8

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ

СПЕЦПОСТАВКИ РЕНТГЕНИЗАЦИИ НПО ДУСТХИМХАБРПРОМ 2020! Вам демонстрируется СПЕЦПЛЕНКА №8, отчет о исследования природы рентгеновской лучистости. П/Я 1523 НПО ДУСТХИМ в лабораториях рентгено-октографии и  рентгенолюминесцентных материалов было изучено основное свойство рентгеновых лучей - всеобщая проникаемость электромагнитной волны.

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

Рентгеновские лучи - это электромагнитное излучение, которое обладает очень важным свойством – поляризацией. Оно заключается в том, что электрическое поле в электромагнитной волне излучения колеблется ориентированно в пространстве. Если электрическое поле колеблется в одной плоскости, то говорят о линейной поляризации. Свет, линейно поляризованный в двух перпендикулярных направлениях, например, используется в трёхмерном кино. А если электрическое поле закручивается, как штопор, то говорят о циркулярной поляризации, её ещё называют спиральностью и круговой поляризацией. Различают правую циркулярную поляризацию, если электрическое поле крутится в правую сторону, по часовой стрелке; и левую циркулярную поляризацию, если оно крутится против часовой стрелки. Это характерно для всех видов электромагнитного излучения, в том числе и для рентгеновских лучей.

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

Рентгеновские лучи делятся на два типа - мягкие рентгеновские лучи и жесткие рентгеновские лучи. Мягкие рентгеновские лучи попадают в диапазон спектра между УФ светом и гамма-лучами. Мягкие рентгеновские лучи имеют короткие длины волны - около 10 нанометров до 100 пикометров.

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

У жестких рентгеновских  длины волн около 100 пм до 1 пм. Жесткие рентгеновские лучи занимают ту же область спектра, что и гамма-лучи. Единственное различие между ними, это их источник - рентгеновские лучи создаются ускоряющимися электронами, а гамма-лучи атомными ядрами. В экспериментальных лабораториях ДУСТХИМА для получения люмоснимков использовалась рентгеновская трубка - как источкик лучистости.

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

Рентгеновская трубка представляет собой запаянную вакуумированную стеклянную трубку, в которой находятся электроды. При наложении разности потенциалом между электродами (порядка 10-50 кВ) электроны отрываются от катода и с огромной скоростью начинают двигаться по направлению к аноду. При столкновении с анодом электроны останавливаются,

при этом основная часть их энергии идет на нагрев анода, и очень небольшая часть (порядка 1%) трансформируется в излучение, которое выходит из трубки через бериллиевое окошко. Энергия излучения hν равна работе по перемещению электрона с зарядом e в электрическом поле с разностью потенциалов V: eV = hν = hc/λ.


При допущении о переходе всей энергии электрона в излучение можно рассчитать минимальную длину волны возникающего излучения: λmin = hc/eV, а с учетом значений физических констант (h, c, e) эта формула принимает вид: λmin (Ǻ)= 12,4/V(кэВ).

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

Из данной зависимости следует, что с повышением разности потенциалов между катодом и анодом минимально возможное значение длины волны λmin будет уменьшаться. Поскольку большая часть энергии электронов идет на нагрев анода, то в спектре рентгеновской трубки появляются волны с длинами λ > λmin, причем их образование более вероятно, чем λmin.

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

Само рентгеновское излучение было открыто более 100 лет назад. Рентгеновское излучение было обнаружено в 1895 г. немецким физиком В. Рентгеном при проведении опытов с газоразрядной трубкой. Он обнаружил, что под действием исходящего из трубки излучения флуоресцируют кристаллы платиноцианистого бария, засвечивается фотопластинка и происходит разряд заряженных объектов. Ученый назвал этот вид излучения Х-лучами. Необычным свойством Х–лучей оказалась способность проходить сквозь некоторые вещества, непрозрачные для видимого света, и поглощаться в них. Чем больше был порядковый номер элемента, входящего в состав препятствия на пути лучей, тем сильнее они в нем поглощались. В 1901 г. за открытие Х–лучей Рентген получил Нобелевскую премию, иназвание рентгеновские лучи, или Х–лучи, закрепилось за областью электромагнитного спектра между УФ- и гамма-диапазонами.

Опыты с рентгеновской лучистостью в ДУСТХИМХАБРПРОМ Рентген, Дустхимхабрпром, Изотопы, Химия, Радиация, Физика, Опыт, Длиннопост

Изотопщики всех стран! Объединяйтесь под рентгеновыми полотнами ДУСТХИМА!


НПО ДУСТХИМХАБРПРОМ П/Я 1523 А/Я 7463

Культура химического производства

▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰

Инстаграм ДУСТХИМ: https://www.instagram.com/dustchem/?h...

Группа в ВК ДУСТХИМ: https://vk.com/dustchem

Пикабу ДУСТХИМ: https://pikabu.ru/@dustizotop

▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰▰

Найдены возможные дубликаты

+1

Казалось бы... при чем тут- Rammstein...

Похожие посты
373

Ионизирующее излучение. Кратко о многом

Ионизирующее излучение. Кратко о многом Радиация, Ионизирующее излучение, Рентген, Атом, Физика, Длиннопост
Привет, Пикабу!


Часто в околоатомных постах вижу много вопросов типа "А что такое радиация", "Как она работает", "Откуда она берется", "Как она измеряется", и прочее подобное. Ну, и не удержался.

Попробую интересно и кратко о ней рассказать. Погнали!


Радиация, которая приходит на ум при упоминании Чернобыля, Фукусимы, ядерных бомб и атомных установок, называется, если быть точным, "ионизирующим излучением".

Об этом термине мы и поговорим подробнее.


Раздел первый. Что такое ионизирующее излучение, каким оно бывает и откуда оно берётся?


Начнем с описания термина.

Ионизирующее излучение — это потоки фотонов, элементарных частиц и атомных ядер, которые способны ионизировать вещество, в которое они попадают.

На всякий случай уточню, хотя фотон — это и элементарная частица, и волна одновременно, но в посте фотонное излучение буду считать отдельным видом излучения, так проще объяснять.

Для тех, кто запамятовал, ионизация - процесс, при котором нейтральный по своему заряду атом или молекула превращается в отрицательно или положительно заряженный ион.

Объясняя на пальцах - если наш поток фотонов, частиц или ядер способен при взаимодействии с веществом выбивать электроны или позитроны из его атомов, то этот поток считается ионизирующим излучением.


Откуда же на Земле берется ионизирующее излучение? Как говорится в известном анекдоте, есть два путя.


Первый путь - природные источники. Основные из них такие:

Спонтанный распад ядер уже существующих в природе радиоактивных веществ. Банальный пример - изотоп калия-40, который на Земле (вернее, еще до образования Земли) образовался 4,54 миллиарда лет назад и распадается потихоньку до сих пор.

Или же изотоп углерода-14, который постоянно образуется в атмосфере из ядер атомов азота под воздействием космического излучения.

Радиоактивный газ радон, который есть почти везде - тоже природный источник ионизирующего излучения.

Лучи нашего Солнца. Из-за постоянно происходящей внутри нашего светила термоядерной реакции из Солнца постоянно исходят мощные потоки фотонов различной энергии. Пусть до поверхности Земли доходит лишь мизерная часть этого ионизирующего излучения, но вклад в природный фон есть, с этим не поспорить. Солнце излучает еще и частицы, который также вносят вклад в природный уровень излучения на Земле.

Космическое излучение. Это ионизирующее излучение разного рода, которое было рождено в космосе. Характеризуется обычно большими энергиями, делится на первичное излучение, которое напрямую прилетело на Землю из космоса, и на вторичное излучение, которое родилось уже в нашей атмосфере из-за её взаимодействия с первичным излучением.


Второй путь - техногенные источники.

Тут всё банально до безобразия:

• Искусственные радионуклиды. Это всё то, что появилось на Земле как результат деятельности человека. Это и специально полученные радионуклиды, как пример - наработанные радиоактивные изотопы йода и кобальта для проведения радиодиагностики в медицине, или же изотопы стронция и цезия для использования в промышленности.

Также это и радионуклиды, которые попали в окружающую среду в результате ядерных испытаний, аварий на атомных установках, как радиоактивные сбросы и выбросы предприятий ядерной и не только промышленности.

• Ядерные реакторы и установки - тоже источники излучения. В процессе работы реактора постоянно происходят ядерные реакции деления в огромном количестве, радиоактивный распад осколков деления... Реактор — это тот еще котел с ионизирующим излучением разного вида внутре.

• Ускорители элементарных частиц также генерируют потоки частиц разных видов. Рентгеновский аппарат, а вернее, рентгеновская трубка, является фактически мини-ускорителем электронов, а рентгеновское излучение - "побочный" продукт от работы такого ускорителя.


Откуда вообще берется радиация стало, надеюсь, понятно. Теперь займемся другими вопросами.


Какая природа у ионизирующего излучения? Какое оно бывает?

Во-первых - электромагнитное излучение. Гамма и рентгеновское излучение - это электромагнитное излучение, те же фотоны, с разными длинами волн. У гамма-лучей длина волны меньше, чем у рентгеновских, в этом и различие. Вот схема из Вики, для понимания.

Ионизирующее излучение. Кратко о многом Радиация, Ионизирующее излучение, Рентген, Атом, Физика, Длиннопост

Во-вторых, если говорить уже о потоках частиц, то такое излучение тоже бывает разным.

Альфа-частицы - положительно заряженные ядра атома гелия. Бета-частицы - летающие отдельно электроны или позитроны. Нейтроны, протоны, другие элементарные частицы и даже отдельные ядра, которые возникают и перемещаются после реакции деления - тоже ионизирующее излучение.


С тем откуда берется ионизирующее излучение и какое оно бывает - закончили.
Теперь надо понять, почему радиация опасна для живых существ.


Раздел второй. Как радиация воздействует на человека?


Радиобиология и изучение воздействия излучения на человека это сложная и до конца не изученная область науки, в которой я к тому же не очень Копенгаген. Поэтому тут буду краток и осторожен.

Во-первых, радиация действует напрямую на молекулы, из которых состоят наши клетки.

Это приводит к повреждению ядер клеток, хромосом, других органелл.

Уже эти повреждения в дальнейшем могут привести к гибели клетки, к её неправильному делению в дальнейшем, мутации, или же к гибели клетки в целом. Также поврежденная клетка может трансформироваться в злокачественную.

Во-вторых, радиация действует косвенно - из-за ионизации вода в организме подвергается радиолизу, что в свою очередь мешает правильному протеканию химических процессов в организме.


Что касается воздействия разных доз излучения на человека, то тут тоже есть определенное деление.

Эффекты от радиации делятся на стохастические и детерминированные.

Стохастические - когда прямой зависимости количества нанесенного вреда от дозы нет. Увеличение дозы приводит к повышению вероятности наступления последствий. Примеры таких эффектов - лейкозы, опухоли, генетические изменения.

Тяжесть вреда детерминированных эффектов радиации, наоборот, напрямую зависит от полученной дозы. До определенного порога мы вообще можем не бояться детерминированных последствий. Примеры - лучевая болезнь разных степеней тяжести, лучевые ожоги кожи, стерилизация.

Существует интересная теория под названием "радиационный гормезис", которая говорит, что малые дозы радиации не только не вредят организму, но наоборот, стимулируют организм и могут быть даже полезны. Значимых подтверждений этой теории я лично не находил и не сам видел, но верить в неё хочется :)


Раздел третий. Единицы измерения радиации.


Ох, с момента открытия радиации создан целый зоопарк единиц измерения. Они перемешивались, заменялись, мешали друг другу, и в итоге мы имеем вот что:


Активность радионуклида - характеризует количество радиоактивных распадов в единицу времени. Если проще - то показывает как быстро распадается то или иное вещество.

В системе СИ измеряется в беккерелях (Бк).

Один Бк = одному распаду в секунду (1 расп/с).

Внесистемная единица измерения - кюри (Ки).

Один 1 Ки = 3.7·10^10 Бк.

Минутка истории - единица измерения "кюри" была определена первоначально (в 1910 году) как активность радона-222, находящегося в радиоактивном равновесии с одним граммом радия-226.

Уже потом её намертво привязали к числу в беккерелях.

Ну и для тех, кому хочется еще лучше вспомнить физику - закон радиоактивного распада.

Экспозиционная доза - уже не использующаяся характеристика исключительно фотонного излучения. Мера ионизации воздуха гамма и рентгеновским излучением.

Определяется как отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованных после полного торможения в воздухе электронов и позитронов, освобожденных или порожденных фотонами в элементарном объеме воздуха, к массе воздуха в этом объеме (я тоже сломал мозг, читая это в первый раз).

В системе СИ измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг).

Внесистемная единица измерения - всем знакомый рентген (Р).

Один Кл/кг = 3.88·10^3 Р.


Поглощенная доза - величина энергии ионизирующего излучения, переданная веществу.

Выражается как отношение энергии излучения, поглощённой в данном объёме, к массе вещества в этом объёме.
В системе СИ измеряется в греях (Гр).

Один грей равен одному джоулю на килограмм (Дж/кг).

Внесистемная единица измерения - рад (обозначение - тоже "рад", как ни странно).

1 рад = 1·10^-2 Гр.


Эквивалентная доза характеризует поглощённую дозу в ткани или органе, умноженную на взвешивающий коэффициент данного вида излучения, отражающий способность излучения повреждать ткани организма.

Такой коэффициент для гамма, рентгеновского и бета излучения равен единице. Для протонов равен двум, хотя маловероятно, что эта информация вам пригодится, вы вряд ли встретите протонное излучение на улице. Для нейтронов всё еще интереснее - коэффициент зависит еще и от энергии нейтрона, влетающего в человека. Самое опасное получить дозу ядрами - осколками деления, коэффициент тут равен двадцати.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв).
Внесистемная единица называется бэр (сокращение от "биологический эквивалент рентгена").

1 бэр = 0,01 Зв.


Важно! Рентгены и зиверты - единицы измерения различных величин - экспозиционной и эквивалентной дозы. Переводить их друг в друга просто так нельзя. При диванных измерениях иногда принимается, конечно, что 100 Р = 1 Зв, но делать так в научных или производственных целях нельзя.


Это основные используемые сейчас величины. Есть еще другие, которые используются либо в очень узких сферах деятельности, либо использовались слишком давно и недолго, с ними вы вряд ли столкнетесь в бытовой жизни.


Про само ионизирующее излучение - на сегодня всё.


Читайте этот пост, знайте и запоминайте основы, ведь в следующем посте я расскажу о предельно допустимых дозах облучения для населения от техногенных источников в России, о дозах, которые мы все получаем ежегодно от природных и техногенных источников, будет немного информации о дозиметрии и об интересной системе АСКРО в регионах. Ну и приведу парочку примеров из своей работы на АЭС.


Спасибо за внимание, оставайтесь с нами!



Источники картинок для поста - Вики и образовательный зарубежный сайт. Спасибо им!

Показать полностью 1
82

Люминесцентная лампа в кармане!

Газовый разряд в парах ртути! В ампулку введена металлическая ртуть, которая в холодной ампулке имеет вид компактного шарика, или оседает в виде налёта на стенках ампулки. Светящимся телом ампулки является столб дугового электрического разряда. Электрический разряд в парах ртути создаёт видимое излучение голубого или фиолетового цвета, а также, мощное ультрафиолетовое излучение. Для создания газового разряда мы использовали мощную катушку Теслы.

Люминесцентная лампа в кармане! Химия, Физика, Наука, Коллекционирование, Таблица Менделеева, Длиннопост, Ртуть
Люминесцентная лампа в кармане! Химия, Физика, Наука, Коллекционирование, Таблица Менделеева, Длиннопост, Ртуть
44

О преподавателях

Прочитал комментарий #comment_169866892 и вспомнил свою ситуацию из студенческих времён.
с физикой у меня все отлично было, а вот с химией не очень. Химию вел Олег Геннадьевич Баранов (если кто из ЮУрГу есть, может в курсе). Очень принципиальный человек в плане шпор и тд. И очень он уважал Юрия Борисовича Пейсахова, который вел у него когда-то физику (тоже очень принципиальный человек, но офигенный преподаватель.. на физику к нему всё ходили с удовольствием). Юрий Борисович вел физику и у меня. В том семестре физику я сдал на 5, а вот к химии совсем не готовился по некоторым причинам.. на руках были только реферат и готовность идти на пересдачу. На экзамене я все же решил рискнуть и списать, что в свою очередь заметил химик. Сразу же вызвал меня отвечать, засыпая вопросами, на которые я не мог ответить. С его слов "не выгнал сразу, потому что первый попался". В итоге светит мне неуд, открывает он зачётку, а там 5 от Пейсахова. "Чё реально физику не 5 сдал Борисычу?", "Да". "Ещё и на стипендию идёшь, смотрю?", "Ну да". Такую зачётку, говорит, я испортить не могу, и поставил 4.. себя не оправдываю, но человека уважать начал очень сильно. Потом даже вместе пили, но это уже другая история))

47

Дейтерий, что это? И почему он «светится»?

