El extravío o robo de materiales radioactivos se ha vuelto peligrosamente frecuente y un agente secreto, detective o incluso un curioso del asunto debe tener recursos para hacer su detección. En la práctica, los materiales radioactivos se detectan por medio de aparatos denominados Medidores o Detectores Geiger. Vamos a describir el montaje de uno de estos aparatos, sólo alertando que la obtención de la válvula Geiger usada en el proyecto no es simple.
Eventualmente, podrá ser adquirida por correo de otros países sobre la base de catálogos o incluso traída por alguien que viaje. En cualquier caso, el reproductor no debe iniciar el montaje sin este componente.
Una alternativa económica, sin embargo de mucho menor sensibilidad, consiste en sustituir la válvula por una lámpara de neón, sin embargo no se trata de una solución que lleve a un aparato de buen desempeño.
El circuito está totalmente alimentado por pilas, lo que lo hace portátil, permitiendo así que se utilice en la búsqueda de campo.
La ubicación de objetos con contenido de radioactividad peligrosa puede ser fácilmente indicada por este aparato.
COMO FUNCIONA
Este circuito utiliza como componente básico una válvula detectora del tipo Geiger-Múller que tiene la apariencia mostrada en la figura 1.
Esta válvula tiene un electrodo central en forma de hilo y externamente un segundo electrodo que es su propia envoltura.
En el interior tenemos un gas inerte bajo baja presión y en la parte frontal una ventana de mica, a través de la cual las partículas emitidas por los objetos radiactivos pueden pasar.
Entre los dos electrodos de la válvula y 'aplicada una alta tensión continua, entre 300 y 600 V, que se obtiene de las pilas a partir de un circuito inversor.
El gas impide que la corriente circule entre los electrodos, hasta el momento en que una partícula radioactiva penetra en el interior de la válvula.
Esta partícula ioniza el gas en su trayectoria, formando así un rastro que es conductor de electricidad. Se produce entonces un pulso de corriente que puede ser amplificado por un transistor y al ser aplicado en un auricular produce un "clic".
Así, para cada partícula que entra en el tubo tendremos la producción de un chasquido en el auricular.
Por la frecuencia de esos chasquidos, es decir, su cantidad, podemos saber si un material es radiactivo y en qué intensidad es su radiación.
Una frecuencia de chasquidos elevada indica un objeto peligroso, que de ninguna manera debe ser manipulado sin cuidados especiales.
Ante un objeto que presente estas características, se aleje e inmediatamente llame a las autoridades, que pueden tomar las debidas providencias en el sentido de hacer una remoción segura.
El diagrama completo del Detector Geiger se muestra en la figura 2.
Para obtener la alta tensión continua que alimenta la válvula, tenemos un oscilador basado en un circuito integrado 555 y un transistor amplificador de potencia.
Así, las señales generadas por el oscilador se aplican al devanado de baja tensión de un pequeño transformador, obteniéndose entre 150 y 300 V en su secundario.
Esta alta tensión alternada pasa por un doblador de tensión con dos diodos (D1 y D2) y dos capacitores (C2 y C3), obteniendo una tensión continua entre 300 y 600 V, que es lo que la válvula necesita para funcionar.
Observe que la alta tensión obtenida es en régimen de bajísima corriente, así que no será posible medirla con el multímetro. La conexión de un multímetro común en este punto del circuito lo carga, dando una indicación de una tensión mucho menor que la que realmente existe. Sin embargo, el lector no debe tocar con los dedos en los terminales del transformador en este punto, pues estará arriesgado a llevar un choque bastante desagradable.
La tensión rectificada se aplica a la válvula. De esta forma, los pulsos obtenidas son llevados a un transistor amplificador Darlington y de él a un auricular.
El consumo del aparato es algo elevado, debido a las exigencias del circuito inversor, de modo que la alimentación debe ser hecha con pilas medias o grandes. Las pilas recargables o alcalinas son las mejores opciones para tener una buena autonomía.
El único ajuste y la frecuencia del oscilador del inversor, para obtener el mejor rendimiento con un mínimo de gasto de energía, y así una condición de mayor autonomía para las pilas.
MONTAJE
La disposición de los componentes en la placa de circuito impreso se muestra en la figura 3.
