Рассмотрим типовую блок-схему индикаторов излучений на основе релаксационных генераторов импульсов, включающую источник питания, RC-цепь, активный элемент и сопротивление нагрузки.
В качестве датчика может выступать активный элемент, обычно выполненный на приборе с S-образной вольтамперной характеристикой. Таким элементом могут быть газоразрядные источники излучения (например, неоновые лампы), электрические разрядники, лавинные транзисторы, динисторы и т. д. При включении генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигнет напряжения пробоя активного элемента, происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи и напряжением источника питания.
Чувствительность датчика, например, неоновой лампы, к излучениям, магнитным, электростатическим полям и другим факторам обычно максимальна в области подхода к точке возникновения газового разряда. В этом случае малейшее изменение распределения электрического поля между электродами, вызванное действием постоянного или переменного электрического или магнитного полей, ультразвуковых колебаний, прохождением ионизирующих частиц через газовый объем, облучением датчика в области от СВЧ до рентгеновского диапазонов и выше приведет в итоге к изменению напряжения возникновения газового разряда и, следовательно, частоты работы релаксационного генератора. Разрешающая способность индикатора во времени определяется RC-постоянной (частотой генерации). В качестве чувствительного элемента могут быть использованы RC-элементы времязадающей цепи: рентгено-, фото-, термо-, тензо-, магниточувствительные резисторы, конденсаторы, полупроводниковые элементы; например, конденсаторы, работающие в предпробойном (обратимом) режиме.
В ряде случаев в качестве датчика может выступать и источник питания, в частности, гальванический или иной элемент, внутреннее сопротивление (или ЭДС) которого зависит от параметров окружающей среды, например, фото-, термобатарея. Напряжение источника питания может быть от единиц вольт до нескольких киловольт в зависимости от типа используемого активного элемента.
Поскольку рассмотренный выше индикатор не является избирательным к виду излучения, использовать его можно лишь при условии, что какой-то из действующих факторов намного превышает другие, малозначимые, например, уровень радиации. Возможно использование экранов, избирательно выделяющих регистрируемое излучение. Для R(C)-датчиков избирательность к виду излучения повышается.
В качестве сопротивления нагрузки могут быть использованы головные телефоны, светодиоды, стрелочные и другие индикаторы. Сравнение уровня излучений в двух различных точках (принятой за норму и контрольной) осуществляется подсчетом количества импульсов в единицу времени. Для автоматизации этого процесса можно использовать счетчики импульсов (измерители периода), в том числе в составе ЭВМ.
На рис. 2 приведена практическая схема универсального индикатора излучений.
В нижнем положении движка потенциометра схема работает как обычный двухдиапазонный гамма-радиометр, чувствительность которого загрубляется подключением дополнительного конденсатора переключателем SA1. Импульсы тока через счетчик импульсов (СБМ-20) заряжают конденсатор С2 (или С2+С3) до напряжения пробоя активного элемента (неоновой лампы, цепочки последовательно соединенных лавинных транзисторов). В результате разряда конденсатора вспыхивает неоновая лампа (и светодиод) и раздается щелчок в высокоомных головных телефонах нагрузки.
При перемещении движка потенциометра вверх начальное напряжение на активном элементе возрастает, в связи с чем для заряда конденсатора С2 (С2+С3) требуется меньшее количество импульсов от счетчика, следовательно, чувствительность схемы регистрации возрастает. Дальнейшее повышение напряжения плавно переводит схему в режим работы "универсального" индикатора излучений с использованием в качестве чувствительного элемента преимущественно неоновой лампы (или лавинных транзисторов).
Подсчет количества импульсов (в минуту) в том и другом случае можно производить по вспышкам неоновой лампы, по щелчкам в головных телефонах, либо измерением числа (периода) импульсов внешним измерительным прибором.
Для питания схемы можно использовать преобразователь напряжения от фотовспышки, добавив число витков вторичной обмотки таким образом, чтобы выходное напряжение преобразователя увеличилось с 300 до 390 В.
Для регистрации бета-излучения (электронов) могут быть использованы счетчики СТС-5, СТС-6, СБМ-10, СИ-9БГ и др., работающие при напряжении 330-480 В (номинальное напряжение 390 и 400 В). Для гамма-излучения следует применять счетчики СИ11Г, 13 Г, 19...25Г, работающие при номинальном рабочем напряжении 390 В и напряжении начала счета 280-335 В. Радиометр, типа приведенного на рис.2, или иной, работающий в режиме непосредственного счета отдельных гамма-квантов, можно использовать в целях ранней диагностики радиогенной кальцинации биологической тканей [1] (атеросклероза, кальцинации кровеносных сосудов, при заболеваниях суставов, сердца, легких и т. д.).
Установлено, что вблизи биологических тканей с повышенной вероятностью кальцинации (область суставов, мест переломов и вывихов, область сердца и т. д.) регистрируется повышенная гамма-активность, обусловленная естественным изотопом - калием-40. Радиоактивная трансформация калия-40 протекает по схеме: калий-40 ->электрон + гамма-квант + кальций-40.
Рост кальциевой сетки происходит на центрах зародышеобразования - высокоактивном кальции-40. Интересно, что гамма-активность уже закальцинированных тканей не отличается от нормы. Таким образом, по регистрации излучения калия-40 возможно предвидеть и, следовательно, предупредить развитие патологических изменений в организме, замедлить его старение.
В целом организм человека за счет распада калия-40 каждую секунду излучает в среднем 29,2 электрона и 3,8 гамма-кванта; нехватка в организме калия-40 также может свидетельствовать о неблагополучии [2]. Так, у больных злокачественными опухолями и лейкозами интенсивность излучения крови на 15-50 и более процентов ниже, чем у здоровых [2].
При помощи радиометра можно регистрировать также радиационную составляющую биологического поля экстрасенсов-целителей [3]. Так, для лиц, наделенных экстрасенсорными способностями, вероятностная функция распределения количества регистрируемых в единицу времени гамма-квантов по данным работы [3] существенно отличается от соответствующей функции для обычных людей.
Следует сказать, что устройства, типа описанного выше, могут быть использованы лишь для первичной, грубой оценки измеряемой величины. Для проведения серьезных исследований необходима аппаратура более высокого класса, селекция регистрируемых частиц по энергиям (изотопам), исследования топографии излучения, статистическая обработка результатов.