Дейтерий - это тяжелый изотоп водорода, который соответственно имеет более сложно устроенное ядро по сравнению с водородом (протием), состоящее из протона и нейтрона. Соответственно атомная масса дейтерия вдвое больше – 2,0141. Принятое обозначение – 2H1 или D. Эта изотопная форма также стабильна, так как в процессах сильного взаимодействия в ядре протон и нейтрон постоянно превращаются друг в друга, и последний не успевает претерпеть распад.

Также как и протий, дейтерий это газ, который состоит из миллиардов и миллиардов атомов. Каждый атом дейтерия имеет на орбите вокруг ядра электрон. Когда мы включаем катушку Теслы в сеть, ампулка оказывается в электромагнитном поле катушки, электроны начинают перескакивать с атома на атом, как им и положено при прохождении тока. Атомы дейтерия возбуждаются при столкновении с электронами так же, как человек, которого грубо толкнули в толпе. Электроны в атоме дейтерия не склонны к бродяжничеству, поэтому после возбуждения атом успокаивается и электрон возвращается на свое место. В результате атом испускает фотон света. Энергия этих фотонов лежит в розовато-красной части спектра видимого света, поэтому мы и наблюдаем такой цвет свечения дейтерия!

Кстати, во время свечения это уже не газ, а так называемая холодная плазма, четвёртое агрегатное состояние. Плазма характеризуется частичным или полным срывом электронов с их атомных орбит, при этом сами свободные электроны остаются внутри вещества. Таким образом, плазма, будучи ионизированной, в целом остаётся электрически нейтральной, поскольку число положительных и отрицательных зарядов в ней остаётся равным. Для ионизации дейтерия нам приходится использовать довольно мощную катушку Теслы, так как дейтерий довольно слабо ионизируется, например, по сравнению с неоном и даже протием.

На Земле водород содержит от 0,011% до 0,016% дейтерия. Концентрация его различна в зависимости от среды: в морской воде этого изотопа больше, а в составе, например, природного газа – существенно меньше.

Вода, в молекулах которой, дейтерий полностью заменяет лёгкий водород, называется тяжелой водой D2O. Такая вода характеризуется замедленным течением химических реакций, вследствие чего в больших концентрациях она вредна для живых организмов, особенно высших, таких как млекопитающие и в том числе человек. Если в составе воды четверть водорода замещена дейтерием, длительное употребление ее чревато развитием бесплодия, анемии и других заболеваний. При замещении 50% водорода млекопитающие погибают через неделю употребления такой воды. Что касается кратковременных повышений концентрации тяжелого водорода в воде, она практически безвредна.

Содержание дейтерия в природной воде в 1,03 раза больше, чем в паре (это коэффициент разделения для данной смеси). Поэтому если после кипячения не всю воду выливать, а подливать к остатку природной воды и снова кипятить, то в воде чайника постепенно будет происходить накопление тяжелой воды. Однако очень медленное, поэтому даже при большом количестве повторений этого процесса содержание тяжелой воды не станет опасным для здоровья, вопреки предположению В. В. Похлебкина в книге «Чай. Его типы, свойства, употребление», вышедшей в 1968 году. Академик Игорь Васильевич Петрянов-Соколов как-то подсчитал, сколько воды должно испариться из чайника, чтобы в остатке заметно повысилось содержание дейтерия. Оказалось, что для получения 1 литра воды, в которой концентрация дейтерия равна 0,15 %, то есть всего в 10 раз превышает природную, в чайник надо долить в общей сложности 2,1⋅10 в 30 степени тонн воды, что в 300 млн раз превышает массу Земли.

Дейтерий, что это? И почему он «светится»? Химия, Коллекционирование, Периодическая система, Таблица Менделеева, Физика, Длиннопост, Дейтерий
Дейтерий, что это? И почему он «светится»? Химия, Коллекционирование, Периодическая система, Таблица Менделеева, Физика, Длиннопост, Дейтерий
Показать полностью 2
252

По следам горячих частиц. Камера Вильсона

Хомяки приветствуют вас друзья!


Сегодняшний пост будет посвящен конденсационной Камере Вильсона с помощью которой можно увидеть радиацию в виде треков заряженных частиц. Зрелище завораживающее! В ходе посмотрим, как создать такое устройство, как его правильно запускать и узнаем при каких условиях частицы открывают полный потенциал для стороннего наблюдателя - типа нас с вами.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Недолго думая с китайской провинции были заказаны все необходимые комплектующие и работа закипела. Забегая вперед скажу, что в последующие дни не выходя из длительного запоя мне хотелось убить китайца, отрезать себе палец и принести в жертву барана который раскидал подводные камни на пути олицетворения радиационных треков. Все оказалось не так просто как кажется с первого взгляда. Потому начну по порядку.


Для сборки камеры Вильсона нам необходимо достать два мощных источника питания на 5 и 12 вольт. В моем случае это серверные блоки питания от майнинговых ферм. На этикетке указан заявленный ток в 114 Ампер. Это явно в избытке, так как реальные параметры потребления тока установкой составили 23 Ампера по линии 12 вольт и 9 Ампер  по линии 5 вольт. В идеале тут подойдет компьютерный блок питания на 500 Вт.


Следующие основные элементы: это охладитель на модулях Пельте, высоковольтный преобразователь напряжения на много Киловольт, и стеклянная смотровая камера через которую нам предстоит наблюдать треки ионизирующего излучения.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Охладитель можно назвать несущей частью этого карточного домика. В его основе лежат термоэлектрические элементы Пельте, в которых возникает разность температур на его сторонах при протекании электрического тока.


Для работы установки нам нужно 8 таких элементов. Четыре из них марки ТЕС1-12710 с заявленной максимальной потребляемой мощностью 154 Вт каждый и столько же элементов марки ТЕС1-12706 с потребляемой мощностью 60 Вт. Они будут работать в режиме бутерброда. Из практики такая сборка дает на минус 15 градусов ниже температуру, нежели один элемент отдельно.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Для достижения наибольших отрицательных температур систему необходимо снабдить качественным водяным охлаждением. Реализуется это с помощью алюминиевых радиаторов предназначенных специально для этих целей, несколькими метрами ПВХ шланга диаметром 12 мм, и бесщеточным погружным насосом, который способен перекачивать 240 литров воды в час. Питается он от постоянного напряжения 12 Вольт, потребляя при этом 3.6 Вт.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Сейчас наша задача соединить все элементы вместе. Для этого найдена металлическая основа на которой будут лежать радиаторы и собран металлический каркас, который стягивает всё в кучу. Для этих целей отлично подошли алюминиевые уголки и швеллера купленные в ближайшем строительном магазине.


Термопаста в данном случае применяется серая с надписью на банке HY-510. Наносить ее необходимо равномерным однородным слоем во избежание возможных микропузырей. Для этого можно воспользоваться пластиковой карточкой.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Термоэлектрические преобразователи размещаем в следующем порядке. Снизу более мощные марки TEC1-12710, а сверху элементы ТЕС1-12706. Они в 2 раза слабей по мощности и к тому же будут питаться от 5 Вольт вместо 12. Это нужно для того, чтобы нижний элемент успевал эффективно отводить тепло от верхнего.


Таким образом добиваемся наибольшего КПД от данной сборки. Вот такая пирамида из железа и керамики в итоге должна получится. Важно чтобы все поверхности элементов Пельте были вровень, китайцы бывают халтурят с толщиной алюминиевых водяных охладителей, что может привести к ненужным ступенькам в итоге. Запомни - они недопустимы!

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Для увеличения площади поверхности на которую будет устанавливаться смотровая камера, вырезаем квадрат из стеклотекстолита толщиной 1 мм, он кладется прямо на выступающие из модулей провода. Никаких дополнительных опор не предусмотрено.


Верхнюю термопасту наносим как можно ровней, это важно так как сейчас на всю получившиеся поверхность будем клеить черную самоклеющиеся пленку типа "Oracal",

несмотря на то что она  достаточно плотная, все неровности на ней отчетливо будут видны.


Вот такой ландшафт у меня получился со второй попытки. В любом случае при охлаждении пленка натягивается и поверхность будет выглядеть ровней.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Если следовать данному гайду по сборке, то в результате на поверхности охладителя мы получим температуру в минус 45 градусов, этого будет более чем достаточно для хорошей работы камеры Вильсона. К примеру при минус 30 градусов она не работает вообще, а спирт плохо конденсируется при такой температуре. Неоднократно проверял.


Нанесем на поверхность каплю воды и посмотри что с ней произойдет. Самый интересный момент в этом наблюдении происходит в самом конце, когда кристаллизация капли достигает вершины. Она вытягивается в некий острый конус. При увеличении это хорошо видно. Довольно любопытный эффект.


В принципе сборка готова и на ее поверхности можно наблюдать треки заряженных частиц вызванные полураспадом различных радиоактивных элементов. Как два пальца скажите вы! Но вот тут то и открываются самые интересные моменты в этом всем повествовании...

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Кратко пройдемся по местам, на которых можно поскользнутся и упасть.


Элементы Пельтье. Они не так просты как кажутся с первого взгляда. Это в основном относится к верхним модулям TEC1-12706 в данном бутерброде. Так они работают вне своего рабочего режима по напряжению (5 Вольт вместо 12 Вольт), их итоговая температура будет значительно отличатся друг от друга. Отмечу что все элементы с одной партии, с одного завода и с одного конвейера.


Вот простой показательный пример. Пирометр показывает на самом слабом элементе минус 9.5 градусов, а на самом сильном почти 23 градуса. Разница в 13 градусов. Были мысли что этот эффект связан с системой охлаждения, так как в начале вода проходит через первую сборку теплообменника, а потом попадает во вторую. Но нет, замена шлангов местами ни к чему хорошему не привели.


И как теперь быть?! Да никак. Одеваемся и выдвигаемся за новыми белыми квадратами. Повезло, что магазин под боком. В итоге пришлось отбирать четыре элемента из восьми для достижения почти одинаковых температур на поверхностях. Разница вышла в пару градусов.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Смотровая камера. Её назначение многозадачное: предотвратить теплообмен охладителя с окружающей средой, не допустить попадания внешних воздушных потоков, создать замкнутое пространство для циркуляции паров спирта и обеспечить беспрепятственный зрительный контакт с испытуемым образцом внутри камеры.


Найти такой пластиковый контейнер оказалось не просто. Требование к нему - это хорошая прозрачность. Несмотря на всю аккуратность и старания во избежание возможных царапин, подвох пришел оттуда, откуда его меньше всего ждали. Полиэтиленовый одноразовый пакет в котором находился контейнер, царапал поверхность как наждачка при каждом касании пальцами. Естественно это никуда не годится, так как восстановить поверхность уже нереально.


Плюс такой коробки - это красивый вид, минус - съемка возможна только в дневное время при правильном освещении. Во время работы все следы пальцев, царапин, неравномерности стенок пластика и прочий перечень минусов дадут о себе знать. Наблюдение за распадами сверху, вообще не представляется возможным из-за катаракты крышки пищевого контейнера.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Выход - заказать подобие стеклянного аквариума нужного размера. Подручными средствами убираем все дефекты, чистим, моем, полируем и в итоге получаем довольно приличную камеру. Внешние размеры стенок которой 10 на 10 см и высотой 12 см.


На одной из сторон куба можно наблюдать сантиметровый технологический вырез в верхней части, он заранее предусмотрен для установки подсветки. Реализована она на семи сверхъярких белых светодиодах диаметром 3 мм, которые вставлены в пластиковую основу. Смоделирована она в SolidWorks и распечатана на 3D принтере.


Козырек изначально не предусматривался, но он необходим для того, чтобы прямой свет не попадал в объектив видеокамеры. Пересвеченный кадр на фоне наблюдаемых распадов с большой вероятностью будет несмотрибельным.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Дальше алмазной коронкой нужно высверлить в стекле два отверстия по бокам в верхней части камеры. Делается это с помощью дрели, высоких оборотах и добавлением воды. Стекло может нагреться в месте трения и треснуть. Сейчас нам это меньше всего нужно.


С внутренней стороны на местах отверстий клеем пористую губку. Она представляет собой отрезок твердой абразивной стороны кухонной мочалки для мытья посуды. Фасон на любой вкус и цвет. В дальнейшем она будет пропитываться спиртом и служить источником тех самых паров, которые будут конденсироваться на дне камеры. Через отверстия удобно дозаправлять камеру спиртом во время работы.


Казалось бы, мы выполнили основную работу и теперь можно запускать установку, наблюдая за распадами радиоактивных источников. Да, ноооо ... Нет!

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Для качественного наблюдения за треками нужно выполнить один важный пункт. А именно подать высокое напряжения и зарядить положительным потенциалом внутренний объем камеры. Для этого делается квадратная рамка внутри и выводиться наружу контакт через заранее проделанные отверстия. Рамка сделана из тонкого медного провода взятого из жил витой пары.


Вот простой пример влияния высокого напряжения на работу камеры. Она вышла на режим и работает довольно продолжительное время, но внутри не видно никаких распадов. Подаем высокое напряжение, а внутри что то пыхает и через пару секунд довольно отчетливо виден природный радиационный фон. Куча мелких частиц попадает в конденсационное облако и оставляет свой след. Этот эффект похож на самолет который пролетел высоко в небе. Самолет мы невидим, а облако пара за ним может тянутся на много километров показывая траекторию полета.


В качестве источника высокого напряжения во время проведения экспериментов можно использовать промышленные блоки  БВ9-1.5, но вряд ли вы его найдете в свободной продаже.

В паспорте к устройству имеется электрическая принципиальная схема, она построена на базе простого двухтактного генератора с обратной связью. Попробуем повторить что-то подобное в более современном исполнении.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

На просторах всемирной паутины давно гуляют схемы распространенных ZVS генераторов, они проверены временем и не требую никакой особой настройки. Схему такого устройства и Gerber файлы платы можете скачать тут. Для сборки тут нужен всего десяток деталей которые легко помещаются в одной руке. Самыми дорогими среди них являются силовые транзисторы,

в данном случае это IRFP250 или IRFP260, тут все зависит от входного напряжения с которым вы собираетесь работать. Конденсаторы взял марки MKPH 0.33 микрофарада, их используют в индукционных плитах.


Пару часов работы в программе EasyEDA и на выходе получаем компактное устройство с размещением всех элементов. Так как не все умеют травить печатные платы их производство за символическую сумму можно заказать в Китае.


Для сборки, схема не нужна, так как на маске указано где и как размещаются все компоненты. Перед установкой транзисторов на радиатор их желательно смазать термопастой, но как покажет дальнейшая практика, нагрева при работе совсем не будет. В результате всех манипуляция у нас получился мощный, компактный, двухтактный ZVS генератор. Второе название Push-pull. С его помощью можно вытягивать длинные горячие дуги из строчных трансформаторов отечественных телевизоров.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Прежде чем перейти к следующей части, нужно намотать трансформатор. Маркировка ТВС-110. Снимает первичную катушку и вместо нее мотаем толстым проводом 2 обмотки по 5 витков с отводом от середины. При правильной сборке высоковольтного генератора его работа будет выгладить так. При зажигании дуги ток потребления будет порядка 2 Ампер при напряжении питания 12 вольт. По мере увеличения дуги ток потребления будет расти вплоть до 10 Ампер. Дуга при этом будет толстая и белая. Трогать ее пальцами не нужно! Подключив на выход строчника умножитель ун9/27, можно получать высокие напряжения вплоть до много десятков Киловольт. Выходное напряжение тут напрямую зависит от входного. Работа генератора начинается от напряжения 8 вольт и выше.


Для ленивых. Чтобы не строить огород можно использовать строчник типа ТДКС от более современных телевизоров. Там внутри уже имеется умножитель напряжения. Недостаток -  выходной ток, у ТДКС он очень мал.


Теперь рассмотрим ситуацию что вы все собрали, но дуга при этом вышла тонкая, синяя и в общем никакая. Это признак неправильно намотанной первичной обмотки. Важно соблюдать направление намотки в одну сторону. Если намотать неправильно, то такой режим работы даже на холостом ходу приведет к чрезмерному потреблению тока. Дроссель по питанию, транзисторы и феррит будут нагреваться до немыслимых температур, больше сотни градусов. Из дорожек платы с большой вероятностью пойдет дым, а изоляция провода первичной обмотки превратится в сыр от перегрева. С этим разобрались.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

После сборки схемы на выходе умножителя у нас имеется высокое напряжение. Его необходимо подать на рамку из медного провода в верхней части камеры Вильсона.