El punto más importante del montaje es el manejo e instalación de la Válvula Geiger en un tubo acolchado de PVC u otro material. Esta válvula es extremadamente delicada y no soporta ningún tipo de golpe más fuerte. De la misma forma, la ventana de mica y delicada y un objeto puntiagudo puede dañar esta parte de manera irreversible.
La válvula se conecta mediante un cable blindado al circuito, de modo que pueda manejarse a distancia, como se muestra en la figura 4.
Conexión de la válvula
Cualquier tipo de válvula con tensión de operación entre 300 y 600 volts puede ser usada en este circuito, de modo que se trata de un diseño bastante flexible en relación a este componente, que justamente es el más difícil.
El circuito integrado debe instalarse en un zócalo apropiado y el transistor Q1 necesita un radiador de calor que consiste en una aleta de metal doblada en U. Un pequeño calentamiento de este componente durante el funcionamiento es absolutamente normal.
Equivalentes del BD135 como el BD137 y BD139 se pueden utilizar sin problemas.
Los diodos deben ser los indicados, que soportan la elevada tensión de pico existente en este punto del circuito. Los capacitores C2 y C3 deben ser cerámicos con una tensión de trabajo de al menos 600 V, o de poliéster con la misma tensión de trabajo o mayor.
Los demás capacitores no son críticos y C5 debe tener una tensión de trabajo mínima de 12 V.
Los resistores son de 1/8 W con un 5% o más de tolerancia.
El transistor Q2 es un Darlington de pequeña potencia, pero en la dificultad de obtenerlo se pueden utilizar dos BC548 en la conexión equivalente, o incluso un Darlington de media potencia.
El auricular debe tener 8 ohmios o más de impedancia. Un pequeño altavoz de 5 cm puede ser improvisado como auricular, o incluso montado en la caja.
Para las pilas se debe utilizar el soporte apropiado y observar la polaridad de su conexión.
El transformador tiene un enrollamiento de 220 V y otro de 6 V, con corriente entre 100 y 300 mA. En realidad, el secundario de baja tensión puede tener valores entre 5 y 12 V, sin problemas para el rendimiento.
P1 puede ser un trimpot para el ajuste de funcionamiento en la propia placa, pero en su defecto se puede utilizar un pote común.
AJUSTE Y USO
Para ajustar el aparato podemos basar en la propia radiación natural. A cada instante, venidas del espacio, penetran en la atmósfera partículas ionizantes denominadas rayos cósmicos y cada 30 segundos, en promedio, una de ellas, alcanza la válvula detectora.
Cuando esto ocurre tenemos un chasquido en el auricular.
Ajustando P1 debemos entonces obtener una alta tensión en D1, la cual puede ser detectada con una lámpara neon en serie con una resistencia de 1M.
De vez en cuando debe escucharse un chasquido en el auricular, que corresponde justamente a esa radiación natural.
Para utilizar el aparato, basta con aproximar la válvula detectora del objeto sospechoso.
Si hay emisión de chasquidos esto significa que el objeto es radiactivo.
Los antiguos relojes con mostradores de radio (elemento radiactivo) pueden servir de base para la comprobación de funcionamiento.
Semiconductores:
CI-1 - 555 - circuito integrado
Q1 - BD135 o equivalente - transistores NPN de media potencia
Q2 - BC517 - transistores Darlington
D1, D2 - 1N4007 - diodos rectificadores de silicio
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 4,7 k ohms
R2, R3 - 1 k ohms
R4 - 470 k ohms
R5 - 3,3 M ohms
R6 - 4,7 M ohms
P1 - 100 k ohms - trimpot o potenciómetro
Capacitores:
C1 - 100 nF - poliéster o cerámico
C2, C3 - 100 nF / 600 V - poliéster o cerámicos
C4 - 47 pF - cerámico
C5 - 1 000 uF / 12 V - electrolítico
Varios:
T1 - Transformador con un primario de 220 V y secundario de 6 V x 100 mA a 300 mA
F1 - Auricular de 8 ohms - ver texto
S1 - Interruptor simple
V1 - Válvula Geiger-Múller - cualquier tipo - ver texto
B1 - 6 V - 4 pilas medianas o grandes
Placa de circuito impreso, caja para montaje, hilos, soldadura, cables blindados, zócalo para el circuito integrado, etc.