Узнаем как изготовить счетчик Гейгера своими руками

Для измерения радиоактивного фона учеными и инженерами разработаны приборы — счетчики Гейгера. В качестве датчика альфа-, бета- и гамма-излучений используется герметичная газоразрядная трубка, наполненная смесью инертных газов, названная в честь ученых-изобретателей счетчиком Гейгера — Мюллера. Но профессиональные приборы мало доступны современному обывателю и довольно дороги.

Разработано несколько разновидностей подобных конструкций. Счетчик Гейгера своими руками из неоновой лампы может изготовить даже самый неподготовленный сталкер для выживания в постапокалиптическом мире.

Принцип работы [ | ]

Цилиндрический счётчик Гейгера — Мюллера состоит из металлической трубки или металлизированной изнутри стеклянной трубки и тонкой металлической нити, натянутой по оси цилиндра. Нить служит анодом, трубка — катодом. Трубка заполняется разреженным газом, в большинстве случаев используют благородные газы — аргон и неон. Между катодом и анодом создаётся напряжение от сотен до тысяч вольт в зависимости от геометрических размеров, материала электродов и газовой среды внутри счётчика. В большинстве случаев широко распространённые отечественные счётчики Гейгера, требуют напряжения 400 В .

Счётная характеристика (зависимость скорости счёта от напряжения на счётчике) имеет хорошо выраженное плато, в пределах которого скорость счёта очень слабо зависит от напряжения на счётчике. Протяжённость такого плато достигает для низковольтных счётчиков 80—100 В , а для высоковольтных — нескольких сотен вольт.

Длительность сигнала со счётчика Гейгера сравнительно велика ( ≈10 −4 с ). Именно такое время требуется, чтобы медленные положительные ионы, заполнившие пространство вблизи нити-анода после пролёта частицы и прохождения электронной лавины, ушли к катоду и восстановилась чувствительность детектора.

Нейтроны напрямую газоразрядными счётчиками не детектируются. Использование в качестве газовой среды гелия-3 или трифторида бора либо введение бора в состав материала стенок позволяет регистрировать нейтроны по заряженным продуктам ядерных реакций.

Помимо низкой и сильно зависящей от энергии эффективности, недостатком счётчика Гейгера — Мюллера является то, что он не даёт возможность идентифицировать частицы и определять их энергию. Эти недостатки отсутствуют в сцинтилляционных счётчиках.

При измерении слабых потоков ионизирующего излучения счётчиком Гейгера необходимо учитывать его собственный фон. Даже в толстой свинцовой защите скорость счёта никогда не становится равной нулю. Одной из причин этой спонтанной активности счётчика является жёсткая компонента космического излучения, проникающая без существенного ослабления даже через десятки сантиметров свинца и состоящая в основном из мюонов. Через каждый квадратный сантиметр у поверхности Земли пролетает в среднем около 1 мюона в минуту, при этом эффективность регистрации их счётчиком Гейгера практически равна 100 %. Другой источник фона — это радиоактивное «загрязнение» материалов самого счётчика. Кроме того, значительный вклад в собственный фон даёт спонтанная эмиссия электронов из катода счётчика.

6 удобных дозиметров для тех, кто хочет обезопасить себя и своих близких

ZIVE является полноценным дозиметрическим прибором, в основе аппарата — стандартный счётчик Гейгера. Гаджет умеет индицировать всю необходимую информацию при помощи собственного экрана. Кроме того, ZIVE можно синхронизировать со смартфоном для большего удобства, а полученную информацию — отправлять на сервер для формирования актуальной карты радиационного загрязнения.

Дозиметр можно использовать как для контроля за окружающей средой, так и для проверки предметов: продуктов питания, строений, приобретаемых устройств и вещей. ZIVE обладает промышленной точностью и умеет работать в фоновом режиме, оповещая пользователя об опасности. Использование смартфона при этом не является обязательным.

SMTGEG4S/Smart Geiger

Японцы изобрели крошечный девайс, известный под названием SMTGEG4S: счётчик Гейгера, подключаемый к смартфону через разъём для наушников. Устройство предназначено для гаджетов на Android и iOS. Измеряется текущий радиационный фон и накапливаемая доза излучения. Правда, в отличие от ZIVE, погрешность составляет целых 30%. Стоимость в Японии — порядка 40 долларов.

Для российского покупателя есть копия из серии анализаторов, выпускаемых под брендом FTLab (бывают ещё датчик ультрафиолета, инфракрасного излучения, температуры, вольтметр и так далее). Smart Geiger работает с фирменным приложением под управлением Android и iOS.

