения в материале экрана. В результате этого зависимость скорости счёта от мощности дозы в значительной степени выравнивается. Этот экран часто делают съёмным для возможности раздельного определения бета- и гамма-излучения. Напротив, для регистрации рентгеновского излучения применяют счётчики с тонким окном, наподобие используемого в детекторах для альфа- и мягкого бета-излучения.

Нейтроны напрямую газоразрядными счётчиками не детектируются. Использование в качестве газовой среды гелия-3 или трифторида бора либо введение бора в состав материала стенок позволяет регистрировать нейтроны по заряженным продуктам ядерных реакций.

Помимо низкой и сильно зависящей от энергии эффективности, недостатком счётчика Гейгера — Мюллера является то, что он не даёт возможность идентифицировать частицы и определять их энергию. Эти недостатки отсутствуют в сцинтилляционных счётчиках.

Читайте так же:
Схема питания трехфазного счетчика

При измерении слабых потоков ионизирующего излучения счётчиком Гейгера необходимо учитывать его собственный фон. Даже в толстой свинцовой защите скорость счёта никогда не становится равной нулю. Одной из причин этой спонтанной активности счётчика является жёсткая компонента космического излучения, проникающая без существенного ослабления даже через десятки сантиметров свинца и состоящая в основном из мюонов. Через каждый квадратный сантиметр у поверхности Земли пролетает в среднем около 1 мюона в минуту, при этом эффективность регистрации их счётчиком Гейгера практически равна 100 %. Другой источник фона — это радиоактивное «загрязнение» материалов самого счётчика. Кроме того, значительный вклад в собственный фон даёт спонтанная эмиссия электронов из катода счётчика.

Примечание [ править | править код ]

Следует отметить, что по историческим причинам сложилось несоответствие между русским и английским вариантами этого и последующих терминов:

Физика. 10 класс

§ 36. Электрический ток в газах. Плазма

Газы при нормальных условиях не проводят электрический ток, т. е. являются диэлектриками. Это обусловлено тем, что газы состоят из нейтральных атомов (молекул). Однако при определённых условиях газы, в том числе и воздух, становятся проводниками. При каких условиях это возможно?

Природа электрического тока в газах. Проведём опыт и убедимся, что электрическая проводимость газа (воздуха) может изменяться. Два металлических диска, заряженных разноимёнными зарядами и расположенных на некотором расстоянии друг от друга, соединим с электрометром ( рис. 204 ). Стрелка электрометра при этом отклонится на некоторый угол. Электрометр не разряжается, значит, при небольшой разности потенциалов между дисками воздух не проводит электрический ток.

Повторим опыт, нагревая пламенем (спиртовки, свечи) воздушный промежуток между дисками. Электрометр разряжается, т. е. через воздух проходит электрический ток ( рис. 205 ).

Вывод очевиден: в воздушном промежутке между дисками появились свободные носители электрического заряда.

Если убрать пламя, то электрический ток исчезнет, т. е. воздух между дисками опять станет диэлектриком.

Объясним результаты рассмотренного опыта. Нагревание газа пламенем приводит к образованию свободных электронов и положительно заряженных ионов, т. е. к ионизации газа.

Для отрыва электрона от атома (молекулы) необходима энергия, минимальное значение которой называют энергией ионизации атома (молекулы). Наряду с ионизацией может происходить присоединение образовавшихся при отрыве электронов к нейтральным атомам (молекулам) газа. Это приводит к образованию отрицательно заряженных ионов.

Под действием электрического поля в газе возникает направленное движение положительно заряженных ионов к отрицательному электроду (катоду) и направленное движение электронов и отрицательно заряженных ионов к положительному электроду (аноду). В ионизированном газе возникает электрический ток, который называют газовым разрядом.

Таким образом, носители электрического заряда в ионизированных газах — положительно и отрицательно заряженные ионы и свободные электроны, а проводимость газов является ионно-электронной.

Если устранить внешнее воздействие (в данном случае нагревание пламенем), электрический ток в газе прекращается. Это обусловлено тем, что при столкновении положительно заряженного иона с электроном они образуют нейтральный атом (молекулу) газа. Ионы противоположных знаков при столкновении также превращаются в нейтральные атомы (молекулы) — рекомбинируют. При рекомбинации освобождается энергия, равная энергии, затраченной на ионизацию.

Таким образом, чтобы в газе появились свободные носители электрического заряда, его атомы (молекулы) необходимо ионизировать. Это можно осуществить нагреванием газа до высокой температуры, воздействием на газ ультрафиолетовым, рентгеновским, радиоактивным излучениями и др.

Внешние воздействия, в результате которых происходит ионизация, называют ионизаторами. Разряд, возникающий в результате ионизации газа под действием ионизатора, называют несамостоятельным.

Как выбрать дозиметр или нитратомер

Радиация, электромагнитные поля, различные примеси в воде, избыточная концентрация углекислого газа, нитратов и соли вредит здоровью человека. Снизить негативное влияние указанных факторов помогут специальные измерительные приборы.

  • Дозиметр
  • Нитратомер
  • Индикатор электромагнитного поля
  • Акватестер
  • Измеритель уровня углекислого газа

Дозиметр – прибор для измерения накопленной дозы ионизирующего излучения. Современные дозиметры зачастую способны измерять мощность дозы излучения в определенном месте и времени (радиационный фон). Такие приборы называют дозиметрами-радиометрами.

Нитратомер – прибор для измерения содержания нитратов во фруктах и овощах.

Экотестер – сочетает возможности предыдущих устройств. Универсальный прибор.

Индикатор электромагнитного поля – аппарат, обнаруживающий зоны с повышенными магнитными и электрическими полями и измеряющий их интенсивность.

Тестер концентрации соли – устройство для измерения содержания соли в продуктах питания. Чаще всего тестером измеряют концентрацию соли в жидкой пище.

Акватестер – прибор для определения содержания примесей в воде (уровень минерализации).

Измеритель (анализатор) уровня углекислого газа – аппарат, измеряющий содержание углекислого газа в воздухе.

Класс дозиметра

Бытовые – простые, компактные и сравнительно дешевые приборы. Особенностью бытовых устройств является довольно высокая погрешность и медленная скорость измерения, что не критично. Применяются для определения уровня радиационного фона в жилых помещениях, на садовых участках, в строительных материалах и других объектах.

Различают два типа бытовых дозиметров.

  • Пороговые – дешевые, надежные и простые в использовании. Недостаток – выдают только сведения о превышении / непревышении допустимого значения радиационного фона.
  • Беспороговые – измеряют уровень радиации в широких пределах и показывают соответствующие числовые значения. Минус – более высокая цена.

Профессиональные – многофункциональные и высокоточные устройства с широким диапазоном измерений. Помимо измерения радиационной обстановки, фиксируют альфа-излучение и отслеживают активность радионуклидов в предметах, веществах, тканях организма. Недостатки: высокая цена, большие габариты.

Читайте так же:
Шкафчик под счетчик электроэнергии

Тип дозиметра

Индикатор – простой и дешевый прибор. Минус – малая чувствительность и точность измерений. Индикатор способен обнаруживать предметы с повышенным радиационным фоном. Такие устройства встречаются чаще всего.

Измеритель – отличается высокой чувствительностью и точностью. Недостаток – высокая стоимость. Измеряет радиационного фон отдельных предметов и окружающем пространстве. Эти аппараты применяются и в качестве индикаторов. Хороший выбор для проверки различных товаров, материалов, продуктов питания и даже почвы.

Сигнализатор – фиксирует резкие скачки радиационного фона и сообщает о них пользователю (вибросигнал, звуковое или световое оповещение). Некоторые сигнализаторы можно использовать как индикаторы и измерители со скромным функционалом.

Поисковик (радиометр) – характеризуется высокой чувствительностью к колебаниям радиационного фона. Обнаруживает источники радиации в горных породах, металлоломе.

Тип датчика дозиметра

Торцевые слюдяные счетчики Гейгера-Мюллера (газоразрядные) – реагируют на бета-излучение (иногда и на альфа-частицы). Эти датчики недорого стоят, но плохо переносят воздействие влаги, вибрации, удары. Встречаются в измерителях. Отдельные поисковики и сигнализаторы имеют счетчики Гейгера-Мюллера. В целом считается, что дозиметры с такими счетчиками относятся к приборам бытового класса.

Сцинтилляционные кристаллы – самые чувствительные и точные датчики. Такими элементами оснащаются поисковики, реже – сигнализаторы и измерители. Эти блоки детектирования увеличивают цену и габариты дозиметров.

СБМ – воспринимают гамма- и отчасти «жесткое» бета-излучение, но не фиксируют «мягкие» бета- и альфа-лучи.

Тип измеряемого излучения

Гамма-излучение – наиболее опасно для человека, так как обладает огромной проникающей способностью. Такой вид излучения проходит через тело насквозь, вызывая тяжелые заболевания.

Важно: при выборе дозиметра обратите внимание на минимальную энергию гамма-излучения. Чем ниже это значение, тем лучше. В большинстве устройств бытового назначения регистрируемая энергия гамма-излучения находится на уровне 0.1 МэВ (мегаэлектронвольт).

Рентгеновское излучение – по своим характеристикам приближается к гамма-излучению, но имеет меньшую проникающую способность.

Бета-излучение – характеризуется меньшей проникающей способностью (проходит на глубину 1-2 см тканей организма). Бета-частицы опасны в случае проникновения внутрь человека.

Альфа-излучение – обладает наименьшей проникающей способностью (проходит на глубину 0.1 мм тканей организма). Альфа-частицы можно остановить листом бумаги, тогда как бета-частицы задерживаются листом алюминия или оконным стеклом.

Хороший дозиметр должен определять гамма- и бета излучение.

Диапазон измерения

Эта характеристика указывает на область значений, в котором прибор измеряет соответствующие параметры с минимальной погрешностью.

  • Радиационный фон – измеряется в микрозивертах в час (мкЗв/ч) или микрорентгенах в час (мкР/ч). Первая величина описывает дозу радиации, полученной человеком, вторая – ее влияние на воздух. 1 мкР/ч равен 0.01 мкЗв/ч. Природный радиационной фон находится в пределах 0.08-0.2 мкЗв/ч, верхняя граница нормы составляет 0.4 мкЗв/ч или 40 мкР/ч.
  • Концентрация нитратов – измеряют в мг/кг. Приборы фиксируют содержание нитратов в границах 20-10 000 мг/кг.
  • Частота электромагнитных полей – измеряется в герцах (Гц). Устройства регистрируют указанный параметр в пределах 20-2000 Гц (2 кГц).
  • Концентрация соли – измеряют в процентах (%). Приборы определяют содержание соли в диапазоне 0.2-2%.
  • Уровень минерализации – измеряется в мг/л. Устройства регистрируют концентрацию примесей в воде в границах 0-999 мг/л и более. Верхняя граница нормы уровня минерализации для питьевой воды составляет 150-300 мг/л (при этом качественная вода содержит еще меньше примесей – не более 50 мг/л). Вода с уровнем минерализации в 500 мг/л и выше опасна для человека.
  • Уровень углекислого газа – измеряют в миллионных долях (ppm). Аппараты фиксируют содержание углекислого газа в диапазоне 400-2500 ppm и более. Оптимальный параметр для открытой местности находится на уровне 400 ppm, для помещения – до 800 ppm. Верхний предел нормы составляет 1400 ppm.

Порог предупреждения

Дает возможность пользователю задавать пороговое значение мощности дозы в мк З в/ч или мкР/ч, о превышении которого дозиметр сообщит звуковым или вибросигналом. Такая опция избавляет от необходимости постоянно смотреть на дисплей девайса.

Оптимальный порог предупреждения устанавливается в зависимости от радиационной обстановки в конкретной местности. Стандартный порог соответствует 0.4 мк З в/ч или 40 мкР/ч. В местах с повышенной радиацией выставляют более высокое значение, чтобы определять самые опасные зоны.

Цена деления

Этот параметр обозначает разность значений измеряемой величины, которую фиксирует прибор. Чем меньше цена деления, тем выше точность замеров.

Ориентировочные значения цены деления:

  • нитратомеры –0.1 мг/кг;
  • индикаторы электромагнитного поля – 100 Гц;
  • акватестеры – 10 мг/л.

Скорость измерения

Влияет на удобство эксплуатации прибора. В дозиметрах скорость измерения варьируется в диапазоне 3-60 секунд. При этом подготовка к использованию достигает 4-5 минут. В нитратомерах и акватестерах данный параметр составляет 5 секунд и меньше. Для нечастых замеров подойдет и устройство с меньшей скоростью измерения.

Погрешность

От этой характеристики зависит точность измерений. В большинстве приборов максимальная погрешность составляет 10-15%, чего достаточно для бытовых нужд.

Индикация показаний

Цифровая – вывод результатов замеров в виде чисел.

Графическая – отображение диаграммы радиационного фона, что обеспечивает большую наглядность.

Непрерывная – показывает динамику изменения радиационной обстановки в цифровом и графическом виде.

Оповещение

В дозиметрах предусмотрено оповещение световым, звуковым или вибросигналом при повышенном радиационном фоне. Во многих устройствах имеется звуковое и вибрационное оповещение либо световая (светодиодная) и звуковая индикация, что облегчает их применение.

Читайте так же:
Для чего заземляют электрические счетчики

Оснащение

Встроенная память – позволяет сохранять данные замеров в памяти прибора.

Bluetooth – служит для подключения аппарата к ноутбуку, смартфону или планшету. Подобная функция позволяет переносить результаты измерений на эти устройства для их обработки и анализа.

