Radiatii si detectoare de radiatii

[ionut120v]

Radiatiile peste o anunita energie, cativa kiloelectronvolt, sunt ionizante, deoarece pot smulge electroni di atomi si molecule, astea pot afecta organismele vii, prin mutatii, iar in doze foarte mari distrugeri sau chiar arsuri.

 

Sunt mai multe feluri de radiatii care interactioneaza diferit cu materia din acest motiv detectoarele sunt oarecum specializate.

 

Cele mai uzuale sunt:

 

Radiatiile alfa sunt nuclee de heliu, sunt absorbite rapid de materie chiar si de aer, la peste 10 cm de sursa sunt practic nedetectabile,

Protoni, similar cu radiatiile alfa

Radiatiile beta + si beta - pozitroni si electroni, se propaga ceva mai mult,sunt detectabile in aer pana la cateva zeci de centimetri de sursa.

Radiatiile x si gamma, fotoni se propaga pe distante lungi pot fi detectate de la distanta chiar si din avion ce survoleaza sursa de radiatie.

Neutroni interactionaza destul de slab cu materia depinde si de energia acestora, necesita detectare specializate sau adaptari pentru a fi detectati.

Neurino interactioneaza slab cu materia necesita detecore specializate,rata de detectie e forte scazuta.

 

Alte particule au viata scurta se detecteaza doar in acceleratoare,

 

Exista mai multe categorii de detectoqre, cele directe detecteaza efectul de ionizare in mod direct, doar despre astea discutam deorece sunt simple, pot fi cu gaz sau cu semicoductor.

 

Dintre cele cu gaz contorul Geiger e cel mai simplu, e un tub cu gaz inert la presiune joasa cu adausori care opresc dersarcarea (quencing gas) versiunille curente contin halogeni, mai demult se foloseau substante organice gen metanol.

Geometria e asimetrica, anodul fiind un fir subtire in vecinatatea caruia campul electric e foarte intens.

 

Circuitul electric e foarte simplu o sursa de tensiune reglabila de cateva sute de v, o rezistenta de citire de cativa megaohm si un amplificator audio, evetual o protectie la tensiune pe intrarea amplificatorului in caz ca se gresete si se aplica tensiune prea mare pe tub, fapt ce produce o descarcare continua.

 

Punerea in functiune e simpla, se creste tensiunea pe tub pana ce incep sa apara descarcarile, detectorul acesta e neproportional, impulsul e acelasi indiferent de energia radiatiilor.

 

Exista variante specializate in functie de radiatiile care se doreste a fi detectate, pentru radiatii alfa si beta se folosesc tuburi cu fereastra de mica, pentru radiatii x si gamma tuburi de inox, pentru neutroni se folosesc tuburi cu flurura de brom sau heliu 3 si moderator din polimer.

 

Cele cu semiconductor in principiu orice dioda cu curent invers cat mai mic polarizata invers, se pot utiliza si in regim de avalansa simlar cu contorul Geiger.

Semiconductorele wide bandgap sunt mai potrivite ca siliciul deorece au curent invers forte mic la temperaturi uzuale, pentru rezultate rezonabile siliciul trebuie racit.

 

Pentru DIY dioda schottky cu carbura este potrivita, se gaseste usor, iar cele de forta au suprafata jonctunii mare fapt ce permite o sensibilitate buna.

 

Orice dioda Schottky cu carbura la 1200v sau peste, la 20 a sau peste se poate folosi ca detector trebuie polarizata invers  cu 150 pana la 1000v, electronica utilizata e similara cu cea pentru contorul Geiger.

Detecteaza rezonabil majoritarea radiatiilor cu exceptia netronilor de joasa energie (termici) pentru care e necesr un strat de conversie.

 

Detectorul cu carbura de siliciu e proportional in anumite regimuri de utilizare.

 

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphy.2022.898833/full

 

Exista un mod mai ciudat de detectat neutroni prin fuziune indusa prin cavitatie.

 

Editat August 6, 2023 de ionut120v

[Alex444]

Presupunem ca ai schema ideala si toate componentele, si detectezi ceva. E interzis sa lansezi panica in populatie referitor la radiatii out of scale. Cu ce te ajuta detectia? Ai unde sa te muti? Crezi ca in alta parte va fi altfel peste cateva luni/ani?

Stratul de ozon e distrus de la poluare, era una din barierele de protectie. Ne-o trage soarele daca nu blocam radiatia solara inainte sa bubuie careva vreo centrala nucleara. 

[validae]

Poate vrei să-ți faci o idee despre prezența unor radiații în zona de lucru, locuință, acolo unde îți petreci mai mult timp.Care e problema ? Vedem tot mai des cancere și dăm mereu vina pe alimentație, fumat, etc.

Dar o expunere constantă și necunoscută la o sursă de radiații, sau de radon poate fi o cauză mai probabilă.Sunt convins că nici dacă îi arăți cuiva măsurători clare că în blocul lui sunt acumulări periculoase de radon, nu te crede.Câți fumători înrăiți ai văzut că s-au lăsat de fumat în ciuda campaniilor insistente din media, ce prezintă pericolele fumatului ? Sau câți alcoolici se lasă fiindcă doctorii avertizează asupra pericolelor date de exces ? Unii nici când sunt în faze grave ale cirozei nu se abțin.

Și te preocupă panicare populației....

[ionut120v]

Din fericire n-am detectat nimic anormal cu exceptia unor surse cunoscute cum sunt detectorele de fum care contin Am 99.

 

Am avut la un moment dat suspiciunea ca chinezii ar putea vinde materiale recuperate din centrale nucleare dezafectate mai ales metale relativ scumpe din fericire nu s-a confirmat, exista radioactivite peste fondul cosmic in zonele cunocute si in plantele care cresc acolo deoarece conctreaza aceste elemnte radioactive, dar nu niveluri alarmante sa o iei urgent la fuga.

 

Detectoare de radiatii cu tub Geiger se gasesc de cumparat gata calibrate cu display color sau chituri foarte ieftine similar cu ce am construit eu, tubul si amplificatorul prevazut cu mufa pentru casti sau difuzor.

Eu am tuburi specializate pentru x si gamma eventual beta dure cu invelis din otel inoxidabil ce am gasit pe ALI sunt cu tub din sticla.

https://www.aliexpress.com/item/1005004019035274.html?pdp_npi=2%40dis!RON!RON158.65!RON88.84!!!!!%402101c5ac16913259808188950e1b3e!12000031006209510!btf&_t=pvid:cc6b26b1-fa14-41be-b6dc-2d03e445daa9&afTraceInfo=1005004019035274__pc__pcBridgePPC__xxxxxx__1691325981&spm=a2g0o.ppclist.product.mainProduct

 

Sunt disponibile o sumedenie de aparate si PCB-uri analogice si digitale.

 

Cu dioda sic schottky e o arta a ascultarii, setupul e forte simplu sursa de tensiune si un amplificator sensibil lo noise, cu timpul inveti sa discriminezi impulsurile produse de ionizare de zgomotul de fond, fiind proportional ofera o imagine mai fidela ninic alarmant, uneori se pot surprinde gamma bursts venite din spatiu.

Editat August 6, 2023 de ionut120v

[daniels]

Inteleg ca toate determinarile le faci prin ascultare.

[Marele Savant]

Acum 51 minute, ionut120v a spus:

detectorele de fum care contin Am 99.

exista asa ceva?

[validae]

Cu kitul acela doar auzi păcănituri la fiecare particulă ionizantă detectată.

[Ion_Bumbu]

Mai exista din alea cu Americiu, vechi, inainte de 2000.

Editat August 6, 2023 de Ion_Bumbu

[daniels]

In cazul asta nu poti spune daca radiatiile sunt sau nu peste fondul natural.

[ionut120v]

La capitolul radiatii o crestere cu 50% a numarului de impulsuri pe unitatea de timp detectate cu un contor Geiger practic nu conteaza pentru organism, o dublare sau triplare a frecventei nu poate trece neobservata, abia de aci in sus trebuie luate masuri.

 

Geigerul fiind neproportional toate impulsurile sunt la fel o simpla integrare analogica reprezinta numarul de impulsuri pe unitatea de timp sub forma unei tensiuni analogice care poate fi afisata cumva, pentru puristi.

Se gaseste la 200-300 ron, pentru mine e tot aia cu ala de 80 ron.

Calibrarea se face inmultind acea tensiune cu un numar, folosind o sursa de radiatii calibrata sau in lipsa ei alt instrument calibrat folosind radiatia de fond.

Calibrarea folosind alt instrument e relevanta daca are acelasi tip de tub deorece sensibilitatea la diferitele tipuri de radiatii e diferita.

 

Fiind neproportional calibrarea la Geiger nu conteaza, este folosit doar in scop de comparare.

Traiul intr-un mediu posibil contaminat radioactiv presupune grija cu apa si mancarea sa nu fie contaminate.

 

La detectoarele proportionale se poate face captura impulsurilor cu osciloscopul digital si analiza lor.

In caz de contaminare cu anumiti izotopi anumte serii se fosesc detectoare dedicate pentru monitorizarea in timp sau in lipsa, detectore proportionale la care a fost analizat raspunsul la radiatia respectiva.

 

Mai exsta si dozimetre pasive folosesc substante care se modifica in timp sub actiunea radiatiilor, acestea masora doza totala pe o perioda de timp.

Editat August 6, 2023 de ionut120v

[ionut120v]

Iata un exemplu simplu de cum se face, al meu are acceasi schema cu exceptia ca nu are rezistenta din catod, are doar pe cea de 10 mega din anod iar citirea se face pe acolo,  anodul este un fir subtire are capacitatea mai mica si nu limiteaza viteza de raspuns, practic viteza de raspuns a circuitului e viteza de raspuns a tubului.

Omul spune ca la el radiatia de fond genereaza caa 20 pulsuri pe minut, la mine cam 60/min, dar tubul meu e mai mare.

 

https://www.imagesco.com/articles/geiger/build_your_own_geiger_counter.html

[ionut120v]

Pentru a utiliza un detector proportional semiconductor(sau gaz) fie cabura fie siliciu fie altele este necesar un amplificator senzitiv la sarcina (charge sensitive) se gasesc gata facute, seria CR11 x de exemplu

 

https://www.cremat.com/CR-111-R2.pdf

https://www.cremat.com/CR-110-R2.2.pdf

 

Si un amplificator bell shape sau gaussian shape, si astea se gasesc gata facute

 

https://www.cremat.com/CR-200-R2.1.pdf.

 

Principiul de functionare al detectorului este urmatorul: genereaza un impuls cu o sarcina electrica proptionala cu energia radiatiilor, amplificatorul senzitiv la sarcina generaza o treapta de tensiune proportionala cu sarcina injectata la intrare, iar amplificatorul bell shape are rol de filtru de zgomot.

 

Pentru dioda schottky cu carbura se potriveste CR110R2.2, constanta de integrare a amplificatoruli bell shape se alege in functie de numarul de impulsuri numarate pe unitatea de timp, practic intensitatea radiatiilor, pentru intensitati mici se poate alege o constanta de integrare mare, pulsurile fiind rare nu exista riscul sa se suprapuna.

 

 

[icar]

Am-99, nu exista! Cred ca a vrut sa spuna Am-241, care se dezintegreaza prin alfa de 5 MeV si prin fisiune spontana, cu T1/2 de mii de ani. Am-241, alaturi de Cf-252 este folosit ca sursa de neutroni.

Detectarea si masuratrea radiatiilor si, mai ales, interpretarea rezultatelor, nu este simpla.

Detectorii, de toate tipurile, au limitari. GM au eficacitate de detectare foarte mica, in jur de 1% (ma refer la radiatia gama, responsabila de doza ambientala. Pentru doza angajata se schimba discutia, aici intrând radiatii cu factor de calitate mare), cei cu scintilatie si semiconductori pot ajunge pâna la 20 - 30%. Dependenta in energie a raspunsului este iarasi o limitare. GM- ul are un pic, in domeniul radiatiilor joase, 50 - 80 keV, foate pronuntat, astfel daca detectezi americiu sau X , GM-ul va "cârâi" mult mai tare decât pentru o sursa de Cs-137, de aceeasi activitate, deci rezultate eronate. La GM se pun filtre de liniarizare a raspunsului, dar asta face ca radiatiile cu energie sub 100 keV sa nu fie detectate. Asa ca un aparat care se lauda ca masoara de la 50 KeV, deci Am, e o facatura! Detectoarele cu scintilatie au si ele o dependenta de energie destul de pronuntata, cu un pic undeva in jur de 600 keV, deci raspunsul (viteza de numarare) la Cs-137, este mult mai pronuntat decât la Co-60, Am-241 sau Ir-192.

Detectoarele proportionale si cu semiconductori au amplitudinea pulsului proportionala cu energia radiatiei, de aceea se folosesc la determiari calitative pentru surse, adica se poate determina natura izotopului. Nu sunt folosite pentru masurari de doze ambientale, deoarece asa cum spuneam, raspunsul depinde de energje. Totusi, prin softuri adecvate, se poate liniariza raspunsul.

Efectul radiatiilor depide de energia lor initiala, de tesut, de timpul de iradiere, de radiosensibilitatea organismului, de natura radiatiei.

Radonul este, intradevar, un responsabil pentru aparitia canderului la plamâni, dar si aici vorbim de concentratii radioactive si radiosensibilitate.

A auzi ca pacane ceva, ca sa detectezi radiatii, a ca si cum ai folosi un voltmetru fara scala, cu rezistentele aditionale decalibrate. Adica nu-ti spune mai nimic. A citi un aparat, fara a stii o interpretare corecta a datelor, este frectie la picior de lemn. Mai sus se zicea ca o crestere cu 50% a raspunsului/pacanitului fata de fond, nu prea e periculos! Zau? De kerma, ai auzit?

La 06.08.2023 la 20:24, ionut120v a spus:

detectoarele proportionale se poate face captura impulsurilor cu osciloscopul digital si analiza lor.

In caz de contaminare cu anumiti izotopi anumte serii se fosesc detectoare dedicate pentru monitorizarea in timp sau in lipsa, detectore proportionale la care a fost analizat raspunsul la radiatia respectiva.

Afirmatii ambigui, ce seamana mai degraba cu o traducere in necunostinta de cauza a unui text sau cu o abordare prea scolareasca a problemei.

De la osciloscop, digital sau ba, la o abaliza de spectru, e cale lunga si implica tot felul de calibrari.

In fine, nu ma apuc sa fac aici un curs de detectarea si masurarea radiatiilor.