Lapka

Набор аксессуаров для iPhone или iPad в виде небольших блоков. Сюда входят четыре прибора для определения уровня радиации, влажности и температуры, электромагнитного излучения, а также модуль для измерения количества нитратов в продуктах. По словам разработчиков, дополнительное оборудование и калибровка не требуются. Аксессуары могут работать без участия пользователя на протяжении суток и более.

Датчики подключаются к аудиоразъёму любого Apple-устройства. Приложение-компаньон самостоятельно управляет процессом, измеряет и анализирует необходимые параметры окружающей среды. В приложении можно выбирать готовые профили настроек для конкретных видов продуктов: в случае превышения допустимого содержания нитратов Lapka сообщает вам об этом. Возможно построение информативных графиков для конкретного промежутка времени.

Терра МКС-05

Профессиональный прибор для определения радиоактивного загрязнения и количества принятой радиации. Для оценки ситуации требуется всего 10 секунд (это один из лучших показателей среди портативных дозиметров).

За прочие гаджеты в статье производитель несёт значительно меньшую ответственность. «Терра» же соответствует нормативным документам, имеет заводской штамп о метрологической поверке и является гостированным прибором.

«Терра МКС-05» выводит необходимые данные на собственный экран в режиме реального времени. Со смартфонами синхронизируется только модификация с Bluetooth-модулем.

Atom Tag

Эта приставка к смартфону представляет собой нечто среднее между ZIVE и Smart Geiger: это простой, но достаточно точный дозиметр. В нём прячется счётчик Гейгера с электронной схемой, модуль Bluetooth 4.0 и литий-ионный аккумулятор. Предназначается для бытовых и промышленных измерений, экспериментов и демонстраций, но не гостирован, так что официально выдаёт данные с достаточно высокой погрешностью.

Работает Atom Tag в связке с планшетом или смартфоном на Android или iOS, а при отсутствии связи становится сигнализатором (порог, при достижении которого будет производиться оповещение пользователя, нужно настроить заранее), обрабатывает и хранит данные.

DO-RA является полноценным дозиметром-радиометром на основе полупроводникового детектора и умеет собирать данные об альфа-, бета- и гамма-излучении. Работает со смартфонами и планшетами через USB-порт или дистанционно (через Bluetooth либо Wi-Fi). Питаться может как от встроенного аккумулятора, так и от гаджета, с которым синхронизируется.

Дозиметр умеет определять текущий радиационный фон, оповещать о допустимой, предельной и недопустимой дозе облучения, формировать графики состояния органов и систем владельца мобильного устройства в зависимости от полученной или накопленной дозы и даже давать рекомендации по поводу поведения. Кроме того, гаджет автоматически формирует отчёты о радиоактивном фоне территории в режиме реального времени с координатами на основе GPS и ГЛОНАСС и передаёт их в центр анализа радиационной обстановки.

Существует несколько вариантов DO-RA для конкретных моделей смартфонов (среди них есть iPhone, HTC и другие). Желающие купить устройство могут связаться с производителем по одному из телефонов на официальном сайте.

Бонус

Для тех, кто не хочет переплачивать за дополнительные функции, есть масса простых, но эффективных самодельных вариантов:

Счетчик работает некорректно или сломался?

Чаще всего, если замечено, что показания счетчика не соответствуют действительности, потребители спешат отдать приборы учета потребляемого газа на проверку. В результате чаще всего выясняется, что счетчики исправны.

Поскольку данная процедура платная, не стоит спешить. Первым делом, если вы обнаружили, что устройство учета потребляемого газа некорректно работает (мотает слишком быстро/медленно, при включенном газе цифры не меняются), следует поставить в известность газовую службу.

Основные причины, на основании которых газовый счетчик мотает неоправданно много:

• проблема с газовым оборудованием;
• утечка;
• находящиеся рядом электроприборы.

В первом случае нужно подсчитать, сколько кубометров газа вы используете в месяц. Если в доме установлен одноконтурный газовый котел, в работе которого задействован только один теплообменник, при этом потребление голубого топлива 10-20 куб.м, то следует проанализировать причины такого огромного расхода.

Сначала рекомендуется проверить энергоэффективность в плане сохранения тепла. Утепление дома способно решить эту проблему и потребление газа существенно сократится.

Одна из самых распространенных причин наматывания лишних кубов является утечка . Поэтому проверить систему стоит даже при отсутствии запаха . Ведь при утечке запах газа может и не ощущаться .

Проверить наличие утечки можно самостоятельно. Для этого следует обмазать все соединения и газовый вентиль мыльным раствором. О наличии утечки свидетельствуют появляющиеся пузыри. В этом случае срочно нужно вызвать аварийную газовую службу.

