Дозиметр и его принцип работы

Актуальность

Дозиметр – прибор, способный измерять радиацию. Дозиметры используют на многих промышленных предприятиях, в радиологических лабораториях, на АЭС и для личной защиты от радиации. С помощью дозиметра мы способны оценить радиационную обстановку. По результатам измерений принять решение о дальнейшем пребывании на местности.

Цель

Изучить принцип работы дозиметра, собрать экспериментальный образец, проверить его работоспособность.

Задачи

1. Изучение литературы и научных статей.
2. Создание схемы дозиметра.
3. Травление печатной платы.
4. Программирование микроконтроллера.
5. Проектирование корпуса дозиметра.
6. Сборка и проверка работоспособности.
7. Испытание экспериментального образца путём проведения сравнительного анализа с дозиметром SOEKS.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер, с установленным ПО:
  • Среда разработки Arduino IDE
  • Autodesk Fusion360
  • Программа для проектирования разводки на плате EasyEda
  • Программа для расчёта тороидального трансформатора Lite-CalclT
• Arduino UNO
• ЖК-экран LCD1602
• Линейный стабилизатор LM7805
• Трубка Гейгера-Мюллера СБМ-20
• Таймер NE555
• Осциллограф, мультиметр, комплекты компонентов и наборы для опытов

Описание

Перед началом работы были изучены основы схемотехники и программирования. Изучен принцип работы дозиметра. Разработана схема дозиметра, затем в схему был интегрирован микроконтроллер в качестве регистрирующего устройства.

Опираясь на электрическую схему, автор сделал печатную плату в программе EasyEda и выстроил дорожки платы по соответствующей разводке.

В среде программирования Arduino IDE (семейство C) была запрограммирована работа датчика. В основе кода лежит функция прерывания, которая считывает аналоговый импульс и преобразовывает его в цифровой. Каждый раз, когда происходит ионизация газа в трубке Гейгера, к количественной переменной добавляется цифра «1». Таким образом, за 35 секунд работы получили сумму, которая и является значением экспозиционной дозы.

Спроектирован корпус будущего устройства в Fusion 360. Спроектированный корпус был напечатан на 3D-принтере и в нём размещены модули дозиметра. После проверок на наличие изъянов дозиметр был сравнён с бытовым дозиметром SOEKS. По результатам сравнения были подведены итоги.

Результаты работы/выводы

Поставленные задачи были успешно решены. Разработанный дозиметр измеряет радиационный фон и реагирует на его изменение.

Были приобретены основные навыки в области приборостроения, сформирован ряд перспектив.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем проект будет улучшаться. В основном будет изменена большая часть практической работы. В планах на будущее – достижение целей в области схемотехники, программирования и в целом в области приборостроения:

1. переход на другую платформу (на ESP32 или STM32),
2. замена экрана. Замена экрана улучшит визуальную составляющею программного кода. К экрану можно добавить кнопки, что станет возможностью управления внутренними компонентами программы (меню программы),
3. использование SMD-компонентов,
4. замена счётчика Гейгера-Мюллера (СБМ-20 – счётчик бета- и гамма-излучений, или счётчик со слюдяным окном – Бета-1)

Награды/достижения

XXXI Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – диплом II степени

Мнение автора

«Мой проект является первым опытом в научно-исследовательской деятельности, и он для меня очень важен. Работа длилась на протяжении 3 месяцев, за данный промежуток времени я многое узнал про электронику. В следующем году я планирую принять участие в работе этой же секции, верю в высокие результаты, ведь я настроен серьёзно заниматься радиоэлектроникой на протяжении своей жизни. Всё что я делаю, поможет в развитии моей будущей карьеры.

Городской образовательный проект «Инженерный класс в московской школе» для меня означает возможность реализации своих навыков в инженерном деле. Ученики инженерных классов изучают много предметов, и это не так просто. Инженерные дисциплины сложны в освоении и требуют много знаний и сил. Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» – это первый шаг к огромным проектам, которые требуют более точной теории и правильной реализации, а сейчас – элементарная подготовка к тому, что ждёт в будущем»