MJERAČ RADIOAKTIVNOSTI RIK-T9

Danas je nabavljen mjerač radioaktivnosti (Geiger-Mullerov brojač) proizvođača “Rudi Čajavec” iz BiH pod oznakom RIK-T9 iz 1960. godine. Radi se o kompaktnom prijenosnom uređaju za otkrivanje i mjerenje intenziteta radioaktivnog beta i gama zračenja gdje su baterije i ionizacijska komora ovog mjerača smještene su u samom kućištu uređaja.

Ukupni mjerni opseg uređaja je od 0 do 75 r/h (rad/sat), a bira se u četiri opsega. Rad (skraćeno od: Radiation Absorbed Dose) je stara mjerna jedinica apsorbirane doze izvan SI sustava, dok je nova mjerna jedinica grej (Gy) gdje je 1 Gy = 100 rad. Mjerna jedinica rad često se u praksi miješala i sa također starom mjernom jedinicom za ekspoziciju (količinu ionizacije) rendgen jer su te dvije jedinice bile odabrane tako da su brojčani iznosi apsorbirane doze u vodi (a tako i u ljudskom tijelu) i ekspozicije bili podjednaki. Tako ekspozicija 1R uzrokuje u ljudskom tijelu dozu 0,98 rad, dakle isto približno 1 rad. Obje jedinice su se označavale sa R ili r.

Biološka šteta uzrokovana ionizirajućim zračenjem ne ovisi samo o apsorbiranoj dozi nego i o vrsti zračenja. Stoga je uveden pojam ekvivalentna doza, a to je umnožak apsorbirane doze i faktora biološkog učinka određene vrste radioaktivnog zračenja (može biti od 1 do 20). Mjerna jedinica za ekvivalentnu dozu je sivert (Sv) (stara jedinica zvala se rem) i tako korigirana mjera je pravi pokazatelj učinka određenog zračenja na određenu tvar. Izložen prirodnoj radioaktivnosti, čovjek godišnje primi dozu od oko 1 mSv. Najmanja kratkoročno primljena ekvivalentna doza koja može izazvati vidljive neposredne posljedice (privremenu promjenu krvne slike i mučninu) iznosi približno 500 mSv. Doza od 4 Sv smrtonosna je za 50 % ozračenih. Za čovjeka je smrtonosna ekvivalentna doza od oko 10 Sv primljena kratkoročno po cijelom tijelu.

Za nabavljeni uređaj ne postoji nikakvo uputstvo za upotrebu, osim što je na unutarnjoj strani poklopca baterija otisnuta električna shema mjerača. Mjerač radioaktivnosti RIK-T9 napaja se sa četiri baterije koje se preklapaju sklopkom na prednjoj ploči uređaja. Tu je još sklopka za uključivanje uređaja, sklopka za biranje mjernih opsega i potenciometar za korekciju skale.

Otvor ionizacijske komore mjerača radioaktivnosti ima mala vratašca. Za mjerenje gama zračenja ta vratašca mogu biti zatvorena (radi zaštite ionizacijske komore od ulaska vlage ili prljavštine) jer gama zrake prolaze kroz materijal kućišta. Za mjerenje beta zračenja (isto vrijedi i za alfa zračenje) ova vratašca se moraju otvoriti kao što to prikazuje donja slika, i tada se između ionizacijske komore i okoline nalazi samo metalna mrežica i iza nje tanak listić liskuna što je prozirno za beta zračenje. Kod upotrebe treba paziti da se otvorena vratašca ne izlože vlazi jer tada mjerač više neće moći mjeriti ovu vrstu zračenja.

Shema uređaja otkriva klasične sklopove od kojih se sastoje gotovo svi mjerači radioaktivnosti: izvor napajanja, pretvarač napona sa transfomatorom kojim se dobiva visoki napon potreban za rad ionizacijske komore (tipično 300 do 900V), pojačalo sa dvije elektronske cijevi za detekciju strujnih izboja koji nastaju na elektrodama ionizacijske komore uslijed ionizacije plina pod djelovanjem zračenja, te sklopke i potenciometri za biranje opsega i korekciju skale.

U zasebnom metalnom kućištu nalazi se sklop za napajanje uređaja, odnosno za pretvaranje niskog istosmjernog napona iz baterija u visoki istosmjerni napon potreban za rad ionizacijske komore. Ionizacijska komora sastoji se od posude ispunjene plinom pod tlakom nižim od atmosferskog tlaka (o izboru plina ovisi vrsta zračenja koja se ionizirajućom komorom može detektirati) unutar koje se nalaze dvije metalne elektrode. Ove elektrode su s vanjske strane povezane u istosmjerni električni krug (visokog napona), a u tom krugu serijski je vezan mjerni otpornik i ampermetar za mjerenje jačine struje. U normalnim uvjetima kroz takav električni krug ne teče struja jer plin u posudi ne provodi električnu struju. Međutim, ukoliko u komoru dospije ionizirajuće zračenje između elektroda pod naponom pojaviti će se slaba električna struja koja je nastala uslijed izazvane ionizacije plina u komori.

Vađenjem prednje ploče iz kućišta mjerača uočavaju se dvije osnovne komponente svaka u svojem zasebnom kućištu: u srebrnom metalnom kućištu smješten je detektor (pojačalo) sa dvije elektronke cijevi i precizni otpornici za mjerne opsege, a u crnom kućištu nalazi se ionizacijska komora. Spomenute elektronske cijevi i otpornici posebne su izvedbe i dizajnirani prvenstveno za uređaje za mjerenje radijacije i slične naprave. Dvije pentode su sub-minijaturnog tipa (po obliku i dimenzijama nešto veće od tinjalica), a mjerni otpornici su dizajnirani da imaju veliku točnost, stabilnost i veliki omski otpor. Otpor ovih specijalnih otpornika kreće se tipično od nekoliko stotina do nekoliko milijuna megaohma, za što bolju točnost koriste se posebni premazi otpornog sloja, a za temperaturnu stabilnost se otpornici zatvaraju u staklene balone iz kojih je izvučen zrak. Na otpornicima iz našeg mjerača otisnuto je ime proizvođača “Victoreen”, a to je američka tvrtka osnovana 1928. godine koja je bila specijalizirana za proizvodnju mjerača radijacije i specijalnih komponenti za takve uređaje. Za pretpostaviti je da su i pentode kao i ionizacijska komora proizvod iste tvrtke.

Na donjoj slici uočava se i dotrajali sloj listića liskuna na ulaznom otvoru u ionizacijsku komoru koji istu štiti od prljavštine kod mjerenja beta zračenja pri otvorenim vratašcima komore. Beta zračenje, naime, prolazi kroz tanki liskunski prozor.

Kalibracija ovakvih mjerača vrši se sa izotopom Kobalt-60 i to jedino u specijaliziranim uvjetima. Međutim, u praksi se rad mjerača može ispitati pomoću fluorescentne boje koja se nalazi na kazaljkama ili brojčaniku nekih satova (koji svjetle u mraku). Ta boja sadrži u sebi male količine radioaktivne soli koja neprekidno zrači. Boju treba približiti ionizacijskoj komori uz otvorena vratašca, a mjerač bi na najnižim opsezima trebao reagirati na to zračenje.

Suvremeni mjerači radioaktivnosti detektiraju cijeli spektar ionizirajućeg (radioaktivnog) zračenja (alfa, beta, gama i rendgentsko zračenje), imaju dugi vijek trajanja baterije, male dimenzije i težinu, digitalni prikaz očitanih vrijednosti i čitav niz drugih mogućnosti obrade izmjerenih vrijednosti koje omogućuje digitalna elektronika. U upotrebi su i mjerači koji umjesto ionizacijske komore kao detektor zračenja koriste poluvodičke senzore. Dimenzije nekih mjerača su toliko male da se ugrađuju i kao dodatna funkcija ručnim satovima. Pa ipak, treba uvažiti činjenicu da se Geigerovi mjerači radioaktivnosti principijelno nisu mijenjali od kako su prvi puta izumljeni, a to znači da se radi o dobrom uređaju koji je stoga, poštujući njegove godine, zavrijedio da mu se posveti malo pažnje, a on će nas zauzvrat lijepo zabaviti ali i ujedno naučiti nečemu novom (starom) i nadasve zanimljivom iz svijeta vintage elektronike 🙂