На работу газового счетчика также могут влиять электроприборы, расположенные рядом. Чтобы исключить это вариант, просто попробуйте выключить прибор или убрать его в другое место. Многие пользователи отмечают некорректную работу учетного газового оборудования, если рядом находится микроволновка.

Что делать, если обнаружили, что газовый счетчик много мотает:

• категорически запрещено вскрывать счетчик , вмешиваться в его работу и нарушать пломбу;
• после прибытия ремонтная бригада обязана засвидетельствовать сохранность пломбы;
• в зависимости от результата осмотра прибор может быть демонтирован и забран на проверку;
• если утечка голубого топлива отсутствует, до приезда газовой службы можно смело пользоваться газовыми приборами.

Если прибор учета не подлежит ремонту, то вам обязаны выдать документ, согласно которому вам показана замена счетчика.

На период, в течение которого вы не снимаете показания с газового расходомера, плата за газ осуществляется согласно общепринятого договора на поставку голубого топлива. Чаще всего это средняя норма потребления газа, считать по которой начинают со дня обращения в газовую службу.

Если неисправность газового счетчика при проверке обнаружили газовщики, то абонплата пересчитывается за предыдущие шесть месяцев. В обоих случая нормативы потребления завышены.

Чтобы не возникало подобной ситуации, потребителю следует внимательно следить за работой газового счетчика и оборудования. Ответственность за исправность всех приборов в жилом помещении лежит на его владельцах.

Дозы радиации и их влияние на человека

1. 0.08 рентген в час. Это минимальный показатель влияния ионизирующих веществ на человеческий организм. Стоит сказать о том, что полностью избавиться от таких веществ в атмосфере нельзя по причине того, что радиационный фон — это не только созданные человеком устройства и приспособления, но и определенные природные факторы. Другими словами, человека постоянно окружает радиационное поле определенной мощности, которое может изменяться и по-разному влиять на организм по причине локальных или глобальных факторов. Однако, если естественное радиационное поле практически никогда не приносит губительного вреда человеческому организму, то искусственное поле ионизирующих веществ может привести к развитию недугов и многим деформациям.
2. 100 рентген. Эта доза радиационных элементов считается наиболее щадящей, однако опасной дозой радиации для человеческого организма. При получении такой дозы человек может начать болеть лучевой болезнью или страдать многими побочными внутренними нарушениями и воспалениями. Статистические данные говорят о том, что 10% всех людей, которые подверглись такой радиационной атаке и максимальной дозе радиации для человека, умирают от лучевой болезни или связанных с ней заболеваний спустя 30 дней после облучения. Среди наиболее распространенных симптомов лучевой болезни после такой дозы радиации принято считать постоянные приступы тошноты, головокружения, резкую потерю веса. У беременных женщин в связи с высоким уровнем облучения могут произойти преждевременные роды или выкидыш. У мужчин на некоторое время появляется бесплодие. Радиационная атака такой дозы оказывает сильное негативное влияние на иммунную систему человека поэтому при лучевой болезни высок риск заболеть инфекционными недугами или стать жертвой грибка и глистов.
3. Доза радиации в 300-550 рентген считается максимально опасной и негативной для человеческого организма. При такой опасной дозе радиации для человека доктор чаще всего ставит мужчине диагноз полного бесплодия. В некоторых случаях активность сперматозоидов может возобновляться после прохождения курса лечения, однако только в том случае, если уровень ионизирующих веществ в организме не превысил 500 Рентген. При такой дозе облучения у пациента выпадают волосы, кожа может приобретать красный или багровый оттенок, ломаются и выпадают ногти. У многих больных с такой дозой облучения наступает стадия внутренних заболеваний и кровотечений, может сильно нарушиться работа желудочно-кишечного тракта, ухудшиться работа головного мозга, появиться онкологическое заболевание.
4. Радиация в 600-1000 рентген считается максимально опасной и смертельной дозой радиации в микрорентгенах. Излечиться от такой лучевой болезни невозможно никакими методами и пересадками. В такой ситуации доктора могут только на протяжении нескольких лет поддерживать относительно стабильное состояние пациента, однако с самыми худшими побочными симптомами и осложнениями. В случае такого сильного облучения и смертельной дозы радиации в зивертах человек полностью теряет костный мозг, который нужно трансплантировать. Одновременно с этим при высоком воздействии на организм ионизирующих частиц у человека частично или полностью нарушается работа желудочно-кишечного тракта.
5. Радиация в 1000-5000 рентген приводит к мгновенному состоянию комы, в котором человек умирает через 5-35 минут после начала облучения.
6. 8000 и более рентген – несовместимая с жизнью смертельная доза радиации в рад, при которой человек умирает мгновенно.