Режим экономии батареи – увеличивает время работы прибора от одной зарядки.

Пыле- и влагозащита корпуса – оберегают аппарат от негативного воздействия окружающей среды. Обозначается в виде кода IPXX, где первая цифра указывает на степень защиты от пыли, вторая – на степень влагозащиты. Наиболее распространенные варианты:

  • IP20 – защита от предметов размером 12.5 мм и более, защита от влаги отсутствует;
  • IP33 – защита от предметов размером 2.5 мм и более, защита от брызг, падающих вертикально или под углом до 60° к вертикали;
  • IP54 – пылезащищенный корпус, защита от брызг, падающих в любом направлений.

Приборы могут оснащаться часами, фонариком, а также датчиками температуры и атмосферного давления, которые регистрируют соответствующие параметры.

Дисплей

Приборы с монохромными экранами относительно дешевы и расходуют немного энергии. Минус – ограниченный набор функций.

Устройства с цветными дисплеями дороже и «прожорливее», зато обладают расширенными функционалом.

Подсветка дисплея – облегчает эксплуатацию прибора при слабом освещении.

Дополнительно

Источник питания – приборы работают от батареек (ААА) или аккумулятора. Первый вариант проще, второй – дешевле.

Вес – влияет на удобство использования аппарата, если его планируется носить с собой.

Производитель

Лучшими производителями дозиметров и нитратомеров считаются марки Anmez, Radex, Soeks и Sititek. Хорошее сочетания цены и качества в любых моделях: как домашних, так и профессиональных. Обеспечивают максимально точные измерения, долгую автономную работу и удобное пользование.

На рынке есть продукция украинских марок, например, Ecotest, стоимость которых заметно завышена.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Что такое вольт-амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ — это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ.

Думаю, не все, кто читает эту статью, хорошо учились в школе. Поэтому, давайте разберемся, что представляет из себя зависимость одной величины от другой. Как вы помните из школы, мы строили графики зависимости игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима — по горизонтали. В результате у нас получалась система отображения зависимости «У» от «Х»:

Так вот, мои дорогие читатели, в электронике, чтобы описать зависимость тока от напряжения, вместо «У» у нас будет сила тока, а вместо Х — напряжение. И система отображения у нас примет вот такой вид:

Именно в такой системе координат мы будет чертить вольт-амперную характеристику. И начнем с самого распространенного радиоэлемента — резистора.

ВАХ резистора

Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение и смотреть соответствующее значение силы тока тока. С помощью крутилки я добавляю напряжение и записываю значения силы тока для каждого значения напряжения. Для этого берем блок питания, резистор и начинаем делать замеры:

Вот у нас появилась первая точка на графике. U=0,I=0.

Вторая точка: U=2.6, I=0.01

Третья точка: U=4.4, I=0.02

Четвертая точка: U=6.2, I=0.03

Пятая точка: U=7.9, I=0.04

Шестая точка: U=9.6, I=0.05

Седьмая точка: U=11.3, I=0.06

Восьмая точка: U=13, I=0.07

Девятая точка: U=14.7, I=0.08

Давайте построим график по этим точкам:

Да у нас получилась почти прямая линия! То, что она чуть кривая, связана с погрешностью измерений и погрешностью самого прибора. Следовательно, так как у нас получилась прямая линия, то значит такие элементы, как резисторы называются элементами с линейной ВАХ.

ВАХ диода

Как вы знаете, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это свойство диода мы используем в диодных мостах, а также для проверки диода мультиметром. Давайте построим ВАХ для диода. Берем блок питания, цепляем его к диоду (плюс на анод, минус на катод) и начинаем точно также делать замеры.

Первая точка: U=0,I=0.

Вторая точка: U=0.4, I=0.

Третья точка: U=0.6, I=0.01

Четвертая точка: U=0.7, I=0.03

Пятая точка: U=0.8,I=0.06

Шестая точка: U=0.9, I=0.13

Седьмая точка: U=1, I=0.37

Строим график по полученным значениям:

Ничего себе загибулина :-). Вот это и есть вольт-амперная характеристика диода. На графике мы не видим прямую линию, поэтому такая вольт-амперная характеристика называется НЕлинейной. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт. Для германиевых диодов ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольт.

ВАХ стабилитрона

Стабилитроны работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они также, как и диоды.

Мы подключаем стабилитрон как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод — плюс. В результате, напряжение на стабилитроне остается почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от подключаемой нагрузки на стабилитроне. Как говорят электронщики, мы используем в стабилитроне обратную ветвь ВАХ.

Рекомендуем посмотреть видео материал на эту тему:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector