Читать книгу Все науки. №5, 2023. Международный научный журнал - Ибратжон Хатамович Алиев - Страница 3

УДК 551.521

Каримов Боходир Хошимович

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Технологического образования» физико-технического факультета Ферганского государственного университета

Ферганский государственный университет, Фергана, Узбекистан

Аннотация. Радиация во всех её проявлениях является неотъемлемой частью всей ядерной промышленности, наряду с прочими её действиями на ускорителях заряженных частиц, а также в повседневной жизни, при учёте общей фоновой радиации, либо при поиске радиоактивных ископаемых, коих достаточно много. И при этом важно масштабирование этого процесса с использованием большего количества оборудований, однако, для достижения поставленных целей, необходимо организовывать благоприятную почву в лице более доступных дозиметров, как примера одного из типов оборудования на основе плат Arduino.

Ключевые слова: радиация, дозиметр, Arduino, определение, радиоактивный фон, определение и констатация данных измерительных приборов, измерительные приборы.

Annotation. Radiation in all its manifestations is an integral part of the entire nuclear industry, along with its other actions on charged particle accelerators, as well as in everyday life, when taking into account the general background radiation, or when searching for radioactive fossils, of which there are quite a lot. And at the same time, it is important to scale this process using more equipment, however, in order to achieve these goals, it is necessary to organize a favorable ground in the face of more affordable dosimeters, as an example of one of the types of equipment based on Arduino boards.

Keywords: radiation, dosimeter, Arduino, determination, radioactive background, determination and statement of measuring instrument data, measuring instruments.

Как известно, существует несколько типов излучения: альфа, бета и гамма, которые в природе почти всегда встречаются вместе. И можно создавать конструкции счётчиков для каждого типа излучения, по сему в настоящей модели будет рассмотрен тип дозиметра на определение бета-излучения. Для этого будет использован малый бета-счётчик Гейгера со слюдяным окном, откуда проходят все типы радиоактивного излучения. После этого, создаётся специальная печатная плата на основе Arduino Pro Mini и OLED-дисплея 128 на 32 пикселя, а также под модулем установлен аккумулятор заряда TP4056. Под самой же платой расположен повышающий модуль MT3608, для повышения напряжения от аккумулятора до 5 В. После печати платы настало время использования специальной библиотеки, типов коих было достаточно.

У одного из протестированных библиотек можно было наблюдать заторможенность в работе, у прочих невнятные показатели на малом дисплее и т.д., в результате такой выборки был определён результирующий тип библиотеки GyverOLED и GyverButton, работающие на частоте 80 кГц. Когда схема была собрана были произведены экспериментальные запуски, однако, они показали, что повышающий модуль привёл к быстрому перегоранию большого количества деталей, в том числе и самой платы Arduino, из-за чего пришлось его заменить на автогенератор со стабильным напряжением с дросселем и двумя обмотками – поверхностной на 3 витка и понижающий на 5 витков. Также для заземления применён транзистор МПМ типа 13003 или КТ815.

Рис. 1. Схема устройства дозиметра на Arduino Pro Mini

В результате схема устройства выглядела как на Рис. 1., при этом данные резистора (отмечен звёздочкой) пришлось подбирать для увеличения точности устройства, что можно было видеть при подключении к осциллографу, для малой точности достаточно использование резистора на 100 кОм. А диод (также отмеченный звёздочкой) необходим для падения входного напряжения для автотрансформатора, поскольку в зависимости от входного напряжения получается и выходящее, значение коего должно составлять повышение порядка 350—400 В.

Далее был создан корпус, подходящий под все необходимые детали на 3D-принтере с отсеками для аккумулятора, бузер или динамик, выходящий на лицевую панель, сама лицевая панель, кнопки, сама плата и прочее. Наконец, устройство было включено и протестировано.

На дисплее выходили данные о загрузки значений (слева о достижении предельной точности), само значение радиации, под ним единица измерения – мкР/ч, далее рядом режим – альфа, бета, гамма, альфа + бета, бета + гамма, альфа + гамма или альфа + бета + гамма. Также рядом был значок радиации, говорящий о прилёте заряженной частицы того или иного типа и рядом – уровень заряда аккумулятора.

Для управления организованы 2 кнопки. Нажатие первого из них приводит к выведение на дисплей значения дозы полученной радиации с момента включения дозиметра. Повторное нажатие возвращает на главный экран. Долгое нажатие первой кнопки приводит к сбросу показаний и повтору анализа, что приводит к обнулению «индикатора готовности», что был слева на главной панели. Двойное нажатие меняет единицу измерения на мкЗв/ч, также при этом показание дозы тоже будет в этих единицах.

Нижняя же кнопка при единичном нажатии показывает максимальную дозу полученной радиации. При двойном же нажатии, начинается режим ежесекундного поиска, однако, эти значения обладают малой точностью, однако, этот режим хорошо сигнализирует о наличии каких-либо источников радиации, даже с сравнительно малым излучением. Кроме того, стоит сказать, что при повышенном радиационном фоне точность может упасть, однако скорость подсчёта резко возрастает для более быстрой сигнализации для пользователя.

Тестирование устройство было также протестировано с использованием уранового стекла и профессиональными датчиками, данные коих при измерениях практически совпали и разность в значениях были не больше сотых долях мР/ч. Также были использованы некоторые прочие источники, при тестировании коих, данные вновь совпадали.

В результате, было создано устройство, позволяющее определять с достаточной для практического использования точностью уровень радиационного фона с использованием Arduino.

Использованная литература

1. Гисто-гематические барьеры и ионизирующая радиация: моногр.. – М.: Издательство Академии Наук СССР, 2013. – 216 c.

2. Диэлектрики и радиация. В 4 книгах. Книга 1. Радиационная электропроводность / Н. С. Костюков и др. – Л.: Наука, 2012. – 256 c.

3. Диэлектрики и радиация. В 4 книгах. Книга 3. Механическая и электрическая прочность и изменение структуры при облучении / Н. С. Костюков и др. – Л.: Наука, 2015. – 256 c.

4. Диэлектрики и радиация. В 8 книгах. Книга 7. Влияние трансмутантов на свойства керамических диэлектриков: моногр. / Н. С. Костюков и др. – Л.: Наука, 2015. – 280 c.

5. Егоров, А. П. Кроветворение и ионизирующая радиация: моногр. / А. П. Егоров, В. В. Бочкарев. – М.: Государственное издательство медицинской литературы, 2012. – 256 c.

6. Ли, Д. Е. Действие радиации на живые клетки / Д. Е. Ли. – М.: Государственное издательство литературы по атомной науке и технике Государственного комитета Совета Министров СССР по использованию атомной энергии, 2014. – 288 c.

7. Ливанов, М. Н. Некоторые проблемы действия ионизирующей радиации на нервную систему: моногр. / М. Н. Ливанов. – М.: Государственное издательство медицинской литературы, 2013. – 196 c.

8. Надарейшвили, К. Ш. Вопросы влияния ионизирующей радиации на сердечно-сосудистую систему / К. Ш. Надарейшвили. – М.: Мецниереба, 2011. – 300 c.

9. Николай, Дайнеко und Сергей Тимофеев Радиация и лекарственные растения / Николай Дайнеко und Сергей Тимофеев. – М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2014. – 156 c.

10. Побединский, М. Н. Методика обследования функции половых желез у женщин, работающих с источниками ионизирующей радиации / М. Н. Побединский. – М.: Государственное издательство медицинской литературы, 2014. – 28 c.

11. Смирнова, О. А. Радиация и организм млекопитающих. Модельный подход: моногр. / О. А. Смирнова. – М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2010. – 224 c.

12. Тельдеши, Ю. Радиация – угроза или надежда / Ю. Тельдеши, М. Кенда. – М.: Мир, 2011. – 415 c.

13. Холл, Дж. Радиация и жизнь / Дж. Холл. – Л.: Медицина, 2014. – 256 c.

14. Шляхов, В. Исследование баланса длинноволновой радиации в тропосфере: моногр. / В. Шляхов. – М.: Гидрометеорологическое издательство, 2014. – 82 c.

15. Шубик, В. М. Жизнь с радиацией. Книга 1. Мирный атом: польза – вред: моногр. / В. М. Шубик. – М.: СИНТЕГ, 2011. – 212 c.