Кот Шрёдингера и парадокс близнецов. Семь интеллектуальных мемов, которые сделают вас в разы умнее

Если вы думаете, что мемы — это только глупые картинки в интернете, над которыми смеются подростки, спешим изменить ваше мнение. Мысленные эксперименты, странные аналогии и яркие примеры из научных статей и споров вполне можно назвать интеллектуальными мемами, о которых мы и расскажем.

1. «Кот Шрёдингера» (сложный мем о двойственности)

Физико-математический парадокс с котом в мешке, ящике, комнате или камере появился, когда австрийский физик-теоретик Эрвин Шрёдингер в статье о принципах квантовой механики описал мысленный эксперимент: кот заперт в стальной камере вместе с машиной для убийства, управляемой счетчиком Гейгера, — атом может распасться или не распасться, адская машина может сработать или не сработать в течение часа. Кот будет жив по истечении этого времени, если распада атома не произойдёт. Поэтому в течение часа мы не можем назвать кота ни живым, ни мёртвым, он с равной вероятностью может быть сочтен и живым, и мёртвым одновременно. Сложно? Вот так и с квантовой механикой.

Иллюстрация: Shutterstock (Tanistaja)

2. «Кочерга Витгенштейна» (философский мем о непознаваемости истины)

Кембридж, 1946 год. Три главных философа современности — Поппер, Витгенштейн, Рассел, специалисты по эпистемологии (наука о понимании, истине и знании), встречаются на заседании Клуба моральных наук.

Выступает доктор Карл Поппер. Название его доклада — «Существуют ли философские проблемы?» — не предвещает скандала. Однако между Поппером и Витгенштейном разгорается пылкий спор: действительно ли существуют философские проблемы (Поппер) или только головоломки (Витгенштейн). Этот спор мгновенно стал легендой.

По версии Поппера, он привёл примеры «действительно философских проблем». Витгенштейн отверг их все. Поппер вспоминает, что Витгенштейн «нервно поигрывал кочергой», которой, как указкой, подтверждал аргументы. А когда дело дошло до этики и моральных принципов, Поппер нашёлся и привел такой: «Не угрожать приглашенным докладчикам кочергой». В ответ Витгенштейн в ярости отшвырнул кочергу и выбежал из зала, громко хлопнув дверью. По версии Витгенштейна, «докладчик Поппер нёс какую-то муть».

Однако кочерга оказалась не так проста. Очевидцы и исследователи расходятся во взглядах на события того вечера. Все излагают историю по-разному, и проблема кочерги (а на самом деле того, что случилось в тот вечер и как по-разному все всё запомнили) продолжает занимать умы. Витгенштейн, вспоминая заседание философского клуба, вообще не упоминает кочергу! Поппер и Витгенштейн бились на кочергах, кочерга была раскалённой, ею угрожали, поднося к лицу, использовали как аргумент в споре и отшвыривали в угол — все запомнили вечер по-разному.

Все участники спора профессионально занимались вопросами истинности и были очевидцами произошедшего, но так и не сумели прийти к согласию. А вы говорите, истина существует.

3. «Жук в коробке» (аналитико-философский мем о несовершенстве сигнальной системы)

От кочерги — к жукам: еще один мысленный эксперимент, на этот раз из книги «Философские исследования» Людвига Витгенштейна.

Представьте себе, что у нескольких человек есть по одной закрытой коробочке. Внутри — объект, который каждый из обладателей коробки считает «жуком», причём содержимое может увидеть только владелец и никогда не показывает никому. Если человек объявит, что у него в коробке жук, что там на самом деле, будет знать только он. Объяснить друг другу, какой именно жук (да жук ли это) в коробках, практически невозможно.

Но с жуками ещё более-менее. Мы можем договориться, что значит «большой», «блестящий», формализовать описание длины усиков и, в конце концов, нарисовать или сфотографировать «жуков». Но что делать с внутренними субъективными ощущениями? Как объяснить, что такое «боль» и «мне так больно» (как именно?), дать почувствовать «ужасно», «страшно» и «восхитительно»? Кажется, объективно воспринять их нельзя, сообщает аналитическая философия, и тут есть только личный опыт каждого, личная боль и личный «жук» в коробке.

4. «Чайник Рассела» (логический мем о бремени доказательств)

Бертран Рассел, философ и математик, который участвовал в споре с участием «кочерги Витгенштейна», привёл чайник как логическую аналогию в статье «Существует ли Бог?» как пример того, что ученый не обязан доказывать, что чего-то не существует. И, наоборот, любое утверждение о существовании предмета или явления должно быть чем-то подкреплено.

«Если бы я стал утверждать, что между Землей и Марсом вокруг Солнца по эллиптической орбите вращается фарфоровый чайник, никто не смог бы опровергнуть моё утверждение, добавь я предусмотрительно, что чайник слишком мал, чтобы обнаружить его даже при помощи самых мощных телескопов».

«Но заяви я далее, что, поскольку моё утверждение невозможно опровергнуть, разумный человек не имеет права сомневаться в его истинности, то мне справедливо указали бы, что я несу чушь. Однако если бы существование такого чайника утверждалось в древних книгах, о его подлинности твердили каждое воскресенье и мысль эту вдалбливали с детства в головы школьников, то неверие в его существование казалось бы странным, а сомневающийся — достойным внимания психиатра в просвещённую эпоху, а ранее — внимания инквизитора».

Потомок «чайника Рассела» — Летающий Макаронный Монстр, приверженцы культа которого утверждают, что он существует, пока не доказано обратное. Теперь вы знаете, откуда у него растут ноги. Из космоса.

5. «Парадокс близнецов» (эйнштейновский мем про космические путешествия)

Ещё один мысленный эксперимент для демонстрации принципов общей и специальной теории относительности Эйнштейна и релятивистского замедления времени.

Представьте себе братьев-близнецов. Пусть один отправляется в межзвёздное путешествие (это брат-путешественник) со сверхсветовой скоростью до звезды, до которой пять световых лет, а второй (домосед) остаётся на Земле.

С точки зрения домоседа, путешественник остался моложе: он двигался относительно Земли со скоростью света, и, согласно специальной теории относительности, у него замедлилось время и 10 лет, которые прошли на Земле, пролетели на борту корабля за меньшее время. Значит, путешественник становится моложе, а домосед старше.

На самом деле этот знаменитый парадокс — творческая иллюстрация того, что специальная теория относительности позволяет разную трактовку релятивистских эффектов, а время относительно. Всё относительно.

Для рассмотрения различных эффектов теории относительности в парадокс вводят еще близнецов: третьего, который на другом звездолёте движется противоположно первому звездолёту. Оба двигаются относительно друг друга. Оба должны относительно друг друга быть моложе. Четвертого… В общем, есть над чем подумать. Парадокс близнецов — довольно частый мем; так пишут путешественники оставшимся дома, намекая, что они-то всё моложе и моложе.

6. «Квантовый Чеширский Кот» (современный мем — и снова про котиков)

«Видала я котов без улыбки. Но улыбку без кота. »

Недавно новый парадокс квантовой механики — «Квантовый Чеширский Кот» — был продемонстрирован экспериментально. Суть его заключается в том, что при определённых условиях квантовой системы частицы могут существовать отдельно от своих свойств, а свойства — от частиц. Как и улыбка без котов, и коты без улыбки. Относится ли ваш кот к квантовым системам и умеет ли он улыбаться, редакции неизвестно. Но видите, так бывает!

7. «Демон Максвелла» (физический мем про вахтеров)

В 1867 году физик и математик Джеймс Максвелл придумал мысленный эксперимент для иллюстрации парадокса второго закона термодинамики (тепло переходит от горячего тела к холодному).

Представьте себе стеклянную емкость с газом, которая разделена перегородкой на две одинаковые части. В перегородке есть микроотверстие, которым управляет микроскопическое существо, строгий вахтёр молекул — демон Максвелла. Он позволяет проходить быстрым горячим молекулам в правую часть емкости из левой части, а холодные медленные частицы пропускает только в левую часть из правой.

Почему вечером учиться гораздо эффективнее, чем утром

Через некоторое время правая половина будет теплее левой. Система упорядочится по сравнению с исходным состоянием, и второе начало термодинамики будет нарушено, энтропия системы из двух равных частей в конце эксперимента будет меньше, чем в начале. Даже больше: разницу температур можно будет использовать для работы, а если вахтёр будет работать вечно, не требуя оплаты (без совершения энергии), получится вечный двигатель.

Несколько лет назад международная группа ученых экспериментально воспроизвела «демона Максвелла» для изучения поведения квантовых систем — за «демона Максвелла» в этих системах играет кубит, наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

Кстати, в повести «Понедельник начинается в субботу» Стругацких именно «демоны Максвелла» открывали и закрывали двери в НИИЧАВО. Некоторые вообще считают, что это просто мем про охранников и вахтёров, забывая о втором законе термодинамики, оплате труда и потоке информации. Но мы не будем.