На что оно влияет?! Так как источник ионизирующего излучения в камере действует непрерывно, в скором времени внутри образуется много ионов в процессе радиоактивного распада источника, а перенасыщенный пар спирта конденсируется на них создавая туман, который мешает визуальному наблюдению за распадами. Положительный заряд высоковольтного генератора притягивает лишние ионы, улучшая картину наблюдаемого процесса.


Интересный эффект получает в момент включения высоковольтного генератора. Внутри камеры образуется некий взрыв, природа которого напоминает работу атомного оружия с эпицентром от центра. После этого, невидимые треки обретают тонкий игольчатый характер, который довольно легко и просто наблюдать и изучать в дальнейшем. Благодарю за объяснение этого эффекта Женю Соловьева и Артема Беккереля.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

У нас все готово к запуску. В процессе работы элементы Пельте будут сильно нагреваться и их нужно качественно охлаждать. С этим нам поможет холодная вода. Примерно 5 литров охлаждаем в холодильнике, а все остальное замораживается в бутылках в морозильнике.

Тут мне отлично пригодились бутылки с под пива, двойная польза так сказать.


Погружной насос размещаем с одной стороны этого ледяного бассейна, а с другой будет шланг через который выходит отобравшая тепло у системы вода. Она пройдя весь путь через ледяные бутылки вернется обратно к насосу и процесс повторится, пока в бутылках не растает весь лед.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Время заправить систему благородной жидкостью. В камере использован этиловый спирт из аптеки. Использовать изопропанол многие не рекомендуют, так как его пары вступают в реакцию с различными пластиками, что в результате может привести к разным непредвиденным ситуациям в процессе работы. Сам не проверял.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

И так, настал тот самый момент, ради которого мы все здесь собрались. Включаем установку. Зажигается подсветка и насос начинает перекачивать воду по системе охлаждения. Камера выходит на режим в течении 40 секунд при условии что температура воды будет порядка пяти градусов.


Из-за большого потока ионизирующего излучения спирт не успевает конденсироваться на треках, что приводит к непонятному слою тумана в центральной части источника. Высоковольтное напряжение генератора избавится от этого эффекта не помогает. На верхах видим одинокие следы самых сильных частиц, которые смогли пролететь дальше всех. Если в камере альфа источник, то уменьшить его поток можно с помощью фольги и проделанного в ней отверстии. Так картина выглядит намного красивей.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Самое удивительное в этом всем процессе, это наблюдение за распадами обычного природного фона. Их оказывается так много, что и представить трудно. Десятки различных событий ежесекундно регистрируется в камере.


Тонкие кривые треки - это следы электронов (бета излучение). Толстые жирные треки - это альфа частицы (ядра гелия). Что касается гамма-излучения, говорят что камера не способна его зарегистрировать.


Только хотел это проверить, как произошло что-то странное. Один элемент Пельтье перестал работать. Нижний 12 Вольтовый модуль в бутерброде просто взял вышел из строя на ровном месте. Пришлось разбирать установку, разбираться в чем проблема и ехать в магазин за новым элементом.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Сейчас нам нужно достать радиоактивные источники. Желательно такие, чтобы вас потом в места не столь отдаленные не заперли. В этом нам поможет Алиэкспрес.


Это ионизационная камера для дымоизвещателя, в нем содержится америций - 241. Альфа источник. Чувствительный слюдяной датчик Радиаскан 701 со снятой крышкой фильтра, показывает примерно 7.7 Миллирентген условно.


При достижении температуры ниже 35-40 градусов, спирт становится достаточно пересыщенным чтобы в нем можно было наблюдать треки заряженных частиц. В центральной части сейчас ничего не видно, пресыщенность пара в этом месте пропадает из-за большой интенсивностью источника ионизирующего излучения. Вся картина напоминает перо павлина, которое дает более 30.000 тысяч распадов на сантиметр квадратный в минуту. На сколько больше на знаю, так как Радиаскан 701 при таком измерении уходит в зашкал.


Физика возникновения треков связана с тем, что ионизирующая частица на своем пути оставляет след Ионов, связанных с столкновением альфа частицы или электронов с молекулами того газа что находится в камере. Образовавшиеся Ионы в итоге выполняют роль центров конденсации пересыщенного спирта. Весь процесс трекообразования наблюдается примерно на уровне 3 миллиметров над уровнем охлаждающей поверхности. Все просто.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Ториевые электроды для сварки WT-20 с двухпроцентным содержания радиоактивного оксида тория - 232. Он альфа-радиоактивен с периодом полураспада всего лишь 14,05 млрд лет. Треки возникающие при распаде тория длинные и красивые и в редких случаях частица может пролететь через всю камеру. Едем дальше...

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Оксид тория как и в случае урановых пуговиц добавляют при производстве стекла. Китайцы на алиэкспресс торгуют так называемыми скалярными медальонами, которые якобы наделяю вас какой-то положительной энергией. Медальон тоже светится в ультрафиолете и максимум на что способен это ионизировать ваши клетки в организме, вызывая их преждевременную гибель. Распады радиоактивного тория на мой взгляд самые красивые для визуального наблюдения.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Десерт программы. Рентгеновская установка на советском кенотроне 2Ц2С. Год выпуска 1965. Если подать на него достаточно высокое напряжение, эта радиолампа может служить источником рентгеновского излучения. При этом внутри ее стеклянного баллона можно наблюдать красивое голубое свечение вызванное влиянием высокого напряжения. При сильных уровнях рентгена стеклянный баллон начинает светиться зеленым светом вызванным тормозным излучением. Явление красивое, но рекомендую наблюдать его только на экранах ваших мониторов.


Медленно поднимаем анодное напряжение на лампе и в какой то момент все дно камеры покрывается мелкими точками, вызванными низкоэнергетическим рентгеном. Чем выше энергия частицы, тем меньше ее ионизирующая способность. В какой то момент энергия излучения вырастает и взаимодействие пропадает. Видны только фоновые треки, при этом уровни на 40 сантиметрах от кенотрона достигают 5 Миллирентген.


Из практики. На грани пробоя высоким напряжением такая трубка дает больше одного Рентгена на расстоянии 30 сантиметров. Вот такие интересные опыты у нас получились. Всё это и многое другое вы можете видеть на нашей странице инстаграмме. Там всегда выходят свежие новости.

По следам горячих частиц. Камера Вильсона Камера вильсона, Hamster Time, Радиация, Физика, Наука, Уран, Торий, Длиннопост, Видео

Для справки. Съемка данного выпуска заняла почти 3 месяца. Стоимость данной камеры Вильсона со всеми непредвиденными расходами обошлась примерно в 150 баксов. Сюда также включены блоки питания и токоизмерительные клещи, которыми мы измеряли ток. Зная все нюансы и тонкости в этом ремесле, вы без труда сможете собрать такую установку дома и с интересом наблюдать за явлениями которые обычно не видны невооруженному глазу. Теперь вы знаете как выглядит радиация и с чем ее едят.


Как гласит Японская мудрость:
Быстро - это медленно, но без перерывов.

Архив с гербер-файлами и прочими полезностями

Наш Instagram

Показать полностью 23 1
59

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах

Вещает НПО ДУСТХИМХАБРПРОМ! Сегодня мы поговорим о дусте, как об основном инсектициде 20го века! Сотрудники ДУСТХИМА вот уже продолжительное время изучают свойство молекулы дуста

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

Дуст, он же трихлорметилди(п-хлорфенил)метан — инсектицид, применяемый против комаров, вредителей хлопка, соевых бобов, арахиса. Одно из немногих действительно эффективных средств против саранчи. Запрещён для применения во многих странах из-за того, что способен накапливаться в организме животных, человека.

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

Широко распространённое бытовое название ДДТ — «дуст» (дуст - это препаративная форма, а не само действующее вещество)

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

ДДТ (C14H9Cl5) — это классический пример инсектицида. По форме ДДТ представляет собой белое кристаллическое вещество, не имеющее вкуса и почти без запаха

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

ДДТ — это исключительно эффективный и очень простой в получении инсектицид. Его получают конденсацией хлорбензола (C6H5Cl) с хлоралем (Cl3CCHO) в концентрированной серной кислоте (H2SO4)

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

ДДТ является инсектицидом наружного действия, то есть вызывающим смерть при внешнем контакте; он поражает нервную систему насекомого. О степени его токсичности можно судить по тому, что личинки мух гибнут при попадании на поверхность их тела менее одной миллионной миллиграмма ДДТ

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

ДДТ обладает высокой устойчивостью к разложению: ни высокая температура, ни ферменты, занятые обезвреживанием чужеродных веществ, ни свет не способны оказать на процесс разложения ДДТ сколько-нибудь заметного эффекта. В результате, попадая в окружающую среду, ДДТ так или иначе попадает в пищевую цепь. Обращаясь в ней, ДДТ способен накапливаться в значительных количествах сначала в растениях, а затем и в теплокровных животных, в частности, в человеческом организме

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

В целом механизм воздействия ДДТ на окружающую среду можно представить следующим образом. В ходе применения ДДТ неизбежно попадает в пищевую цепь. После чего он не нейтрализуется, распадаясь на безвредные вещества, а наоборот, начинает циркулировать, накапливаясь в организмах живых существ. Помимо этого, ДДТ обладает токсическим воздействием на живые организмы разных уровней пищевой цепи, которое в ряде случаев неизбежно либо оказывает подавляющие действие на жизненно важные функции, либо влечёт смерть живого организма

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

Исследование, которое проводилось сотрудниками школы общественного здоровья Колумбийского университета на протяжении шестидесяти лет, показало, что спустя 40 лет после воздействия ДДТ у женщин развиваются симптомы рака молочной железы. Выяснилось, что все женщины, которые так или иначе подверглись воздействию ДДТ в высокой концентрации, сталкивались впоследствии с раком молочной железы

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост

В январе 1944 года с помощью ДДТ была предотвращена эпидемия тифа в Неаполе. Помимо эффективности ДДТ против тифа, обнаружилась относительная безвредность этого инсектицида: 1,3 миллиона человек были опрысканы примерно 15-граммовой дозой с 5%-м содержанием «дуста», и не было зафиксировано никаких пагубных эффектов для людей, кроме нескольких случаев кожных раздражений. Это первая зимняя эпидемия тифа, переносимого  вшами, которую удалось остановить. Значительные успехи ДДТ в борьбе с тифом были затем достигнуты в Египте, Мексике, Колумбии и Гватемале

ДУСТХИМХАБРПРОМ о инсектицидах Дустхимхабрпром, Химия, ДДТ, Органика, Синтез, Дуст, Длиннопост
Показать полностью 9
92

Тонкослойная хроматография для не-специалистов

Вероятно, все из нас видели (хотя бы на фотографии) тест на беременность. Надеюсь, никому не приходилось встречаться с тест-полосками на наркотики_или проваливать допинг-тесты. И, скорее всего, все читали или смотрели экранизацию “Двенадцати стульев”, где Ипполит Матвеевич Воробьянинов, желая получить «радикальный черный цвет» волос, остался с шевелюрой всех цветов радуги, которую пришлось в итоге сбрить.
Удивительно, но процессы, которые лежат в основе всех примеров – одни и те же. На этих же процессах основан один из очень распространенных методов разделения и определения веществ – так называемая тонкослойная хроматография. Термин тонкослойная» всего лишь означает, что она проводится на слое_толщиной в миллиметр (по сравнению с объемной хроматографией, где толщина вещества-основы может составлять до сантиметра), а вот о том, что же такое «хроматография», стоит рассказать подробнее. В 1903 году русский ученый Михаил Цвет представил на суд ученых новый способ разделения веществ, из которых состоит хлорофилл – зеленый краситель в листьях – и назвал его «цветописью» или хроматографией. Забавное совпадение: человек_по фамилии Цвет работает с красителями и называет новый метод почти в свою честь. Основан этот метод был на отличиях в силах взаимодействия разных молекул с веществом-основой. В качестве последнего в опытах Цвета выступал мел, но сейчас чаще всего используют силикагель (маленькие шарики, которые можно найти в пакетиках с обувью при покупке) или оксид алюминия. Цвет засыпал мелкий порошок мела в вертикальную стеклянную трубку, утрамбовал его, осторожно залил водой (так, чтобы весь мел намок, но не «поплыл») и сверху залил немного раствора хлорофилла. Далее он добавлял воду, а ее избыток вытекал снизу. Постепенно зеленая полоска продвигалась вниз и разделялась на три – светло-зеленую, темно-зеленую и желтоватую. Когда каждая из полосок оказывалась внизу трубки, экспериментатор собирал вытекающую жидкость в отдельный стакан. Оказалось, что хлорофилл состоит из трех разных веществ –их потом назвали хлорофилл А, хлорофилл Б и лютеин. Именно из-за насыщенности цветов метод получит такое название. Почти сразу ученые поняли, что таким образом можно разделять и другие вещества. Сначала опыты ставились на смесях красителей, чтобы было проще определять, когда следует собирать вытекающую жидкость, потом научились работать и с бесцветными веществами, подсвечивая трубку ультрафиолетом, или добавляя реагенты, которые окрашивали соединения. Далее оказалось, что вместо воды можно использовать другие жидкости, и тогда список разделяемых веществ значительно увеличился. С дальнейшим развитием техники научились разделять газы, здесь в качестве жидкости используются азот или благородные газы, а длина трубки может достигать целых 150 м, поэтому ее нужно сворачивают в кольцо. Этот метод стал незаменимым помощником химиков-органиков для очистки получаемого вещества, потому что особенностью органического синтеза является огромное количество разных примесей, и выделение продукта та еще задача; биохимиков, так как один из видов хроматографии – почти единственный способ разделения белков; и химиков-криминалистов для определения состава чернил и доказательства подлинности документа или, например, определения состава наркотических смесей
Вернемся именно к тонкослойной хроматографии – ее можно провести очень быстро (до получаса – обычное время такого анализа, по сравнению с несколькими часами обычной хроматографии), прямо на месте (из оборудования – пластинка с силикагелем, стаканчик с жидкостью и пипетка, а не огромные установки, как для разделения газов) и без химического образования – нужно лишь капнуть образец на край пластинки и аккуратно поставить ее в стакан. За нас все сделают капиллярные силы – растворитель сам будет подниматься вверх. В конце нужно либо опустить пластинку в раствор-проявитель, либо, если вещества с самого начала были цветными, просто посмотреть на нее. Обычно на пластинку ставят две точки – образец (смесь веществ, в которой надо определить наличие чего-либо) и чистое вещество, которое мы ищем. Если на хроматограмме (так называется итоговая картина) образца окажется пятнышко на том же месте, где и на хроматограмме чистого вещества – значит, оно есть в смеси. Все очень просто и доступно даже ребенку. Кстати о детях – если в качестве пластинки использовать прямоугольный или круглый кусочек рыхлой бумаги (в идеале – фильтровальной), то можно разделить пигменты в черном фломастере. Оказывается, черный цвет – это смесь многих цветов, а не единый пигмент. Этот опыт хотя и очень простой, но и очень красивый. При возможности настоятельно рекомендую попробовать! В случае же Кисы Воробьянинова в качестве пластинки выступили его волосы (разные вещества в краске для волос по-разному осели на волосах), и при смывании произошло их разделение. Нерешенным вопросом остались тесты на беременность, допинг и наркотики. Тут тоже все просто – на эти полоски нанесены вещества, которые проявляют окраску только при наличии наркотиков, допинга или гормона ХКЧ (его количество у беременных гораздо больше) в моче. Аналогично, кстати, работают тест-полоски на сифилис, вирус иммунодефицита человека и даже на наличие в образце крови (это очень важно для криминалистов). И, естественно, тест-полоски на коронавирус, если такие появятся в широком доступе, будут основаны именно на продвижении вещества по полоске за счет капиллярных сил.
Вот и получается, что событие, которое было описано в 1928 году, детские эксперименты и современные экспресс-тесты основаны на одном физико-химическом процессе.

Показать полностью
193

Термодинамическое обоснование кошки

ATTENTION! Пост написан в духе "я и моя сраная кошка" и содержит критическое число фотографий одной и той же животины!

Вот представь, друг, что есть у тебя котик.

Термодинамическое обоснование кошки Трехцветная кошка, Химия, Физика, Термодинамика, Кот, Бред, Длиннопост, Коты это жидкость

Обычный котик, шерстяной, ласковый, ленивый. Но что он такое на самом деле?


Много раз мы замечали, что котики очень любят коробки, тазики, ямки и другие ограниченные пространства, а если таковых нет и с боков котик ничем не ограничен, то он начинает течь:

/Кошка заполняет расщелину рельефа/ /Разлитая кошка стекает с подоконника/

Термодинамическое обоснование кошки Трехцветная кошка, Химия, Физика, Термодинамика, Кот, Бред, Длиннопост, Коты это жидкость

Вроде бы очевидно, что котик это жидкость! Однако, мы также много раз замечали, что с появлением котика в квартире он стремится занять весь доступный объем, а ведь так ведут себя газы:


/Следовые количества кошки в различных точках объема комнаты/

Термодинамическое обоснование кошки Трехцветная кошка, Химия, Физика, Термодинамика, Кот, Бред, Длиннопост, Коты это жидкость

Замечая, что при всем при этом котик теплый, мы можем сделать предположение: котик кипит! И будем неправы. Ведь мы можем взять котика на руки и он не разлетится на много маленьких котят, а значит он твердый.

Быть твердым, жидким и газообразным что угодно на свете может быть только в одной ситуации: при нахождении в тройной точке! Давайте посмотрим, как это выглядит:


/Диаграмма состояния кошки/

Термодинамическое обоснование кошки Трехцветная кошка, Химия, Физика, Термодинамика, Кот, Бред, Длиннопост, Коты это жидкость

График наглядно демонстрирует, что при нахождении в этом месте котик находится под давлением, ведь состояние такое очень нестабильно. Но кто вообще может надавить на котика? Это же грешно, честное слово.


Взглянем снова на живот животины: он круглый, упругий и пушистый, но третье неважно.

Термодинамическое обоснование кошки Трехцветная кошка, Химия, Физика, Термодинамика, Кот, Бред, Длиннопост, Коты это жидкость

При этом, мы знаем, что живот котика меняется в размерах в зависимости от количества потребленного корма - вуаля! Давление действует на котика не извне, а изнутри! Котик замкнут сам в себе (подтверждено наблюдениями), котик наполнен кормом и оттого создавшееся давление разогревает его и удерживает в уникальном термодинамическом состоянии.

Ня!


З.Ы. А ещё котики, в отличие от нас, умеют производить витамин С и богаты им. Но кому вообще придет в голову кушать котиков?

З.З.Ы. /гетерогенная смесь двух кошек, черная и трехцветная фазы разделены/

Термодинамическое обоснование кошки Трехцветная кошка, Химия, Физика, Термодинамика, Кот, Бред, Длиннопост, Коты это жидкость

З.З.З.Ы. Кошки девушки, бред мой, снимал на респиратор.

Показать полностью 5
4415

Неудержимый гелий

При охлаждении гелия до температуры ниже  -271 С, он начинает просачиваться сквозь стенки  сосуда. В данном случае, толща сосуда имеет поры в 1 микрон (одна тысячная миллиметра).

К посту есть вопросы #comment_167645352

5003

Ответ на пост «Радиоактивная баночка» 

Увидел пост, почитал в комментариях какие-то споры про точки на фото. Вспомнил, что на работе как-то пробовал снимать рентгеновское излучение на телефон) Вот, выкладываю видео, мощность дозы там чудовищная, десятки рентген в секунду. Точек в избытке на каждом кадре)

65

ДУСТХИМ и спектры химических элементов

Простые и эластичные цветные линии описывают очень сложные математические формулы физических законов физики электронов. Какая простота заключена в спектре элемента. Его свет! Гармония в чистом виде!

Излучение световых волн атомами происходит следующим образом. Получая энергию извне, например, при столкновениях с другими атомами, атом переходит в возбужденное состояние. Это состояние имеет малое время жизни, поэтому вскоре атом переходит в состояние с более низкой энергией, излучая при этом квант света (фотон), энергия которого равна разности энергий тех состояний, между которыми происходит квантовый переход.

При пропускании такого света через призму или дифракционную решетку будет наблюдаться не сплошной спектр типа радуги, а линейчатый, состоящий из отдельных цветных линий с частотами на темном фоне. На опыте линейчатые спектры дают нагретые 1-атомные газы, атомы которых почти не взаимодействуют друг с другом, и поэтому спектры излучения отдельных атомов не искажаются вследствие взаимодействия.

На фото запечатлены линии ксенона

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост

Спектр дейтерия из лампы ДДС-30

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост

Газ неон

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост

Так выглядит стронций

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост

А это ртуть

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост

Уран из оптики ЗС-7

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост

И всем знакомый спектр с школьных времен - спектр натрия

ДУСТХИМ и спектры химических элементов Дустхимхабрпром, Химия, Физика, Уран, Наука, Свет, Спектр, Научпоп, Длиннопост
Показать полностью 6
178

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2

Продолжение стенограммы выступления Владимира Петрова на Форуме «Ученые против мифов-11» 19 октября 2019 года


Первая часть

Видеозапись выступления

Следующий миф, который распространён даже среди специалистов. Если специалиста спросить, какой цвет у радиации, он обязательно скажет: зелёный. Миф непонятно откуда возник.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Скорее всего, он возник из-за того, что соли урана (просто как химического элемента) под действием ультрафиолета светятся зелёным светом. А все знают, что уран радиоактивен, и, видимо, складывается вот эта картинка, что раз уран радиоактивен и он светится зелёным светом — значит, излучение радиоактивное имеет зелёный цвет. Но на самом деле это не так. Потому что есть и просто краски-люминофоры, которые светятся, если их облучить ультрафиолетом. То есть сам по себе уран (если это шестивалентный уран) — он жёлтого цвета и не светится абсолютно. Но если поставить ультрафиолетовую лампу, то он начинает светиться зелёным светом — так же, как и люминофоры, если им дать некоторое возбуждение. А ионизирующее излучение — это сильный возбудитель не только для радиофобов, но и для люминофорных красок, то есть они начинают светиться. И зачастую цвет люминофоров, который использовался, был зелёным. Видимо, сочетание этих факторов породило в мозгу у населения, у любителей каких-то странных теорий, такое представление, что само ионизирующее излучение обладает определённым цветом.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

На самом деле ионизирующее излучение увидеть нельзя, и если уж говорить про цвета ионизирующего излучения, то скорее уж можно говорить о синем цвете. Который возникает за счет эффекта Черенкова-Вавилова в воде, когда сквозь толщу воды пролетают высокоэнергетические электроны. То есть, например, когда ядерный реактор работает, то если посмотреть на воду, которая его окружает, то она будет действительно светиться голубоватым светом. Но, опять же, это не цвет самой радиации, а это спектры видимого излучения, которые возникают при пролёте через воду. Сама радиация цвета не имеет, и чтобы её зафиксировать, нужны специальные приборы, специальное оборудование, которое в быту обычно всё-таки не используется. Ещё раз: радиацию мы не видим, она не зелёная, и нужно использовать специальное оборудование, чтобы зафиксировать ионизирующее излучение.

И зачастую можно прочитать, что “купите наши радиометры, дозиметры — и вы точно будете уверены в безопасности ваших продуктов”. Это не совсем так.

Действительно, с помощью бытового дозиметра можно зафиксировать высокое излучение, гамма-излучение от продуктов или на местности. Некоторые радиометры позволяют увидеть высокое значение удельной бета-активности, то есть когда бета-частица излучает. Но они ничего не скажут, если у вас продукты загрязнены какими-то альфа-излучателями. Для того чтобы определить содержание таких альфа-излучателей, необходимо проводить сложные процедуры пробоподготовки, использовать специальное оборудование и так далее. Опять же, дозиметры такие, бытовые радиометры — они хороши тем, что могут сказать, что вот уже пора бежать. То есть единственное их предназначение — сказать, что пора текать, больше смысла их использовать особо нет.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Следующий миф — о том, что Чернобыль вообще всё загрязнил, всю планету. И действительно, Чернобыль — это страшная трагедия, страшная катастрофа, имевшая воздействие практически на всю планету. Но насколько велико значение Чернобыля?

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

На самом деле до Чернобыля были те же ядерные взрывы. И величина радиоактивности, которая была выброшена в результате испытаний ядерных зарядов на самом деле гораздо больше.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Здесь на картинке приведено, что, по оценкам, радиоактивность, которая выброшена в результате Чернобыля, — около 100 ПБк. А вот за счёт ядерных взрывов глобальные выпадения составляют около 956 ПБк, то есть на порядок больше. Ну и Фукусима тоже внесла свой вклад, конечно. Но если мы сравним это вообще с содержанием природных радионуклидов на нашей планете, то мы увидим, что на 3-4 порядка (и даже больше: на 6 порядков) величины содержания естественных радионуклидов больше в природе, чем вот эти выброшенные техногенные радионуклиды. Именно поэтому — я показывал диаграмму вклада излучения в дозу, которая формируется у населения — всего лишь 0,1 процента относится к техногенным радионуклидам. Это, конечно, не умаляет того, что авария страшная и так далее. Но, опять же, на сегодняшний день разводить по этому поводу истерию не стоит.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Ну и последний миф, который я хотел бы разобрать. О том, что в Россию везут радиоактивные отходы со всего мира, Россию превращают в ядерный могильник и так далее.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Очень часто можно на разных сайтах различных организаций видеть такие заголовки, комментарии экспертов, опять же.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

На самом деле это не так, и ввоз в Россию радиоактивных отходов запрещён законодательно, преследуется уголовно. И на этот счёт есть два федеральных закона: один об охране окружающей среды, а другой непосредственно об обращении с радиоактивными отходами.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Почему же возникают такие мифы? Дело в том, что законодательно в Россию разрешён ввоз отработавшего ядерного топлива. И, видимо, вот здесь возникает недопонимание. Ведь, что такое — опять же, на бытовом уровне [понимания] — отработавшее ядерное топливо? Кажется, что это мусор, оно всё, отработало, его надо только утилизировать, выкинуть — и всё. На самом деле это не так. Отработавшее ядерное топливо можно переработать, извлечь из него ценные компоненты, которые можно использовать заново при производстве свежего ядерного топлива. А вот радиоактивные отходы — это то, что дальше использовать уже никак нельзя, их нельзя ни переработать, ни выделить какие-то ценные компоненты, ничего. Их осталось только захоронить. И, видимо, вот из-за вот этого непонимания терминологии “отработавшее ядерное топливо”/ “радиоактивные отходы” возникают все эти мифы. Ну и радиоактивные отходы — у них есть сложная классификация. Мы её не будем сейчас подробно изучать, остановимся только на одном аспекте. Когда мы говорим о содержании радиоактивных веществ в каком-то материале (тех же радиоактивных отходах), то мы сравниваем содержание этих радиоактивных веществ с уровнями, установленными законодательно, когда мы уже считаем это радиоактивными отходами или не считаем радиоактивными отходами. Для альфа-излучающих радионуклидов эта величина составляет 1 кБк/кг.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Опять же, если из статьи взять цифры, которые есть, то можно пересчитать, насколько превышает [допустимые] значения содержание природных радионуклидов в грунте возле Коломенского. И журналисты пишут, что это в 12 раз больше уровня, необходимого для отнесения к радиоактивным отходам. На самом деле этот уровень равен 1 кБк, когда мы не знаем, какие альфа-излучающие радионуклиды там находятся: это может быть плутоний, а может быть уран — мы не знаем. Но тут-то мы знаем, и мы можем пересчитать удельные активности разрешённые этих радионуклидов. И мы увидим, что это превышение уже не в 12 раз, а только в 4. Это всё равно превышение, конечно, но цифры уже становятся чуть ближе к границе. Да и опять же, когда журналисты пишут об этом, они пишут, что это в 12 раз больше отнесения к радиоактивным отходам, при этом упуская, что это очень низкоактивные отходы. Опять же некоторая окраска другая, когда мы говорим, что это радиоактивные отходы — или это очень низкорадиоактивные отходы, которые вообще на границе находятся: отходы это или не отходы.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Так что, если кратко подводить итоги: да, нам нужно учиться разбираться в цифрах и понятиях, это очень важно. Надо понимать, что естественный радиационный фон окружает нас постоянно и в некоторых местах, где проживают люди, он может быть в сотни раз больше, чем в нашей любимой Москве. Человек, облучившись сам, не становится источником радиоактивного излучения или загрязнения. Ни алкоголь, ни йод вам не помогут при обычном радиационном загрязнении. Сама по себе радиация, опять же, не светится, я повторюсь: никакого зелёного или голубого цвета. Свет этот может быть только результатом взаимодействия с красками или с водой, как я показывал. Ну и авария на ЧАЭС — это, конечно, страшная трагедия, но в настоящий момент истерию уже по этому поводу разводить бессмысленно. Радиоактивные отходы не завозятся в Россию, не надо путать это с отработавшим ядерным топливом. Ну и в конце про сериал «Чернобыль»: это, конечно, прекрасный художественный фильм, но содержит очень много фактических ошибок. То есть ссылаться на сериал «Чернобыль» как на некий источник правды: «там так-то произошло» — не стоит.

Ну и в конце я хотел бы сказать, что помимо радиоактивного загрязнения у нас есть много других загрязнений. Поэтому давайте учиться правильно относиться к нашей планете, перерабатывать мусор, сортировать его и так далее. В общем, будем убираться на нашей планете, а за контролем радиационной обстановки следят очень и очень много серьёзных организаций. Спасибо за внимание!

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Александр Соколов: Хотелось бы увидеть результаты онлайн-голосования, как проголосовали наши зрители. Давайте посмотрим.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

Вы смотрите, я так понимаю, 45% ответили правильно, это радует. А сейчас вопрос эксперта. И задавать его будет Михаил Ожован, доктор физ.-мат. наук, эксперт МАГАТЭ, профессор университета Шеффилда (Великобритания). Пожалуйста, включите видео с вопросом.


Михаил Ожован: Приветствую всех участников форума! Владимир Геннадьевич, спасибо большое за очень интересный материал. Скажите, пожалуйста, миф об импорте радиоактивных отходов — насколько это распространённое явление, озабочены ли в других странах люди такого рода сказками, которыми их пытаются пугать или играть на каких-то чувствах? Спасибо.


Владимир Петров: Спасибо за вопрос. Конечно, во всех странах есть организации, которые фиксируют опасность ионизирующего излучения. Но если мы возьмём страны, где радиоактивные отходы перерабатывают, их захоранивают. В частности мы рассмотрим Великобританию: там ввоз радиоактивных отходов из других стран разрешён — более того, это приносит очень неплохую прибыль. Даже Великобритания, то есть даже страна с относительно небольшой территорией, умеет грамотно воспользоваться технологиями, которые есть на настоящий момент, принимать радиоактивные отходы на безопасное хранение и иметь с этого профит. У нас в стране пока такого нет, к сожалению. Так что у нас, я так скажу, уровень истерии по поводу радиоактивных отходов гораздо выше, чем в других странах.


Александр Соколов: Вопрос делегата. Правда ли, что угольные электростанции выбрасывают в окружающую среду в 100-300 раз больше радиации, чем атомные?


Владимир Петров: Да, это действительно так. То есть атомные электростанции не выбрасывают радиоактивные вещества вообще. Единственное, что они могут выбрасывать, — это только благородные радиоактивные газы с очень коротким периодом полураспада. Радиационный фон, кстати, онлайн можно посмотреть, есть сайт, сейчас не помню его ссылку. Там есть фон радиационный вокруг каждой атомной электростанции и вообще по России — и мы увидим, что он не превышает фона любых других окрестностей, во-первых. А почему угольные станции вдруг выбрасывают радиоактивные загрязнения? Да потому, что природные радионуклиды содержатся во всём, в том числе и в угле. И когда уголь сгорает, то объём его уменьшается, а радиоактивные вещества никуда не деваются, они не сгорают — тот же уран, радий. Они остаются в этой золе, и зола с дымом распространяется по окружающей территории. Именно за счёт этого радиационный фон вокруг угольных электростанций гораздо выше, чем вокруг атомных электростанций.


Александр Соколов: Теперь обратимся к вопросам в задние ряды, пожалуйста. Смелее, поднимайте руки, машите ими, представляйтесь, пожалуйста.


Иван (Москва): Я как раз по поводу радиоактивных захоронений. Я вот недавно читал интересную статью про то, как планируется на будущее обозначать эти захоронения, на случай, если далёким-далёким потомкам не будет понятна современная символика. Вот как-то хотел услышать что-то от вас.


Владимир Петров: Действительно, во-первых, когда выбирают место для размещения и хранения радиоактивных отходов, думают о многих вещах, в том числе о том, чтобы вокруг не было каких-нибудь полезных природных ископаемых. Чтобы люди в будущем, даже когда потеряется информация, что здесь есть хранилище радиоактивных отходов, чтобы они не полезли копать, добывать тот же уголь, например, или ещё какие-то полезные ископаемые. То есть хранилища размещаются обычно в безлюдных местах, где нет никаких природных ископаемых и так далее. И действительно, есть проблема, что если утеряна вся информация, изменился язык, изменилась сама мемная наша тема, то как передать эту информацию людям. И на этот счёт проходит много дискуссий, единого мнения пока нет. То есть учёные думают над этим, пока единого ответа нет, как это обозначить.


Александр Соколов: Череп и кости — тогда уже у наших далёких потомков не будет ни костей, ни черепов, поэтому не сработает.


Владимир Петров: Возможно, что нет, да.


Александр Соколов: Ладно, окей. Так, пожалуйста, балкон. Вот размахивающие руки прямо напротив меня, потом под фонарём.


Александр: Скажите, пожалуйста, было бы самым безопасным захоронение радиоактивных отходов в зоны субдукции, которые, как известно, уносят вещество в глубь мантии — и ни черепов, ни костей, никого не будет волновать?


Владимир Петров: Такие идеи, конечно, были. Было много идей вплоть до отправки радиоактивных отходов в космос: на Солнце там, в черную дыру. Проблема в том, чтобы реализовать такие технологии для того, чтобы в зону субдукции радиоактивные отходы поместить. Их просто нет. Более того, риски, которые при этом возникают, гораздо выше, чем те технологии, которые сейчас разрабатываются. Тут просто идёт повышение рисков того, что если в этой зоне субдукции что-то пойдёт не так, как мы запланировали, то всё это, наоборот, вылезет наружу, что не очень хорошо.


Александр Соколов: Так, пожалуйста, в левых рядах. О, там кто-то флагом машет. Прямо флагом! Давайте, человек с флагом.


Алексей (Москва): Добрый день. Спасибо за доклад. Вернёмся немножко к истерии. Не так давно произошла авария под Северодвинском, о которой все наслышаны. И там было много сообщений про радиоактивное облако, которое идёт, про станции, детекторы, которые внезапно сломались по дороге. А вот вы можете как-то прокомментировать всю эту ситуацию? Спасибо.


Владимир Петров: Комментарии я могу дать такие. Да, действительно была радиационная авария, здесь бессмысленно это отрицать. Те люди, которые принимали решения об информировании, наверное, поступили не совсем правильно. Что тут ещё прокомментировать. Авария была, какого рода авария — я не берусь судить. Меня там не было, и данных точных у меня нет. Но по косвенным каким-то данным мы можем судить о причинах этой аварии. Неаккуратное обращение с делящимся материалом, скажем так.


Александр Соколов: Последний вопрос. Человек с программкой, прошу.


Роберт (Владикавказ): Здравствуйте. У нас в горах добываются разные ресурсы и остались урановые штольни, их оставили как стратегические запасы. Что вы можете сказать? Насколько опасны такие места, которые оставили для того, чтобы потом добывать в нужный момент уран? И кто следит за такими штольнями, которые оставили на потом, в частности урановые?


Владимир Петров: По поводу таких мест даже в классификации МАГАТЭ есть специальный отдел, посвящённый радиоактивным отходам, которые называются NORM или TENORM, что на русский язык можно перевести как “радиоактивные вещества природного происхождения” или “технологически сконцентрированные радиоактивные вещества природного происхождения”. За ними должен быть установлен, конечно, контроль. Есть скважины наблюдательные, на которых следят за загрязнением подземных вод от таких объектов. Но проблема отложенных таких мест существует не только в нашей стране, но и в странах Средней Азии, в Германии, как ни странно — где добывали уран, там тоже есть эта проблема утечек урана в подземные воды. За ними постоянно проводится мониторинг специальными организациями государственными. А что делать с этим далее? В любом случае их нужно рекультивировать, реабилитировать. Но это вопрос времени. Да, проблема есть, что тут скажешь.


Александр Соколов: Было 4 вопроса. Про радиоактивные захоронения, их маркировка — череп и кости. Захоронение отходов в зоне субдукции. Авария под Северодвинском. И последний вопрос про урановые штольни. Какой вы считаете достойным новой книги Станислава Дробышевского «Анатомия антрополога»?


Владимир Петров: А вот давайте как раз про обозначения.


Александр Соколов: Обозначения. Автор вопроса про обозначения получает новую книгу, изданную центром «Архэ». Сейчас на экране должен появиться скетч художницы Юлии Родиной. Вам подарок.


Скетч Юлии Родиной

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 2 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Длиннопост

================================================================


Antropogenez.ru


Стенограмма и аудио-версия

Показать полностью 13
112

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1

«Следующий миф — про то, что если уж вы облучились (мало ли, бывает), то нужно обязательно выпить, причём лучше красного вина, и заесть таблетками йода.

Давайте разбираться, откуда такие мифы происходят. Прежде всего, это, конечно же, художественные фильмы, произведения, книги и неграмотные специалисты, которые пишут статьи и привлекают журналистов. В частности, вот когда была эта история с Коломенским, эксперт организации Greenpeace пошёл провожать журналиста, выпив пару таблеток йода перед этим. Ну, тут даже журналист дальше пишет: "как выяснилось, абсолютно зря”. То есть люди, которые называют себя экспертами, даже в таких простых вещах не разбираются.

Давайте поймём всё-таки, откуда эти мифы берутся, и разберём, как ионизирующее излучение действует на организм».


Спикер: Владимир Петров кандидат химических наук, доцент кафедры радиохимии химического факультета Московского государственного университета, заведующий лабораторией дозиметрии и радиоактивности окружающей среды. Доклад прозвучал 19 октября 2019 г. на Форуме «Ученые против мифов-11» (организатор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ).


Стенограмма: Василий Седреев ( @SciTeam )

Александр Соколов: Сначала, перед докладом, давайте маленькое голосование. Можно на экран голосование?

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Сколько смертей зафиксировано от воздействия ионизирующего излучения с 1945 года, включая Чернобыль, Фукусиму и т.д.? Давайте проголосуем. Около 200 смертей — кто так считает? Спасибо. Около 20 000? Более миллиона? И вообще никто не погиб — кто считает, есть такие? Есть. Спасибо.


Владимир, я слышал, что вот эти аппараты в аэропортах, которые просвечивают багаж, — вот если туда случайно руку (тем более голову) засунешь, то всё: надо бежать срочно пить йод. Это правда?


Владимир Петров: Это, конечно же, неправда. Лучше туда ничего не совать, тем более головы, да. И йод тем более пить не надо. А почему это так, мы сегодня разберём. Давайте тогда начнём. Итак, название лекции «Радиоактивные загрязнения от Чернобыля до Коломенского». И сразу спойлер.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Умрём ли мы все? Ответ: да. Но вот умрём ли мы от радиации, насколько это вероятно, я попытаюсь в сегодняшней лекции разобрать.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Вообще сегодняшняя моя лекция призвана помочь с профилактикой такой болезни, как радиофобия, — это такой иррациональный страх перед радиационными технологиями, перед атомными электростанциями, рентгеном в медицинском кабинете и так далее. Конечно, у этой болезни есть своё основание. Прежде всего это взрывы в Хиросиме и Нагасаки, это аварии на атомных электростанциях и другие ядерные аварии.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Но, пожалуй, самый большой вклад в развитие этой болезни принадлежит СМИ и разного рода художественным произведениям. В частности, недавно вышел сериал «Чернобыль», который описывает некоторые факты и, как и все художественные произведения, делает это несколько вольно. Взять, например, эпизод с вертолётом, который упал на реактор, — он действительно упал, но упал он только через полгода примерно после аварии и по причинам, совершенно не зависящим от действия ионизирующего излучения. В сериале же показано, как на следующий день этот вертолёт, пролетая над реактором, переоблучился, непонятно что там произошло с пилотом, и из-за этого он упал. То есть факт описывается реальный, но вот интерпретация его совершенно другая.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Ну и когда мы читаем различные сообщения в СМИ, очень часто журналисты используют слова “чрезвычайно”, “колоссально”; восклицательных знаков там миллион и так далее. То есть очень эмоционально, очень нагнетающе. И с другой стороны, даже когда они используют какие-то цифры — здесь, к сожалению, не очень хорошо видны скриншоты, но вот выделены прямоугольником цифры, которые говорят: естественный фон в этом районе обычно 14-16 мР/ч. То есть журналист написал цифры, которые на самом деле в тысячу раз больше, чем реальные цифры. То есть когда люди пишут о чём-то, они даже не понимают, о каких порядках идёт речь, и вольно с цифрами обращаются. Что опять же приводит к непониманию и вот такому развитию истерии.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Но и прежде чем двигаться вдоль мифов, давайте всё-таки разберёмся в понятиях. Потому что, когда говорят об ионизирующем излучении, очень много употребляют слова “рентгены”, “греи”, “беккерели”, “зиверты” и так далее. Что же это всё такое?

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Как и в любой науке, это просто единица измерения каких-то характеристик ионизирующего излучения или радиоактивных веществ. Также, когда мы говорим об электричестве, например, мы измеряем напряжение в вольтах, силу тока в амперах и так далее. То же самое относится и к области ионизирующего излучения. Когда мы говорим о действии (насколько сильны могут быть повреждения в организме от ионизирующего излучения), мы под этим подразумеваем, какую энергию ионизирующее излучение передало на массу тела. И вот такая величина в применении к биологическим объектам называется эквивалентной дозой и измеряется в зивертах — это системная единица измерения. А несистемная, старая единица — рентген, которая сейчас в нормативных актах не упоминается, но в быту она очень долго была в применении, и в быту до сих пор мы её используем. Чтобы понимать соотношение между этими величинами: 1 рентген — это примерно 0,01 Зв. То есть когда мы видим фразу “радиационный фон 20 мкР/ч”, нам нужно перевести это в современные единицы — это примерно 0,2 мкЗв/ч или 200 нЗв. Ну вот, более-менее с этим, я надеюсь, у вас уложилось. Главное, что рентген — это 0,01 Зв.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Теперь пойдём по мифам. И первый из мифов — это то, что превышение фона в какое-то количество раз очень опасно и обязательно приведёт к развитию рака, вырастет третья рука и так далее.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

В первую очередь хотел бы сказать: надеюсь, что среди вас нет ярых радиофобов, но мы все живем в море радиации, нас постоянно окружает радиоактивное излучение, оно окружало человечество ещё задолго до появления человечества, и будет этот естественный радиационный фон долго после человечества. И если мы посмотрим, какая доза на человека создаётся в среднем по планете, то она составляет примерно 2,5 мЗв/год. Но этот естественный фон очень неоднородно распределён по планете. В частности, в Москве радиационный фон составляет порядка 1-1,5 мЗв/год. А вот в Финляндии эта величина составляет уже 7 мЗв/год. То есть когда вы едете в Финляндию, вы этим самым как будто бы едете в радиационно опасную страну. Радиационный фон там в 5 раз выше, чем в Москве, но, конечно, никакой опасности это не представляет. В частности, есть такая провинция или место в Иране — Рамсар. Там в некоторых местах фон достигает и 200 мЗв/год, при этом не выявлено никаких негативных последствий для здоровья населения. То есть 200 мЗв/год — это в 150 раз примерно больше, чем в Москве. И люди живут, и живут здоровые.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

При этом когда мы проходим медицинские процедуры, в рентгенологическом кабинете мы тоже немножко облучаемся. И величина этих облучений составляет от единиц мЗв до единиц мЗв. То есть вы можете там за одно посещение получить (условно) от 0,1 до нескольких годовых доз. Насколько это большие величины, сейчас мы ещё разберём. Для того чтобы было понятно, насколько строги правила, которые регулируют всё обращение с радиоактивными веществами и ионизирующим излучением, я приведу такую цифру: допустимое техногенное воздействие ионизирующего излучения на население должно не превышать 1 мЗв/год на человека. То есть фон естественный, природный составляет 1,5 мЗв/год в Москве (это очень низкий фон), а допустимая величина, которая может превысить это значение, составляет всего лишь 1 мЗв. Правила обращения с радиоактивными веществами очень и очень строгие, не только у нас стране, но и вообще в мире.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

А теперь о последствиях — как оценивать, насколько это большие величины. Вот на этом графике так называемая зависимость “доза-эффект”, то есть эффект, который от этой дозы получается. Есть область больших доз, она начинается от величины 1 Гр или 1 Зв, если мы говорим о фотонном или бета-излучении. От величины 1 Гр у нас появляется так называемый детерминированный эффект. Это эффекты, которые точно произойдут, но их степень тяжести зависит напрямую от полученной дозы. Это острая лучевая болезнь в лёгкой, средней и тяжёлой стадиях и гибель организма, в конце концов. В области же малых доз у нас проявляются так называемые стохастические эффекты, или вероятностные. Если человек получил дозу, например, 100 мЗв, то с какой-то вероятностью на уровне 1/10000 возрастает лишь риск того, что у него возникнут отдалённые негативные последствия. Статистически значимая зависимость начинается от величины дозы 100 мЗв, а всё, что ниже, — это область неизведанная. Вернее, исследований проводится много, но из-за того, что нас постоянно окружает естественный радиационный фон, отделить внешнее воздействие от этого естественного фона очень и очень сложно статистически. Поэтому эта зона область малых доз очень и очень дискуссионная, мы сейчас не будем на ней останавливаться. Опять же, в кулуарах сможем это обсудить.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Вот сколько же всё-таки людей погибло от воздействия ионизирующего излучения? В 2008 году вышел отчёт научного комитета по действию атомной радиации при ООН (это международная организация, это не то, что советская или российская организация). В этом отчёте подсчитаны все случаи возникшей острой лучевой болезни у пожарных, у ликвидаторов и так далее. У населения, которое подверглось радиоактивным выбросам, учли очень-очень-очень много факторов. И выяснилось, что общее количество случаев острой лучевой болезни составляет 134 человека (прежде всего это пожарные и ликвидаторы), из них число смертей в ближайшие месяцы и недели составило 28 человек. В ближайшие 20 лет после аварии умерло ещё 19 человек, которые, как считается, умерли по причине, не связанной с действием ионизирующего излучения. А что же с раком, который возникает под действием радиоактивных выбросов? Действительно, наблюдалось повышенное количество заболеваний онкологических, прежде всего это рак щитовидной железы, пострадали десятки тысяч человек. Но рак щитовидной железы лечится хорошо, и количество зафиксированных смертей составило только 15 человек. Вообще с начала 1945 года, когда начали фиксировать смерти от действия ионизирующего излучения, количество смертей составило 173 человека. Это не включая бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, потому что это несколько другая причина. И при этом по каждой смерти есть подробный отчет в МАГАТЭ. Нигде такой низкой смертности и такого строгого надзора больше нет, ни в одной сфере. Например, сегодня, пока я ехал в метро сюда, на форум, я зашёл на сайт ГИБДД посмотреть, сколько по России погибло людей за вчерашний день. Там на главной странице есть информация, что 46 человек погибло за 18 октября 2019 года, за один день, в автомобильных катастрофах. [А тут] с 1945 года 173 смерти.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Ну и в принципе, если мы оцениваем риски смертности, то оказывается, что от употребления алкоголя или проживания в неблагоприятной экологической обстановке риски смертности в десятки и в сотни раз выше, чем от проживания даже в зоне отчуждения Чернобыльской атомной электростанции сейчас. Поэтому меньше пейте, меньше курите и живите в лесу.


Создать карусель Добавьте описание

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Какой же вклад техногенного излучения в общую дозу? Оказывается, он на уровне десятых долей процента. То есть порядка 85% составляет вклад естественного радиационного фона от космического излучения, от радона, от других природных радиоактивных элементов, около 15% — это медицинское облучение и всего лишь 0,1-0,2% — это вклад техногенного излучения. Он такой вот маленький.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Теперь же следующий миф — о том, что если человек облучился, он сам становится источником радиации, начинает облучать других людей. В частности, в том же сериале «Чернобыль» показано, как жену пожарного не пускают к нему в больницу, чтобы он не облучал её и её ребёнка, которым она беременна. На самом же деле, конечно, эти занавески были предназначены прежде всего для того, чтобы защитить, наоборот, облучённых людей от инфекционных болезней, которые могут принести условно здоровые люди.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Давайте поймём, как же вообще материал или человек может облучать другой материал или другого человека. Для этого нам нужно понять, каковы величины, на которые может распространяться радиоактивность, радиационно ионизирующее излучение. И если мы рассмотрим альфа-частицы, пробег у них очень маленький: даже в воздухе это составляет единицы сантиметров, а лист бумаги задержит их полностью. Электроны, то есть бета-частицы, могут проникнуть чуть глубже, но верхний слой кожи их остановит. Поэтому если альфа-частицы и бета-частицы, (источники альфа и бета-частиц) находятся внутри организма, то за пределы организма они не выйдут. Будут радостно облучать организм изнутри. Единственный момент, когда человек может стать источником ионизирующих излучений, — если внутри него будет мощный источник гамма-излучения, которое проникает глубоко, оно может выйти за пределы тела человека и облучать всех окружающих. Как я уже говорил, нас окружает естественный радиационный фон, в том числе он есть внутри нас. В частности, в нас есть калий, и у калия есть природный радионуклид калий-40, который в том числе является гамма-излучателем. И доза, которую создаёт человек, сидящий рядом с другим человеком, составляет примерно 0,05 мкЗв/час. То есть мы естественные облучатели друг друга, можно так сказать.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Но что если человек облучился и вследствие этого всё-таки стал под действием каких-то ядерных реакций сам радиоактивным? Такое возможно. В частности, есть такое понятие, как наведённая активность. Её открыли Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, когда облучали алюминий (не радиоактивный) альфа-частицами. Когда они убрали источник излучения, то препарат алюминия остался радиоактивным, то есть он стал радиоактивным. Это было удивительно, потому что до этого никогда такого не наблюдалось, чтобы неактивное вещество стало радиоактивным. Это происходит вследствие протекания ядерных реакций под действием заряженных частиц или нейтронов или фотонов. Но дело в том, что вероятность протекания таких реакций (или, как говорят среди ядерных физиков, сечение ядерной реакции) очень и очень мала. То есть ситуация, когда человек облучился настолько мощно, что сам стал за счёт наведённой активности излучать, — такая ситуация очень и очень маловероятна.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Зачастую это просто грязь, которая может быть на человеке. Он испачкался — и тогда вот эта пыль и грязь является источником излучения. И человек может испачкать другого человека, испачкать ручку двери, за которую возьмётся другой человек, и так далее. Нужно просто помыться, а если обычное мыло не помогает, есть специальные дезактивирующие средства, которые используются в том числе на предприятиях.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

С другой стороны, есть определённые медицинские процедуры диагностические, когда внутрь человека вводят препарат, радиофармпрепарат, содержащий источник гамма-излучения. И вот в таком случае действительно человек становится источником ионизирующего излучения для других людей. При этом таким пациентам выдаётся справка о том, что они проходили такую процедуру, чтобы в метро или в аэропорту их не останавливали как преступников, которые проносят радиоактивное вещество, то есть они сами являются такими источниками. Но это исключительный случай, когда человек действительно является источником радиационного излучения.

Следующий миф — такой любимый наш миф про то, что если уж вы облучились (мало ли, бывает), то нужно обязательно выпить, причём лучше красного вина, и заесть таблетками йода.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Давайте разбираться, откуда такие мифы происходят. Прежде всего, это, конечно же, опять художественные фильмы, произведения, книги и неграмотные специалисты, которые пишут статьи и привлекают журналистов. В частности, вот когда была эта история с Коломенским, эксперт организации пошёл провожать журналиста, выпив пару таблеток йода перед этим. Ну, тут даже журналист понял, как дальше пишет: “как выяснилось, абсолютно зря”. То есть люди, которые называют себя экспертами, даже в таких простых вещах не разбираются.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Давайте поймём всё-таки, откуда эти мифы берутся, и разберём, как ионизирующее излучение действует на организм. Прежде всего, ионизирующее излучение воздействует на воду, которой много в нашем организме. За счёт радиолиза воды образуются очень активные радикалы, которые уже затем атакуют биологически важные молекулы. Если мы сможем перехватить эти возникшие радикалы, то мы снизим негативное воздействие на организм. И в принципе спирты являются перехватчиками этих радикалов. Проблема в том, что радикалы эти живут доли секунд. То есть если вы облучились, то через минуту или даже часы уже бессмысленно употреблять алкоголь. Но на самом деле такие радиопротекторы, которые перехватывают радикалы, — они используются, в том числе в ядерной медицине. Их дают пациентам перед тем, как подвергнуть их тем или иным процедурам, если это необходимо. Таким образом, этот миф изначально строился на том, что спирты являются перехватчиками радикалов. Но, я надеюсь, вы теперь понимаете, что бессмысленно пить уже после того, как облучились. Ну и, как мы на самом деле видели, ранее тоже не стоит пить, потому что риск смерти от алкоголя выше, чем от действия ионизирующего излучения.

Радиоактивные загрязнения: от Чернобыля до Коломенского. Мы все умрем? Часть 1 Наука, Научпоп, Антропогенез ру, Ученые против мифов, Физика, Радиация, Видео, Длиннопост

Откуда же йод? Йод же на самом деле берётся только за счёт деления урана либо, опять же, в ядерных реакторах при облучении специальных мишеней для получения йода для ядерной медицины, больше йод ниоткуда не возьмётся. То есть если рядом не взорвался ядерный реактор или не взорвалась атомная бомба, то бессмысленно этот йод пить. При этом период полураспада (то есть время, за которое распадается половина этого йода) составляет около 8 суток. То есть через несколько недель весь этот йод распадётся. То есть, если у вас есть даже где-то хранилище радиоактивных отходов (условно), то никакого йода там уже давно нет и пить йод для защиты бессмысленно. Имеет смысл йод пить, ещё раз повторюсь, только в случае какой-то аварии на атомной электростанции. О чём население всё-таки оповещают, вот тогда это имеет смысл. В других случаях смысла нет.


Вторая часть

================================================================


Antropogenez.ru


Стенограмма и аудио-версия

Показать полностью 22
83

Забавная физика, химия. Ч.2

1.
Ракетное топливо из строительной пены.

Твердое ракетное топливо содержит окислитель и топливо, которые тонко перемешиваются и прессуются в форму. В этом случае используют перхлорат аммония, порошок магния и обычную строительную пену. Имеющиеся в продаже твердотопливные ракеты также содержат перхлорат аммония, но в качестве топлива используют алюминий. Криогенные топлива имеют гораздо более высокое соотношение массы/энергии, чем твердые смеси. Однако, перхлорат аммония/топливные композиты имеют высокую надежность, благодаря своей простой конструкции.

2.
Иллюзия
Изначально совсем не ясно, как же шарики взбираются вверх по наклонной горке.

3.
Газ Радон 220 впрыснут в туманную камеру

Следы в форме буквы V появляются благодаря двум альфа частицам (ядер гелия-4), которые выделяются, когда радон распадается на полоний, а затем свинец.

4.
Опасный нитрид трииода

Нитрид трииода выглядит как комок грязи, но внешность обманчива: этот материал настолько нестабилен, что легкого касания достаточно, чтобы произошел взрыв.

5.
Огненое торнадо самостоятельно

Показать полностью 4
100

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2

В предыдущей части мы узнали как собрать гамма-спектрометр . Научились правильно выбирать кристалл йодистого натрия и многие другие тонкости в этом спектрометрическом ремесле.


Первая часть

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Дальше нам нужно построить свинцовый домик. Его задача изолировать спектрометр от внешнего природного фона.


Нам понадобится:

1. Вентиляционная оцинкованная труба диаметром 120 мм с заглушкой на одном из концов.

2. Латунная гильза калибром 76-мм для танковых пушек времен второй мировой войны. Год выпуска 1941. В идеале нам нужна медь, но, латунь имеет в своем составе минимум 60 процентов меди, все остальное это цинк и возможные примеси.

3. Две крепкие массивные ручки для транспортировки свинцового домика. Вес у него будет не маленький.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Сам свинец нам подкинул один хороший знакомый, такие мелкие грузики используют для балансировки колёс на шиномонтаже. Единственный минус такого продукта, липкие наклейки на одной из сторон. Потому одеваем штаны и выбираемся на природу, нужно выпалить все лишнее и растопить благородный металл. Чем хороши подобные вылазки на природу, тут можно неплохо бухнуть, собственно чем мы и занимались в течении всего процесса.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

В это время у нас готовится супец из свинца. Тут нужно вовремя снимать пену и прочий шлак, который находится сверху. Чем чище изначальные слитки, тем меньше мусора придется вылавливать. Нагреваем металл с небольшим запасом, и начинаем его поэтапную заливку в вентиляционную трубу. Нижний слой должен быть высотой примерно в 3 сантиметра. Важно заниматься подобными вещами в сухую солнечную погоду, намеки дождя недопустимы, иначе свинец запросто может плюнуть вам в лицо. Усвоили!


Сейчас в трубу необходимо установить и отцентровать с помощью шурупов, танковую 76 миллиметровую гильзу, и продолжить заливку стенок изделия горячим свинцом. После нескольких довольно скучных и повторяющихся процедур свинец у нас закончился. Общий вес изделия получился 23 килограмма. Покидая всеми любимые пикники не забываем пись-пись на костер. Транспортировав болванку домой, с помощью ножовки по металлу отрезаем все лишнее.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Итак, давайте вспомним картину фоновых импульсов, которую мы видели в процессе работы гамма спектрометра. Теперь смотрим что изменится.


Из практики. Слой однородного свинца толщиной 2 сантиметра уменьшает гамма-фон ровно в 10 раз, и это хорошо видно в программе Becquerel Monitor. Для кристалла йодида натрия размером 30*40 мм, количество импульсов вне домика будет ровняться 60-ти, а в домике всего 6-ти.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Наверняка многие зададутся вопросом, зачем столько мороки со свинцом!?

Это пример обычного фона, снятого с и без защиты. На спектре кажется, что тут импульсов не в десяток, а в сотню раз больше.Что касаемо бытовых дозиметров. Радиоскан 701 показывает фоновое значение 11 микрорентген, 2 сантиметра свинца понижает это значение до 7-ми.

Это есть норма, на производстве этих Радиосканов показывали целый бункер из свинцовых кирпичей, мне бы такой...

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Гамма-спектрометр собран и настроен. Фотоумножитель запитан высоким напряжением, а на выходе операционного усилителя видим импульсы. Примерно 99 процентов из них должны укладывается по амплитуде в один вольт. Изредка будут проскакивать импульсы большой амплитуды, это космические частицы высоких энергий, которые долетают к нашему детектору. Все осциллограммы которые мы наблюдали в блоке детектирования показаны на этой схеме. Тут и распиновка ФЭУ 85-го, и единорог, в общем все как вы любите.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Продуктом всей ранее проделанной работы является сигнал, который необходимо обработать на компьютере. C помощью специальной программы разложить его на амплитудный спектр, по которому можно судить о том или ином радиоактивном изотопе в исследуемом образце.


Пришло время подключать гамма спектрометр к компу. Вставляем разъем в микрофонный вход. Некоторые для этих целей используют внешние звуковые карты типа Orico, но нужно учесть что у него разъем отличается распайкой.


Программная часть. В начале начал, нам необходимо зайти в меню звука. В настройках микрофона находим раздел улучшения. В нём нужно отключить все звуковые эффекты, которые могут мешать в дальнейшей работе. Так же тут можно послушать звук, который приходит на микрофонный вход. Убедимся что все работает.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Сейчас нам понадобится свинцовый домик. Для надежности на дне гильзы разместим медную пластину. Для чего нужно, и как проявляется рентгеновская флюоресценция свинца на спектре, мы рассмотрим чуть позже. А сейчас нам нужно раздобыть радиоактивный источник.


Самое простое что можно использовать, это старые выключатели или часы со светомассой постоянного действия на основе радия-226. Хранение такого говна дома является не совсем законным, потому данный экземпляр будет нести чисто демонстрационный характер, после чего я его съем. Шутка. Кладем этот адский образец неокрепших умов того времени на дно нашего домика, и опускаем туда гамма-спектрометр.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Сейчас наша задача правильно настроить программу, в которой будем заниматься обработкой спектров. Называется она Becquerel Monitor.


На этом моменте хочу высказать особую благодарность Евгению Соловьеву, который помог в настройке софта и простым языком объяснил многие процессы, происходящие в этом непростом ремесле. Он мастер йода блин! Многие фрагменты этого выпуска были подчёркнуты из его богатого опыта, и были переданы мне, юному падавану. Теперь он это я, я это вы, а вы это он!


Итак, для начала нажмем в программе кнопку старт, и запустим сбор спектра. От радиевых часов на входе звуковой карты будет довольно много импульсов, значит аппаратная часть работает. Собирать спектр сейчас бессмысленно, так как ничего не настроено. Остановим процесс кнопкой стоп.


В разделе меню инструментов, нам необходимо зайти в раздел "изменение конфигурации устройства". Тут создадим имя нашему гамма спектрометру "ФЕУ-85А, натрий йод 30 на 40". Справа видим раздел "основные". Тут нас интересуют два параметра. Первое это время измерения, по умолчанию тут стоит 3600 секунд, то есть один час, добавляем ноль и увеличиваем время до 10 часов. Количество каналов вместо трех тысяч устанавливаем 4-ре. Шаг канала не трогаем и оставляем как есть. В разделе "основные" на этом все, сохраняем установленные параметры.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Переходим в "настройки устройства", этот раздел можно считать основным. Аудио устройство у меня Realtek High Definition, оно встроено в материнскую плату. Частота дискретизации, чем больше, тем лучше. Ставим 192 тыс. герц. Разрядность выбираем 24 бита. Уровень сигнала - cтавим галочку "Автонастройка", и ползунком слева уменьшаем уровень сигнала примерно до 13 процентов, у вас значение может быть другим. Полярность устройства не трогаем. Нижний предельный порог подбирается индивидуально, у меня это значение выходит 0.7, верхний предельный порог оставляем как есть, 100. Порог по форме импульса, оптимальное значение 60 процентов.


Теперь, внизу видим отдельное окно "настройка образцовой формы импульса". В начале тут выставим значение НПП, оно должно быть выше уровня шума, подбирается индивидуально, у меня это 1. ВПП оставляем как есть, 100. Нажимаем кнопку старт, и программа начнет запись образцовых импульсов.


Обратим внимание на их форму, они довольно узкие и острые. Попробуем растянуть импульс на ширину окна. Для этого нам нужно изменить параметр ширины выборки, установим значение 32, и положение пика, поставим 16. Нажав кнопку записи можно заметить как изменился рисунок, импульс растянулся на все окно.


Теперь, что будет если параметр НПП будет ниже уровня шума? В принципе ничего хорошего, сигнал станет похож на какую-то кракозябру. Увеличим параметр НПП до 0.5 и посмотрим что изменится. Форма импульса стала красивей, но всё равно видим некоторые искажения на вершине. Не годится. Приемлемый результат был при значении в единицу. Соберем примерно 2 тысячи образцовых импульсов и сохраним их в программу. Отлично. Обновим конфигурацию устройства.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Старое полотно не годится для зарисовки очередного шедевра, его следует очистить. Запустим сбор нового спектра, и посмотрим что тут видно.


Светомасса постоянного действия в часах довольно активная, она дает выше двухсот импульсов в секунду. Уже примерно через 2 минуты на спектре можно наблюдать отдельные энергетические пики, которые соответствуют СПД радия, но энергии на шкале распределены не верно, посмотрим какое значение покажет нам последний пик. Ага 780 кэв, это много, Этот бугор должен соответствовать исключительно энергии 609 кэв. Вот незадача...

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Чтоб исправить данную ситуацию, нам необходимо открыть окно "калибровки энергий". В нем видим три коэффициента, А, Б и С. Уменьшим значение коэффициента Б до такой степени, пока пик с энергией в 609 кэв не будет соответствовать такой же энергии в программе. Растянем спектр чтобы более детально рассмотреть, что и куда у нас смещается.


Сейчас это грубая настройка, она необходима для того, чтобы примерно понять на сколько отличается значение двух важных параметров. При хорошей настройке, канал по цифре должен приближенно соответствовать энергии. Если он будет больше, спектр будет собираться дольше, если меньше, энергетические пики будут не такими детализированными. В общем играясь с уровнем входного сигнала можно двигать спектр в большую или меньшую сторону по отношению к каналу. Всё это подстраивается индивидуально для каждого гамма-спектрометра. У меня данная настройка заняла примерно пол часа.


Включим логарифмический масштаб и растянем картинку. Тут можно видеть область максимальных энергий, которые способна обработать программа. Они соответствуют примерно 3-м с лишним мегаэлетронвольт. Космические кванты собственной персоной!


Точная калибровка спектра. Её принято проводить по источникам, которые имеют одиночные энергетические пики, в классике применяют цезий-137. Но, предлагаю вариант интересней, использовать вместе с цезием еще и калий-40. У нас выйдет картина, по которой можно довольно точно откалибровать наш спектр по трём пикам. Как это сделать? В окне под коэффициентами видим кнопку "многоточечной калибровки". Сейчас нам предлагают выбрать канал. Пойдем от меньшего к большему. Первый пик это рентгеновская флюоресценция бария в исследуемом образце с цезием-137, второй пик соответствует самому радиоактивному изотопу цезия-137. Третий бугор это калий-40. Где взять такие источники расскажу чуть позже. А пока в списке сверху необходимо подкорректировать значения с энергиями.


Для рентгеновской флюоресценции бария это 32 кэв, для цезия 137 - 662 кэв, для калия 40 - 1461 кэв. Нажимаем кнопку выполнить калибровку, и весь спектр автоматически выравнивается согласно энергиям. Коэффициенты А, Б и С сами определили для себя необходимые значения. Теперь нужно сохранить параметры в конфигурацию устройства. Всё, программа настроена и откалибрована.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Что мы имеем в итоге!? Данное распределение представляет собой спектр амплитуд импульсов, получающийся при исследовании моноэнергетических излучений. Именно по параметрам таких пиков восстанавливается характеристика излучения. В конце амплитудного спектра импульсов присутствует пик, соответствующий полному поглощению частицы с определенной энергией детектором.


В идеале пик полного поглощения должен быть бесконечно узким, однако даже в случае идеального сцинтиллятора он будет иметь определенную полуширину, связанную с флуктуациями в детекторе.


Отношение ширины пика к его амплитуде называется энергетическим разрешением сцинтиллятора. Чем меньше эта величина, тем выше разрешающая способность сцинтилляционного детектора, в данном случае это 8 процентов. В основном разрешение принято измерять по пику цезия-137, но, пик висмута-210 в основе радия, который лежит в районе на 609 кэв тоже для это прекрасно подойдет.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Анализ полученных результатов. На сбор приемлемого спектра слабоактивных радиоизотопных образцов, иногда требуется целые сутки. Вот мы и подождали, у нас собралась непонятная гребёнка. Что оно такое и с чем её едят?


Разберём пример на основе радия-226. Каждый радиоактивный изотоп в своей жизни преодолевает полураспад с превращением в другой химический элемент с другим атомным весом. Каждый распад сопровождается выбросом альфа, бета или гамма частиц.


Вот цепочка полураспада радия-226. В процессе он превращается в радон, радон превращается в свинец-214, свинец в барий, и так до тех пор, пока в последней цепочке этого полураспада не образуется какой ни будь стабильный элемент, в данном случае свинец-206. Отсюда понятно, что мы имеем дело не только с радием-226 в часах, еще с целой кучей радиоактивных изотопов, которые рассматривать нужно по отдельности.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Тут нам может помочь ресурс NuDat. Вся эта мазня на рисунке - продвинутая таблица Менделеева. Среди всех возможных изотопов находим радий-226. Нажимаем на его. После загрузки программой необходимого элемента, внизу у нас появится небольшой список, нас интересует пункт "decay radiation".

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Он откроет список возможных энергий при распаде. Внизу нас интересует раздел с гамма и рентгеновским излучением. Тут видим, что с большей долей вероятности, 3.64 процента у нас при распаде, выделится энергия соответствующая 186 килоэлектронвольтам. На спектре этот пик находится вот тут, и соответствует той самой нужной энергии 186 кэв. Отлично.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Рассмотрим радиоактивный изотоп цезий-137. Период его полураспада составляет 30 лет. Сам по себе цезий-137 является бета источником, претерпевая бета распад он превращается в изомер бария-137м, который живет всего 2 с половиной минуты и распадаясь плюется гамма квантом с энергией 662 килоэлектронвольт, завершая цепочку распадов и превращаясь в стабильный изотоп бария-137.


Но, на спектре еще видно три каких-то пика. Первый, что на 32 кэв, это рентгеновская флюоресценция бария, когда частица при распаде попадает в барий, в нем происходит рождение своего кванта с энергией в 32 кэв. То же касается и второго бугра, это рентгеновская флюоресценция свинца в свинцовом домике. Большой черный бугор, это эффект Комптона. Происходит он в результате того, что не все гамма кванты полностью поглощаются сцинтиллятором. Большая их часть теряет свою энергию по пути в результате столкновения с электронами веществ, и только после этого поглощаются сцинтиллятором. В общем Комптон на примере цезия, это наши 662 кэв растерявшие энергию по пути.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Уверен что сейчас у многих из вас возник вопрос, где достать легальные радиоактивные источники для исследований!? Всё очень просто. К примеру цезий-137, это обыкновенные белые грибы, употребляемые мною в пищу. Часть из них собраны в Малинском районе, часть привезено из Радынки, села Полесского района что находится в 30 километрах от Чернобыля.


Чтоб зафиксировать хоть какое то превышение по фону, грибы нужно полностью высушить и измельчить в кофемолке. В результате замера такого пакетика, Радиоскан 701 показал фон в 13 микрорентген, а сам спектр от неё, пришлось собирать в течении 10-ти часов.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Подобных источников вокруг нас достаточно много, если знать что искать. Это к примеру вольфрамовые электроды с двух процентным добавлением тория-232. Купить их можно в любом магазине торгующем сварочным оборудованием. Для удобства измерения образец поместим в небольшой пластиковый контейнер. Радиоскан с закрытой крышкой гамма фильтра, показывает порядка 30 микрорентген.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Уран-238 находиться в любом урановом стекле в виде растворенных там солей. Такие пуговицы были куплены в местном детском мире, найти подобную красоту можно с помощью ультрафиолетового фонарика.


Часы с радиевой светомассой постоянного действия. Этот образец был найден с помощью дозиметра на барахолке, продавец даже не подозревал про существование таких артефактов. Держать такое дома не советую, иначе вам понадобится адвокат.


Америций-241. Можно выковырять из пожарного дымоизвещателя, в котором он является частью ионизационной камеры. Такой источник показывает гамма фон порядка 87 микрорентген. Так и запишем на бумажке, 86 мкР.


Калий-40. Это обыкновенная калиевая селитра, которую продают в цветочных магазинах, и применяют в качестве удобрения. Показания равны 13-ти микрорентген. Почти все выше

перечисленные образцы доступны в свободной продаже, и различаются своим разнообразием спектров которые можно изучать и анализировать на практике. Радиоактивность тут "крайне мала", и, чтобы разглядеть хоть какой-то результат того же цезия, потребуется куча времени.


Гамма-спектрометрия это по большей части путешествие в мир загадок, тут придётся разбираться в карявках на экране монитора в надежде узнать что за изотопы излучают те или иные энергии.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Дабы упростить себе задачу, можно сделать библиотеку спектров самых распространенных изотопов, как это показано на этом примере. Сейчас видим линейный масштаб, тут энергия пропорциональна по всей шкале. Включив логарифмический масштаб, мы увидим спектр которой пропорционален определенному логарифму отношения величин, в нем легко разглядеть высокоэнергетическую гамму, которая обычно прилетает в сцинтиллятор с меньшей вероятностью. На этой прекрасной ноте, мы плавно переходим от самой нудной, к самой интересной части. Эксперименты, наблюдения, интриги и расследования...

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Температура. Для повышения точности производимых спектрометром измерений, нужно учитывать некоторые моменты. Кристалл йодида натрия при изменении температуры окружающей среды сдвигает спектр. Особенно это хорошо видно утром и вечером, когда температура в помещении отличается на пару градусов. Следовательно, чем больше будет этот разброс за время измерения, тем больше будет дрейф, тем больше размажется спектр по шкале, тем больше процентов будет итоговое разрешение, что есть не хорошо!


Положение спектрометра в свинцовом домике. Желательно проводить все измерения в одном и том же положении, для этого рекомендую сделать метки. Пермаллой хоть и защищает ФЭУ от разных магнитных полей, но это не всегда дает желаемый результат. Спектр так же может съехать в ту или иную сторону.


Много измерений на начальных стадиях проводились через соединение длинного, экранированного провода. Если укоротить его до одного метра, и хорошо заэкранировать спектрометр, то при условии поддержания стабильной температуры в помещении, на спектре можно будет наблюдать улучшение разрешения по цезию, лучшее что получал это 7 процентов, но источник тут слабоактивный. Не уверен что показания корректные. Придерживаясь простых рекомендация, можно из кучки электронных компонентов сделать профессиональный сцинтилляционный измерительный прибор, который позволяет определять изотопный состав радиоактивных материалов.


Теперь, кто-то может спросить, так зачем все таки нужна медь между спектрометром и свинцом!? Проведем простой эксперимент. Измеряем фон в домике с и без свинца. На спектре можно наблюдать повышенную рентгеновскую флюоресценцию свинца в районе 80 кэв, если наложить одну картинку на другую, то разница очень хорошо заметна. Медь помогает подавить этот паразитный эффект.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Много времени заняло понимание отличительных признаков сцинтилляторов. Кристалл как говорится он и в Африке кристалл. Но, йодид натрия активированный таллием это нечто не простое.


Немного о желтом кристалле. Все измерения проводились при одинаковом напряжении на ФЭУ в 600 Вольт. Грубо говоря просто менялся кристалл без всяких регулировок. Наблюдая за картиной, даже невооруженным взглядом было видно, что все импульсы какие то маленькие по амплитуде, если верить в ранее высказанную теорию продавца про пожелтевший только у стенок кристалл, то там вероятней всего происходит следующее.


Тот фотон света который родился в недрах прозрачности, поглощается на где-то недрах желтости, в результате к фотоэлектронному умножителю долетает мало фотонов. Какое-никакое умножение происходит, но на выходе мы получаем пригодный только для счета сигнал.

В счетном режиме действительно регистрируется большее количество распадов природного фона. В программе видим аж 90 частиц в секунду.


Разрешение по пику цезия-137 тут 14 процентов, в этом случае можно действительно разглядеть силуэт цезия на спектре. С радием всё не так просто, эти моно бугры и дезориентировали меня 2 года назад, заставив прекратить работу в данном направлении. Подозрения были на неисправную схему преобразователя и фотоэлектронный умножитель. В итоге пришлось покупать еще один ФЭУ, еще один кристалл, тратить ресурсы и время на понимания того, что произошло.


А произошло следующее, меня попросту обманули. Естественно мне захотелось вернуть деньги, или хотя бы поменять желтый сцинтиллятор на нормальный, я набрал продавца и рассказал ему всю историю, на что он мне ответил:


— Прозрачность (желтизна и белизна) очень субъективная оценка, некоторые люди говорят что все ок, всё работает. Кто-то говорит ну не получится спектрометр, возьму на счётные режим.


Для понимания что такое счётный режим. Существует сцинтилляционный радиометр СРП-88. Принцип его работы состоит в том, чтобы любой импульс пришедший с ФЭУ, усилить до определенного уровня, скажем до 5-ти вольт, и подать на его счетную часть схемы. Такому радиометру грубо горя плевать на амплитуду выходного сигнала с фотоэлектронного умножителя. Его основная задача считать! Отсюда вывод, для счета пойдет даже кристалл с помойки. Тут больше возникает вопрос сколько квантов света потеряются на пути к ФЭУ.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 2 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост, Видео

Продолжение разговора:


— Понимаете, человек, когда берёт 85, 86, 87 года кристалл, понятное дело что он не будет соответствовать тем характеристикам, которые есть в новом кристалле 2000- х годов;

— То есть все они с желтизной!?

— Ну вот они в такой степени прозрачности, можно так сказать;

— Да ладно! Вот кристалл 1976 года, он не разу не желтит и с ним проводились все работы во время подготовки этого выпуска. Вы говорите что желтые кристаллы у вас покупают для спектрометрических задач!?

— Покупают ...

— Я первый, кто говорит что жёлтый кристалл не годится для этих дел!?

— Да, первый человек ...


Я обратился в группу спектрометристов с вопросом: "Попадались ли кому хорошие кристаллы данного продавца?". На что все дружно ответили: "НЕТ!"


— Я бы на вашем месте не отчаивался...


— Я и не отчаиваюсь, всё нормально, откуда еще набраться опыта, кроме как не в попытках разобраться что к чему.


Для справки. Съемки этого выпуска заняли рекордные три года. Не все хомяки смогли увидеть конечный результат исследований в этом направлении. Отдельно хочу поблагодарить Евгения Соловьева, Дмитрия Новикова, Сергея Матюшенко, Василия Чечюлинского и многих других, кто тем или иным способом помогал в подготовке этого проекта. Тут много технической информации. Если в процессе где-то допущены ошибки, милости прошу в комментарии!

Я не спектрометрист, а всего лишь хрен с дороги.


Как сказал Мастер Йода:
Тебя послушать - так сложно все. Слышишь, что сказал я?
― Учитель, двигать камни - это одно. А тут - совсем другое дело!
― Нет! Не другое! Другое в голове лишь.
Показать полностью 23 1
161

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1

Хомяки приветствуют вас друзья.


Сегодняшний пост будет посвящен сцинтилляционной гамма-спектрометрии и изучению невидимого мира на языке гамма-квантов. Многие окружающие нас в повседневной жизни вещи могут содержать радиоактивные изотопы, они могут быть как природного, так и техногенного происхождения. Распадаясь они излучают альфа, бета или гамма излучение. Нас интересует последний товарищ из списка подозреваемых. Сегодня мы его поймаем, преобразуем, и по энергетическим следам вычислим коварный изотоп. В ходе рассмотрим как собрать гамма-спектрометр и как его настроить. Узнаем как правильно выбирать кристалл йодистого натрия и многие другие тонкости в этом спектрометрическом ремесле.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Представьте ситуацию: Идёте вы такие по продуктовому рынку, и тут в вашем кармане срабатывает дозиметр и оповещает о превышении радиационного фона. Вопрос: как узнать каким радиоактивным изотопом заражены помидоры бабы Раи? Всё просто, для этого необходимо поместить объект в специальный свинцовый домик и исследовать его с помощью гамма-спектрометра. Через несколько часов по характерным энергетическим пикам мы узнаём, что помидорки заражены радиоактивным изотопом цезия-137, и его дочерним продуктом распада барием-137. Вероятно у бабы Раи дома ядерный реактор! Краткое руководство пользователя довольно исчерпывающее, потому давайте посмотрим с чего все начинается, и как это все работает.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Предыстория. В далеком 2017-ом году, на сайте РадиоКОТ мне попалась интересная статья про гамма-спектрометрию. Автором ее является Максим. Как выяснится в дальнейшем, это создатель приборов серии Атом. Статья довольно простая, тут подробно написано что необходимо для сборки данного устройства, нарисованы схемы. Есть пояснения некоторых нюансов по настройке, и работе с самодельным гамма-спектрометром. Как два пальца подумал я, и уже через неделю на моем столе лежали все необходимые комплектующие для работы над проектом.


Самым экзотическим элементом всей конструкции является кристалл йодида натрия. Поиски данного артефакта в основном приводили к Евгению Нагурному, продавцу, который почти на всех форумах продает подобные штуковины. Мы с ним созвонились, я ему рассказал что собираюсь делать гамма спектрометр. Он со своей стороны посоветовал найти для этого проекта фотоэлектронный умножитель ФЭУ-85А, технический вазелин в качестве оптической смазки и рекомендовал купить у него сцинтилляционный кристалл йодида натрия размером 30*70 мм. Он больше чем в статье, а значит прибор должен выйти чувствительней. Вот такой красавец мне приехал. Единственное что вызывало сомнение, это странный желтоватый оттенок. Написал продавцу про цвет, на что он ответил если кристалл чистый, прозрачный, и просматривается до дна, значит он отличного качества. "Это хорошо!"

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Все компоненты на руках, работа мутится, колеса крутятся. Так как в оригинальной статье дана только схема, разводить плату нужно самому. Пару вечеров, и на бумаге начали вырисовываться первые эскизы. Тут и посадочные места под свои радио элементы, и размеры такие, чтоб всё устройство поместилось в картонную трубу для удобства использования. Методом фоторезиста переносим дорожки на фольгированный стеклотекстолит. Вытравливаем плату, и напаиваем на нее микросхемы, резисторы, конденсаторы и прочие компоненты, размещение которых предусмотрено заранее. Тут добавлен усилитель звуковой частоты для определения щелчков гамма-квантов, попадающих в кристалл сцинтиллятора. Также добавлен dc-dc преобразователь, который позволяет питать все устройство от обычного 5-ти вольтового повербанка.


Архив с гербер-файлами и прочими полезностями

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Схема собрана и настроена. На экране осциллографа отчетливо видны импульсы разной амплитуды, которые в свою очередь свидетельствуют о работоспособности гамма-спектрометра. Всё бы хорошо, но при подключении устройства к компьютеру, программа анализирующая поступающие на вход звуковой карты сигнал, показывает какие-то непонятные бугры, которые не имеют ничего общего со спектрами заранее известных контрольных источников. Дальнейшие несколько месяцев попыток разобраться в причине возникновения проблемы, ни к чему хорошему так и не привели. На этом этапе я забил большой толстый болт, и перешел к работам над другими проектами...

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Через какое-то время один незнакомец спросил меня:


—  Как успехи!?

  Говорю: никак;

—  Он такой: да, ну тогда держи гербер-файлы правильной платы преобразователя.


Этим незнакомцем оказался Дима Новиков, радиолюбитель и спектрометрист со стажем. Он пробудил второе дыхание в этом направлении, и работа закипела по новой. Дальнейшая задача стояла обратиться к китайцам, и заказать у них печатные платы.


