После аварии на японской атомной электростанции «Фукусима» индикаторы радиации (дозиметры) исчезли у нас из продажи или очень сильно подорожали, поскольку возникли подозрения, что из Японии могут поступать автозапчасти, морепродукты и другие товары, несущие следы радиации. В то же время, ничего сложного в индикаторе радиоактивности нет, и сделать его может каждый, кто умеет держать в руках паяльник.

Сначала несколько слов о радиоактивном распаде и вредных излучениях, которые его сопровождают. Радиоактивные излучения (радиацию) делят на три основных вида: α, β, и γ. Альфа-частицы (ядра гелия) самые медленные и тяжелые — их задерживает даже тонкий лист бумаги. Бета-частицы (электроны) легче, быстрее и имеют уже значительную проникающую способность. Гамма-кванты (порции электромагнитного излучения) летят со скоростью света и обнаруживаются на расстояниях многих метров от радиоактивного источника. Есть и множество других частиц, наблюдаемых при радиоактивном распаде и несущих опасность разной степени.

Обнаружить радиацию можно различными способами — по засветке фотопленки или фотобумаги, по световым вспышкам от пролетающих частиц на сцинтилляционном экране, но удобнее всего — с помощью счетчиков частиц, создающих электрический импульс при попадании в него частицы. Распространенные счетчики Гейгера — Мюллера состоят из герметизированной трубочки (катод) с протянутой по оси проволочкой (анод). Пространство внутри заполнено газом при низком давлении, чтобы легче происходил электрический пробой. Напряжение на счетчике (обычно 300–500 В) подбирают так, чтобы самостоятельного разряда не было и ток через счетчик отсутствовал. Но при попадании частицы она ионизирует газ, и между катодом и анодом возникает лавина электронов и ионов — генерируется импульс тока. Специально подобранный состав газа способствует прекращению разряда (самогашение), и через доли миллисекунды счетчик возвращается в исходное состояние.

На фотографии показан широко используемый в бытовых дозиметрах счетчик СБМ-20. Он чувствителен к бета- и гамма-излучению. Количество импульсов, регистрируемых им за 40 секунд примерно равно интенсивности радиации в микрорентгенах в час (мкР/ч). Естественный и совершенно безопасный фон радиации составляет обычно 12–16 мкР/ч.

Работу счетчика рассмотрим на примере очень простого самодельного индикатора, схема которого показана на рисунке 1.

Он состоит из двух отдельных блоков, собранных в небольших пластмассовых коробочках: сетевого выпрямителя (на схеме слева) и собственно индикатора (справа).

Для приведения индикатора в рабочее состояние блоки соединяют разъемом XI, а вилку блока питания включают на короткое время в сетевую розетку. При этом конденсатор СЗ заряжается до напряжения около 600 В и в дальнейшем служит источником питания для счетчика. Вынув вилку блока питания из розетки, отсоединяют блок питания от индикатора, а к контактам 2 и 3 разъема подключают высокоомные телефоны. Щелчок в телефонах указывает на пролет частицы через счетчик.

Время работы индикатора после одной зарядки зависит от тока утечки конденсатора СЗ (он должен быть хорошего качества) и, конечно, от интенсивности радиации. Оно может достигать десятков минут и более. Об истощении заряда свидетельствует прекращение редких щелчков от естественного фона. Номиналы деталей некритичны и могут значительно отличаться от приведенных.

Резистор R1 лучше выбрать с рассеиваемой мощностью 1–2 Вт, конденсаторы — бумажные или керамические, на напряжение не менее указанного. Счетчик В1 может быть любым, какой удастся достать. Низкоомные телефоны можно подключить через малогабаритный понижающий трансформатор примерно 20:1 (от транзисторного приемника, сетевого адаптера, трансляционной радиоточки и т. д.).

Особо следует позаботиться о конструкции, исключающей прикосновение руками к контактам разъема XI в целях безопасности.

Еще один удобный вариант питания индикатора был описан в старом учебнике по гражданской обороне: вместо сети переменного тока можно использовать карманный фонарик с механическим приводом (жучок). Его генератор вырабатывает переменный ток, поэтому вместо лампочки подключаем вторичную (низковольтную) обмотку упомянутого трансформатора, а с первичной обмотки снимаем практически «сетевое» напряжение, которое подаем на блок питания индикатора (рис. 1).

Несколько сложнее, но гораздо удобнее индикатор с питанием от батареи. Обычно выбирают 9-вольтовую «Крону», «Корунд» или их импортный аналог. Нужен преобразователь 9/400 В, но он может быть совсем маломощным, поскольку ток, потребляемый счетчиком, чрезвычайно мал. Схема индикатора дана на рисунке 2.

Из активных элементов в нем всего лишь одна микросхема DD1 и один транзистор VT1 — самые распространенные и дешевые. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор на частоту около 1 кГц. Его сигнал прямоугольной формы дифференцируется цепочкой C2R3, и короткие импульсы открывают транзистор VT1, работающий в ключевом режиме. Импульсы его коллекторного тока, проходя по первичной (здесь — низковольтной) обмотке трансформатора Тр1, наводят в его вторичной обмотке довольно высокое импульсное напряжение, около 100 В. Диод VD1 защищает коллектор транзистора от обратных выбросов напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке — трансформаторе Тр1. Они не столько опасны для транзистора, сколько приводят к ненужным потерям энергии и снижают экономичность преобразователя.

Выпрямитель с шестикратным умножением (VD2 — VD7, СЗ — С8) выдает постоянное, около -400 В напряжение, подаваемое на катод счетчика через токоограничивающий резистор R4. Отрицательные импульсы с анода счетчика, вызванные радиацией, переключают элемент DD1.3. С его выхода (вывод 10) сигналы растягиваются по длительности до долей секунды цепочкой VD2, R6 и С9 и поступают на один вход элемента DD1.4. Другой его вход соединен с генератором частоты 1 кГц.

В результате на выходе элемента получаются не короткие щелчки, неприятные на слух, а звуковые сигналы с музыкальным тоном, возбуждающие звукоизлучатель Гр. Одновременно зажигается и светодиод HL1, обеспечивая визуальную индикацию.

При естественном фоне радиации слышны лишь редкие «попискивания» раз в несколько секунд, сопровождаемые вспышками светодиода, что свидетельствует о нормальной работе индикатора. При возрастании радиации сигналы становятся чаще, а при явной опасности звуковой сигнал становится непрерывным, а светодиод горит постоянно.

Был использован единственный, бывший в наличии гамма-счетчик СИ13Г. Он в стеклянном баллоне и имеет габариты почти вдвое меньшие, чем счетчик СБМ-20, соответственно, и меньшую чувствительность. Зато весь индикатор с миниатюрным громкоговорителем и батареей «Крона» разместился в коробочке размерами всего 80x55x20 мм.

Трансформатор Тр1 самодельный, он намотан на миниатюрном Ш-образном ферритовом сердечнике Ш4x8, первичная обмотка содержит 100 витков провода ПЭЛ 0,1, вторичная — 1200 витков провода ПЭЛ 0,06. Намотка ведется внавал, между обмотками прокладывают 1–2 слоя папиросной бумаги.

Собственно, число витков вторичной обмотки в авторском варианте определилось только тем, сколько провода уместилось в окне сердечника. Поэтому и пришлось сделать шестикратное умножение в выпрямителе. Если применить трансформатор больших габаритов и с большим коэффициентом трансформации, можно обойтись и меньшей кратностью умножения, а то и вообще обойтись одним диодом и одним конденсатором. Но диоды тогда нужны со значительно большим допустимым обратным напряжением. Тип остальных деталей индикатора особого значения не имеет, и определяет лишь габариты конструкции.

Громкоговоритель имеет сопротивление 50 Ом, вместо него подойдет любой наушник с сопротивлением 30 Ом и выше. Они «пищат» достаточно громко. С успехом можно использовать и пьезокерамические звукоизлучатели, например, ЗП-1, ЗП-5 и т. д.

В. ПОЛЯКОВ , профессор