Примерно через полторы недели ко мне приехал аккуратный вакуумированный пакет, в котором находились 10 плат. Зачем так много спросите вы!? Запас карман не жмёт! Теперь можно производить монтаж радиоэлементов. В начале напаиваем феном массивные детали, а затем мелкие с помощью паяльника. Вся процедура монтажа занимает не больше 30 минут, после чего на свет появляется регулируемый преобразователь отрицательного высокого напряжения, которым мы будем питать фотоэлектронный умножитель. Но, чувствую мы как то разогнались, и уверен многим сейчас не понятно что к чему. Попытаюсь объяснить на пальцах.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Гамма-спектрометр ровным счетом состоит из пяти деталей, все они сейчас представлены на ваших экранах. Слева находится бакелитовая панелька с делителем напряжения для фотоэлектронного умножителя. Дальше высоковольтный блок питания, который мы только что собрали. По средине видим кристалл сцинтиллятора, он представляет из себя вещество, в котором происходит преобразование невидимого гамма излучения в видимый свет. Он попадает в фотоэлектронный умножитель и усиливается, давая на выходе информацию, которую нам в дальнейшем предстоит обработать. Самая правая железка это пермаллой, но нужен для защиты ФЭУ от внешних электромагнитных воздействий.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

В рамках данного проекта применялись исключительно кристаллы йодида натрия активированные таллием NaJ(TI). Данный образец в красивой советской обертке обошелся примерно в 70 баксов. Удовольствие скажем не из дешевых. Данные сцинтилляторы самые распространенные, у них высокая эффективность поглощения гамма и рентгеновского излучения, высокий световыход, хорошее энергетическое разрешение и достаточно короткое время высвечивания. Этот кристалл в прямом смысле светится в рентгеновских лучах красивым синим светом, длинна волны которого лежит в районе 415 нм.


Вообще, для более грубой демонстрации этого явления можно взять обыкновенную кухонную соль, и засветить ее рентгеном. В результате она тоже будет сцинтилировать в видимом диапазоне света, но использовать ее для гамма-спектрометрии не выйдет, так как она имеет зонную структуру, и за один процесс распада будет выделятся очень мало фотонов. Чистый йодид натрия тоже невозможно использовать для этих целей, потому кристалл активируют таллием. Он изменяет структуру соединения, создавая дополнительные энергетические уровни, поэтому готовый материал отличается высокой эффективностью люминесценции.


В идеале, излучаемое сцинтиллятором количество фотонов должно быть пропорционально поглощённой энергии, это позволит получать энергетические спектры излучения. Грубо говоря, чем больше энергия гамма-кванта прилетевшего в кристалл, тем больше вспышка света, тем больше фотонов попадет в фото электронный умножитель. Все просто.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Теперь давайте рассмотрим, на что нужно обращать внимание при выборе кристалла йодида натрия активированного таллием. Первое и самое важное - цвет! Кристалл должен быть идеально прозрачным, в нем не должно быть желтизны, помутнений или каких либо трещин. На этом кадре хорошо видны основные отличия. Так же внимательно следует осмотреть оптическое окно, кудой будет выходить свет, на нем не должно быть пятен и следов отслоения кристалла от стекла, подобные дефекты можно разглядеть только при хорошем освещении. Так как йодид натрия является очень гигроскопичным, следует обратить внимание на герметичность алюминиевого контейнера, предотвращающего контакт с влагой в окружающей среде.


Большинство образцов которые можно найти в продаже, выпущены еще в далеком советском союзе. Данный образец размером 30*70 мм родился на свет в октябре 1985 года. При покупке вам могут акцентировать внимание на паспорте, в котором указан световой выход. Документ этот очень важный, на него обратим особое внимание. Внизу черным по белому написано, что детекторы сохраняют свою работоспособность в течение 12 месяцев со дня отправки заводом изготовителем. В общем этот паспорт просрочен минимум на 30 лет, потому пойду пущу его по прямому назначению)


Визуальную оценку никто не отменял! Внимательно смотрим на цвет, и с подозрением относимся к желтизне. По одной из теорий, такой цвет говорит о нарушении технологии производства, в следствии чего плохо просушенный светоотражающий порошок, который находится между алюминиевым контейнером и кристаллом, каким-то образом вступил в реакцию с йодидом натрия.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

К чему это в итоге приводит!? Желтизна препятствует хорошему прохождению света, что приводит к значительному ухудшению итогового разрешения, и больше 14% от такого образца ожидать не следует. Для примера, зеленым показан спектр прозрачного 8% кристалла, тут отчетливо видны все отдельные энергетические пики, в то время как желтый кристалл (чёрный спектр) слил всю картину в одну сплошную кашу. Желтый кристалл подобен катаракте, он вроде мир видит, но детали разглядеть не может. Такие образцы годятся только для счетных приборов, где важно только наличие импульсов. В этих случаях такие желтки несомненно будут работать.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Особенность сцинтилляторов. Если засветить ультрафиолетом (с виду прозрачный до дна, но желтый по оттенку кристалл), он сразу помутнеет, и с виду станет похож на молоко. А ведь основное правило хорошего сцинтиллятора, это полностью поглотить ионизирующее излучение, и полностью пропустить вспышку собственного сцинтилляционного света. Для примера показан хороший кристалл, он прозрачный как при дневном свете, так и в ультрафиолете, при этом нет никаких помутнений.


Еще один интересный параметр — послесвечение. Хорошие кристаллы обладают довольно долгим послесвечением после воздействия ультрафиолета, на этом кадре это хорошо видно. Любопытно, но желтый кристалл этим параметром не обладает вовсе. Ради интереса даже пытался сделать фото с 30 секундной выдержкой обоих образцов сразу после засвета. Тут всё очень хорошо продемонстрировано.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Подобным образом ведет себя и треснутый сцинтиллятор. Он остается абсолютно прозрачным, и сквозь него разглядываются все трещинки. Послесвечение тут не так ярко выражено, но на фото с длинной выдержкой его так же хорошо видно. Многие говорят, что кристалл после внешнего воздействия света необходимо выдержать несколько суток в темноте, чтобы он успокоился. Из практики, уже через пол часа после зверских издевательств с применением ультрафиолетового фонаря, спектры до и после облучения практически никак не отличались. Это хорошо видно если наложить один спектр на другой. Тут даже количество фоновых импульсов в свинцовом домике осталось неизменным.


Что касается размеров, чем больше кристалл, тем больше его площадь, тем больше гамма-квантов из окружающего пространства будет в него попадать. Размер сцинтиллятора 30*40 мм подразумевает сам размер кристалла, а герметичный контейнер со светоотражающим порошком имеет несколько большие габариты, которые выходят на 6 мм больше от указанного размера по высоте и ширине. Если вынуть содержимое герметичного контейнера, йодид натрия окажется соленым на вкус и будет оставлять после себя йодные пятна на раковине. После чего он побелеет, поговнеет и придёт в непригодность.


И так, гамма-излучение попадает в сцинтиллятор и взаимодействует с ним, порождая вспышки света в теле кристалла. Дальнейшая наша задача их поймать и преобразовать в электрический сигнал. Для этого применяют фотоэлектронные умножители. Фотоны света, попадающие на фотокатод ФЭУ, выбивают из него фотоэлектроны, те в свою очередь фокусируются на первый динод, и выбивают из него вторичные электроны, те фокусируются и направляются на следующий динод каждый раз при этом умножаясь. Для фокусировки и ускорения электронов, на анод и диноды подаётся высокое напряжение. В конечном результате этих манипуляций на аноде ФЭУ регистрируется импульсы тока, которые напрямую зависят от поглощенной энергии гамма-излучения.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Число электронов прилетевших к аноду, напрямую зависит от количества динодов, расположенных внутри фотоэлектронного умножителя. Так же его спектральная чувствительность должна быть согласована с длиной излучения самого сцинтиллятора.

К примеру у ФЭУ-85А область максимальной спектральной чувствительности лежит в диапазоне от 380-420 нм, что согласуется с кристаллом йодида натрия с его длиной волны в 415 нм. Так же важно учитывать амплитудное разрешение, тут указано 10%. Число каскадов усиления, то есть динодов 11. В рамках данной работы сравнивались два 85-х ФЭУ, с буквой А и без. В чем разница? Одни говорят что у ФЭУ с буквой А меньше темновой ток анода, что дает меньше шумов. Другие же утверждают что это отбраковка с завода.


На практике при сравнении обоих образцов разницы никакой не было, как по шумам, так и по разрешению. Единственное что ФЭУ-85А работает при более низком напряжении в 540 вольт вместо 600. В итоге остановился на букве А, чем меньше напряжение, тем меньше будет шумов на спектре.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Это ФЭУ-31, его спектральная чувствительность нам подходит, но динодов тут всего 8, а амплитудное разрешение 11%. Образец явно хуже по характеристикам. Что касаемо самих паспортов, для ФЭУ-85А он гарантирует сохранение технических характеристик в течении 12 лет со дня производства. В общем эта бумажка просрочена на 20 лет. Верить ей не стоит, все нужно проверять в работе.


Что касаемо выбора ФЭУ при покупке с рук. В первую очередь нужно визуально осмотреть стеклянный баллон на отсутствие трещин. Если таковы имеются, то вероятно товарищ мертв. Об этом так же будет свидетельствовать сурьмяно-цезиевый фотокатод, который обесцветится вступив в реакцию с кислородом. Собственно всё, остальные параметры можно узнать только при проверке на установке.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Чтобы запустить фотоэлектронный умножитель, на него нужно подать высокое напряжение, соединив диноды через делитель в виде резисторов, согласно схеме проекта. На этой плате так же находится трансимпедансный усилитель, он преобразует входной ток в пропорциональное выходное напряжение, которое подается на прямую в звуковую карту компьютера.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Теперь переходим исключительно к сборке и настройке гамма-спектрометра. Фотоэлектронный умножитель удобней всего соединять через панельку, это уменьшает риск повредить стеклянный баллон. Одна такая лампа стоит примерно 40 баксов. Будет обидно если что-то пойдет не так.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Дальше мягкой тканью протираем стеклянное окно сцинтиллятора, и натягиваем на корпус резину подходящего диаметра. Она будет центровать ФЭУ относительно окна. На вопрос где её достать, это кусок резины от велосипедной камеры.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Для обеспечения хорошего оптического контакта, между ФЭУ и сцинтиллятором находится специальная жидкость. Какая именно? Силиконовая смазка, самая густая которую получилось найти. Вы можете спросить, почему я не стал использовать технический вазелин который рекомендовал продавец кристалла? Всё просто, он не подходит в связи с поглощением ультрафиолета, он так же будет поглощать свет сцинтиллятора, и станет не оптической смазкой, а преградой, ухудшающей выходные параметры. Аптечный очищенный вазелин имеет ту же проблему.


Потому рекомендую от себя силиконовую смазку, она на протяжении всех экспериментов отработала на ура. Наливать её много не нужно, иначе она вытечет и запачкает вам чего-нибудь. Нужно немного придавить и прокрутить элементы относительно друг друга, чтоб выдавить излишки силикона.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Замечательно, у нас выходит такая красивая сборка. Для защиты ФЭУ обмотаем его несколько раз тонким вспененным полиэтиленом, и наденем сверху трубку из пермаллоя — магнито мягкого материала, защищающего внутренности лампы от различных внешних электромагнитных воздействий. Как магнитное поле может влиять на электронно-лучевые трубки мы показывали в одном из предыдущих постов. Достать пермаллой можно покопавшись на барахолке, от старого осциллографа, вокруг него находится то, что мы ищем. Только есть проблема, форма тут не подходит. Необходимо поработать молотком. Нужно выровнять края, и сформировать цилиндр. Металл во время деформации образует зоны напряженности, которые необходимо отпустить с помощью нагрева материала до примерно малинового цвета.


При нагреве можно наблюдать так называемую точку кюри, характеризующую изменение фазового перехода второго рода. Говоря проще, металл после определенной температуры перестает магнитится магнитом, довольно интересно! В общем, пермаллой ищите где, хотите.

Он нужен, без него всё равно что пойти в туалет без бумаги.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Теперь блок питания отрицательного высокого напряжения. Тут все детали легкодоступные, за исключением драйвера ключа IR2121, который нашелся только в массивном DIP корпусе, и высоковольтного трансформатора, который нужно мотать самому. Уверен, на этом этапе половина людей в зале встанет и начнет покидать кинотеатр, но погодите, тут всё просто.


На раскладке ближайшего рынка где все по 10 рублей, находим китайскую электро-зажигалку, внутри нее находится превосходный секционный трансформатор. Задача размотать его вторичную обмотку, и намотать новую проводом 0.2 мм. Витков примерно 200-250. Первичную катушку на феррите не трогаем. После намотки пропитываем готовый трансформатор воском или эпоксидом. Процесс занимает минут 20, когда знаешь что делать.


Мне же понадобилось пару месяцев на решение этого вопроса. Были перепробованы десятки различных типов высоковольтных трансформаторов, включая варианты от люминесцентных ламп подсветок мониторов, и заканчивая строчными трансформаторами от старых телевизоров типа ТВС. Но от всего этого наблюдалось слишком много шумов.

Самым простым и надежным оказался самодельный вариант. От него тоже наблюдался небольшой шум, но он был минимальным.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Доработка. В схему добавлен снаббер, фильтр, который подавляет паразитные индуктивные выбросы и колебания при переходных процессах. Вкратце это последовательная цепочка из резистора и конденсатора, которая подбирается индивидуально в каждой схеме. Установка такого фильтра позволяет уменьшить пульсации блока питания по высоковольтной части.

Если без снаббера пульсации при 600 вольтах достигали 1 вольта, то фильтр уменьшает их до полу вольта. Результат в 2 раза на лицо.


В статье рекомендуется при первом включением преобразователя, выкрутить подстроечный резистор в минимальное положение, это важно, пренебрежение этого пункта повышает риск выхода из строя силовой части схемы. Регулировка напряжения в схеме осуществляется с помощью ШИМ контроллера TL494. Меняя сопротивление резистора, можно наблюдать как изменяется скважность управляющих импульсов. Максимальное напряжение которое можно получить от такого преобразователя примерно 3 кВ. Сам больше 2-х не поднимал, не было необходимости.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Стабильность. Схема превосходно держит выставленное напряжение независимо от входного питания в диапазоне от 8 до 14 вольт. То же касается стабильности при климатических испытаниях. Важно, что бы напряжение не менялось при изменениях окружающей температуры, иначе это приведет к ухудшению разрежения итоговых энергетических спектров. Данная схема нагревалась с помощью фена. При 57 градусах, даже почернел жидкокристаллический индикатор на термометре, но напряжение на блоке питания стоит практически неподвижно. Уровень!


При правильной настройке, при 600 вольтах, потребление схемы будет составлять всего 33 мА. Сборки аккумуляторов 18650 с током 3 ампера, хватит для непрерывной работы устройства в течении 90 часов.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

На самом деле схема достаточно простая, и при правильной сборке будет работать с первого раза. Для облегчения настройки, тут указаны все осциллограммы, которые показывались ранее в фильме.


Итак, блок питания готов. Осталось подпаять сигнальный провод к выходу операционного усилителя. Он обязательно должен быть экранированным. Это может быть либо аудио кабель, либо советский вариант с посеребренной оплеткой.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

В результате у нас должна получится вот такая сборка, состоящая из платы преобразователя напряжения, и платы делителя с операционным усилителем, на которой находится бакелитовая панелька.


Электронная часть готова и ждет воссоединения с блоком детектирования. Поможем этому свершиться и размещаем панель на заднице ФЭУ. Так же не забываем тонким проводком соединить пермаллой к общему выводу схемы. Важный момент, плата умножителя не должна содержать остатков флюса и прочих продуктов жизнедеятельности электронщиков. Может что-нибудь пробить. Для надежности, блок детектирования стягивается резинками. Усердствовать не нужно, иначе можно продавить оптическое окно сцинтиллятора, повредить ФЭУ или еще чего. На этом собственно всё. Гамма спектрометр готов к работе.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Фотоэлектронный умножитель очень чувствительный, и его может в прямом смысле зашкалить. В общем остановился на картонном тубусе. Стильно, модно, молодежно.


Выставим напряжение преобразователя в районе 600 вольт, и смотрим какой сигнал у нас приходит с выхода операционного усилителя. На осциллографе будем наблюдать импульсы с разной амплитудой. Это всё фоновое излучение. Природная радиация в виде гамма-квантов попавших в кристалл сцинтиллятора.


Импульсы тока идущие с анода ФЭУ довольно короткие, потому операционный усилитель их принудительно растягивает до примерно 200 микросекунд, так звуковой карте их будет проще обработать.


Если поднести к сцинтиллятору выключатель со светомассой постоянного действия на основе радия-226, то импульсов станет очень много. Цифровые осциллографы дело хорошее, но в некоторых режимах работы они настолько тупые, что порой хочется биться головой об стену.

На советском варианте импульсы видны в реальном времени, они просто превосходны...


Радиофобы, вы еще не вжались в кресло от вида обычного радиационного фона? Природная радиация существует везде, от нее не спрятаться, она ионизируют и разрушают ваши клетки ДНК. Страшно? Мне тоже! Надо с этим как-то бороться. Будем строить свинцовый домик. Его задача изолировать спектрометр от внешнего природного фона.

Радиоактивные продукты. Гамма-спектрометр. Часть 1 Радиация, Hamster Time, Электроника, Наука, Как это работает, Дозиметр, Физика, Длиннопост

Вторая часть


================================================================

Архив с гербер-файлами и прочими полезностями

Полное видео проекта на YouTube

Показать полностью 24
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: