Хомяки приветствуют вас друзья!
Этот пост будет посвящен эксперименту одного московского школьника, который в 2008 году облучил свои пальцы из самодельной рентгеновской установки, собранной дома из говна и палок. Сегодня мы пойдем по его стопам и увидим, чем бы могла закончиться эта история, если бы он не получил лучевые ожоги раньше времени. В ходе поста соберем подобную установку, посмотрим что находится внутри лапы вороны и узнаем из чего состоит внутренний мир Принцессы Фионы. Так же, проведем расчет дозы полученной Сифуном на примере листочка растения, попробуем провести рентгеноструктурный анализ кристалла соли и всё с таком духе.
Прежде чем приступить к флюорографии различного барахла, давайте вспомним что произошло в далеком 2008 году. На дворе 25 декабря, канун нового года. Сифун — на то время школьник-экспериментатор, собирает у себя дома рентгеновскую установку, которая с большим успехом запускается и начинает светить невидимыми лучами с кончика довольно экзотической микрофокусной трубки БС-1, предназначенной для структурного анализа различных кристаллических соединений. Сделав предварительные замеры мягкого рентгеновского излучения дозиметром ДП-5 и определив оптимальное расстояние от кончика трубки до усиливающего экрана, школьник принялся совать в пучок излучения свои пальцы, чтобы лицезреть их внутреннее содержимое.
В процессе был получен ряд удачных фотографий. Данная фотосессия продлилась не больше двух минут. После чего опыт прекратился! Фото были выложены на форум единомышленников, где все их оценили с достоинством. Через два дня после облучения Сифун написал, что у него на пальцах покраснела кожа - как при ожогах первой степени. Спустя две недели, он загремел в больницу с осложнениями. Вначале на пальцах вылезли пузыри, а затем и вовсе намечалась пересадка кожи. Долгая реабилитация и спустя два года, рука почти зажила, оставив следы на всю жизнь.
С тех пор трубка БС-1 обросла неким мистическим культом. Достать такую оказалось не просто, так как, во-первых — она редкая и узкоспециализированная, а во-вторых — дорогая. К счастью у меня оставалась вторая почка, потому, заполучить желаемый образец не составило особого труда.
И так, перед вами микрофокусная рентгеновская трубка БС-1 с анодом из хрома, прострельного типа. Судя по паспорту, анод тут может состоять из разных металлов: серебро, медь, молибден, рений и хром. Мне попался последний вариант. Выход лучей с кончика трубки происходит через бериллиевое окно, которое хорошо пропускает низкоэнергетическое рентгеновское излучения. Судя по некоторым источникам, такие трубки применялись как в медицине, так и в промышленности для осуществления структурного анализа, который позволяет определять атомную структуру вещества.
На тыльной стороне трубки имеется три контакта. Два крайних — это накал, а тот что посередине — это электрод электростатической фокусировки рентгеновского пятна выходящего с кончика трубки. В рамках данного повествования, фокусировка не использовалась по причине отсутствия желания. Не хотелось увеличивать дозовые нагрузки на свой и так не блистающем здоровьем организм. Так же для этого дела можно использовать магниты, совместно с отклоняющим потенциалом для фокусировки. Но, я слишком стар для этого дерьма...
Схема рентгеновской установки примитивна до такой степени, что ее способен собрать кто угодно, даже дворник с "высшим инженерным образованием".
На трубку нужно всего лишь подать накальное напряжение в 1.5 вольта с током в 3.9 ампера, а между накалом и анодом приложить потенциал в 30-40 киловольт, чтобы разогнать свободные электроны, столкнуть их об пластину анода и вызвать тормозное излучение. В результате чего родится тот самый рентген. Для этого используется генератор переменного высокого напряжения на лампе 6П45С и умножитель Кокрофта-Уолтона.
Давайте более детально рассмотрим отдельные узлы конструкции. Начнем с накального трансформатора. Сделать что-то похожее с удовлетворяющими характеристиками можно с помощью тороидального сердечника. Чтобы получить 1.5 вольта, достаточно намотать 6 витков провода общим сечением 1.5 квадрата. Хоть в паспорте заявленный ток указан в 3.9 ампера, на практике, по мере нагрева нити накаливания он немного падает и нормализуется примерно на 3 амперах.
Сразу нужно обкашлять некоторые моменты. Накальный трансформатор должен иметь надежную электроизоляцию вторичной обмотки. Дело в том, что высокий потенциал, который присутствует в процессе работы установки, может пробить в сеть и спалить например ваш компьютер с тонной фоточек на борту. Кому это нужно?!
Обеспечить хорошую электроизоляцию можно с помощью каптонового скотча, намотанного поверх тора и куска водопроводного шланга от системы осмоса, внутри которого помещается провод вторичной обмотки. Забегая наперед, следует учесть, что все предметы вокруг установки будут накапливать статику, а после отключения питания схемы, будут стремиться ударить вас током. Меня, пару раз хорошо пробивал ЛАТР, как ни странно на нем больше всего скапливалось заряда. Заземлен он не был.
Переходим к ламповому автогенератору переменного высокого напряжения. Задерживаться на нем особого смысла не вижу, так как про это был целый отдельный выпуск, который назывался "Радиоволна из параллельного мира". Дело было около двух лет назад. Тогда, по случайному стечению обстоятельств, дуга, создаваемая высоковольтным генератором начала каким-то образом разговаривать...
Я долго не мог понять в чем дело, временами думал, что сошел с ума. Оказалось что контур собранной схемы каким-то образом оказался настроен на частоту местной радиопередачи, которую найти получилось не с первого раза, так как она оказалась за границами современного УКВ радиовещательного диапазона. Спустя пол года, ломая голову откуда же наводится голос в высоковольтной дуге, оказалось что это волна 69,02 FM которая называется "Яскраве радіо". Тут крутят исключительно украинские композиции и отсутствует любые намеки на привычную всем рекламу. Интересно за какой счет существует радиостанция, которую на современных радиоприемниках никто никогда не услышит?! Вот наш канал к примеру существует благодаря спонсору PCBWay, который специализируется на производстве печатных плат.
В общем, говорящий автогенератор был отложен на полку с паранормальными предметами, а вместо него было собрано другое, идентично первому устройство, в котором было слышно только эфирное шипение. На нем же продолжались дальнейшие эксперименты.
И так, на выходе строчного трансформатора формируется высокое напряжение переменной частоты, которое может доходить до десятка киловольт. Но для питания рентгеновской трубки оно не подходит по двум причинам, первое — напряжение недостаточно большое, второе — оно должно быть постоянное, а не переменное.
Для этого, в схему добавляется многоступенчатый умножитель Кокрофта-Уолтона. Он состоит из диодов и конденсаторов, которые, представляют собой устройство для преобразования относительно низкого переменного напряжения в постоянное высокое. В моем случае умножитель содержит 13 ступеней и умножение происходит в 13 раз, с многократным запасом. Диоды тут использованы КЦ106Г, способные выдержать максимальное постоянное обратное напряжение в 10 кВ. Конденсаторы, выбранные под это дело, откровенное дерьмо! Не рекомендую такие использовать так как их постоянно пробивает. Два таких умножителя, померли на моих руках в процессе экспериментов.
Собственно и всё! Как и говорил ранее, устройство рентгеновской установки простое как угол дома. И это откровенно пугает, так как не однократно общался с людьми, которые дома пытаются собрать что-то подобное, используя вместо трубки отечественные кенотроны. Ну ладно я то, но вы же умные люди!
В общем засовываем в трусы свинцовою пластину и начинаем КВН. С лабораторного автотрансформатора подаем питание на схему лампового высоковольтного генератора. Напротив трубки лежит зонд, название которого известно большинству как дозиметр ДП-5. Диапазон измерения выставлен с коэффициентом умножения на 1000. При минимальном напряжении на аноде трубки, стрелка дозиметра зашевелилась и зашкалила по фону свыше отметки в 5 рентген. Не хило так, подумал Штирлиц...
Любопытный момент был замечен при измерении уровня фона отечественным дозиметром Регул-001. При подаче напряжения на трубку, измеритель отказался работать. Вероятно, тут всему виной так называемый зашкал. Электроника у него не предназначена для работы в мощных радиационных полях. Не все дозиметры одинаково хороши!
Теперь переходим к самой интересной части программы. У Вильгельма Конрада Рентгена в 1895 году от рентгеновских лучей в лаборатории, засветились кристаллы цианоплатината бария. У Сифуна в 2008 году от рентгеновских лучей засветились пальцы. У нас же сейчас светится обычная стрелочная шкала с люминофором, который обладает фосфоресценцией, то есть послесвечением после воздействия как видимого, так и не видимого света.
В этом примере есть некий парадокс, так как свечение материалов под воздействием ионизирующего излучения принято называть радиолюминесценцией. Так вот, если у вас на дозиметре ДП-5 начала светить стрелочная шкала, вероятно вы не там свернули и оказались в ядерном реакторе.
Для получения рентгеновских снимков применяют усиливающие экраны. Они бывают разные. В моем случае обычная бумага, на которую нанесен тонкий слой мелкозернистого кальций-вольфраматного люминофора. Этот экран судя по маркировке ЭУ-В2А имеет среднее усиление под классическую синечувствительную пленку. Не нужно путать усиливающий экран и рентгеновскую пленку. Пленка — это пластиковый лист со светочувствительным покрытием, которая помещается в кассету между двумя усиливающими экранами. После экспонирования на пленке образуется скрытое изображение, которое превращается в видимое в процессе химико-фотографической обработки специальными реактивами. Подобно принципу обычной фотографии 19 века.
Поместим между экраном и трубкой БС-1 обыкновенную зажигалку. Выключаем свет. Можно заметить, что тень от зажигалки на бумаге какая-то невыразительная и явно желает лучшего. Это связано с малым временем выдержки видеокадра на фотоаппарате и недостаточной светосилой объектива. Фотография с выдержкой 4 секунды меняет картину. Тут видны все внутренности зажигалки. Можно заметить что ее тень в несколько раз увеличена в размерах. Это связано как раз с микрофокусностью трубки. По умолчанию, без применения электростатической отклоняющей фокусировки, угол рассеивания выходного пучка, судя по картине на бумаге равен 130 градусам.
Принцип увеличения изображения подобен фонарику и театру теней на потолке. В связи с этой конструктивной особенностью, получать качественное изображение объемного предмета выходит невозможно, по причине расходящихся лучей, которые размывают заднюю стенку объекта.
Пора привести аппарат в человеческий вид, а то все как-то на соплях держится. С точки зрения безопасности, трубку БС-1 можно разместить внутри сантехнической 11 сантиметровой трубы, которая в дальнейшем будет обмотана слоем экрана в виде листового свинца. Из него же за кадром делаем свинцовые трусы. Чтоб там знаете ли, яйца лишний раз не светить. Это не я придумал, а вот этот синий доктор, он еще советовал стакан красного вина накинуть, чтоб лейкоциты быстрей восстанавливались и плитку черного шоколада съесть.
Вся установка собрана на куске ДСП плиты. Габариты: полметра на полметра. Меняем положение рубильника и подаем питание на накал трубки БС-1. Ту же самую операцию проделываем с лампой 6П45С на высоковольтном генераторе. Ждем пока все разогреться.
Прежде чем подавать анодное напряжение на установку и приступить к фотографированию теней на усиливающем экране, давайте осветим пару важным моментов в этом деле.
Я всегда придерживаюсь принципа "мамкиного фотографа", это когда навел камеру на объект, нажал кнопку спуска затвора в авто режиме, и алгоритмы камеры выставили все настройки выдержки, экспозиции и ISO вместо тебя. Тут такое не прокатит! Прежде чем делать какие-либо манипуляции, необходимо сфокусироваться на усиливающем экране. Так как он белый, на помощь приходит любая картинка с ярким рисунком, которая поймает на себе взгляд камеры. Переключателем на объективе отключаем автофокусировку.
Для чего нужны эти телодвижения?! После отключения света, автофокус 100% потеряет объект из виду, в результате чего мы можем получить размытый снимок. Далее выбираем букву "М" - это ручная съемка. Открываем дырку диафрагмы объектива на максимум. В моем случае это значение 5. Время выдержки кадра можно установить от 2 до 10 секунд. Поставим 4, если что, потом поменяем. Значение ISO поставим 400. Выше нет смысла, так как изображение засыпет шумами. Посмотрим в видоискатель и убедимся что Принцесса Фиона находится на месте.
Уходим в соседнюю комнату. Тут у нас имеется дозиметр со слюдяным счетчиком, ЛАТР и в общем всё удаленное управление установкой. Чтобы в руку лишний раз не светило, установим перед ручкой регулировки напряжения защитный экран, который представляет из себя кусок железа от старой газовой колонки. Проводить фотосессию мы так же будем из укрытия. С недавних пор фототехника Canon обзавелась беспроводным дистанционным управлением по сети Wi-Fi, что позволяет делать фотографии на определенном расстоянии.
Выключаем свет и постепенно поднимаем анодное напряжение на трубке. Видеохроника не может похвастаться яркой и красочной картинкой, в отличии от фотоснимков полученных с помощью выдержки. Техника 21 века так сказать, фото на фотоаппарате можно просматривать прямо с телефона в прямом эфире. В общем вот что у нас получилось. Принцессу Фиону увеличило в размерах раза в три, вместе со всем ее внутренним содержимым. С этого же ракурса, были получены другие рентгенограммы различных предметов.
Это - лапа вороны. Внутри нее превосходно видны отдельные кости.
Куриное яйцо на удивление практически полностью поглотило мягкое рентгеновское излучение исходящее от трубки, оставив позади себя обычное темное пятно.
Лучи так же не могут пробиться через керамику. На фото глиняное яйцо времен Древней Руси. Про проникающую способность тут вообще можно не говорить, так как обычный диод размером 5*5 мм, который мы сегодня применяли в схеме умножителя напряжения, через себя абсолютно ничего не пропустил. Силёнок у трубки не хватает, чтобы пробивать твердые предметы.
Уверен, многие догадались что это. Это "Казак", вырезанный из кости какого-то животного со следами ремонта внутри. (предполагаю 16-17 век)
Снимки — это конечно дело интересное, но хомяк за кадром начал волноваться. Его интересует какие дозы можно получить, находясь рядом с установкой. Многие читатели наверняка начнут писать в комментариях что автор псих, вокруг тебя живут соседи и что я вовсе про них не думаю. Дело в том, что 99% такого мягкого излучения поглощаются первыми сантиметрами кирпичных стен. Все остальное что сейчас регистрирует слюдяной счетчик СБТ-10 — это отраженный по комнате рентген.
Представьте, что в установке стоит обыкновенный фонарик, который светит в сторону окна, но при этом имеет обратное отражение от поверхностей предметов. Немного невидимого света долетает до счетчика через открытый проём двери. В зоне прямой видимости, уровень фона по показаниям профессионального дозиметра Радиаскан-701 с закрытой крышкой фильтра, показал фон в 5.3 мР/Ч. В то время, как это же измерение без крышки с открытым чувствительным слюдяным счетчиком БЕТА 1-1 перевалило за 85 мР/Ч, что в 16 раз больше.
Отсюда вывод. Пытаться измерить мягкий рентген обычными бытовыми дозиметрами не рассчитанными на этот энергетический диапазон — бессмысленно. Приборы будут врать в любую сторону на порядок. Измеренный энергетический диапазон рентгеновского излучения трубки БС-1 лежит в пределах 20 кэВ на малых анодных напряжениях и порядка 80-100 кэВ с напряжением под 30-40 кВ. Измерения проводились самодельным гамма-спектрометром.
Теперь время рассказать историю, связанную с моим новым, только что купленным на то время фотоаппаратом. Если приглядеться, на этом кадре хорошо заметны некие артефакты. Белые точки на матрице фотоаппарата, которые вспыхивают когда в них попадает ионизирующее излучение. По началу, данные артефакты в процессе съемок меня никак не смущали. В хронике с видеоматериалом из четвертого атомного реактора в Чернобыле, вообще матрицу засыпает сплошным снегом и ничего страшного, техника работает как часы.
Додуматься поставить перед фотоаппаратом освинцованное стекло, как это сделал Руслан Гик в своих фильмах, у меня фантазии не хватило. Все эксперименты показанные в этом выпуске, снимались от силы 2 вечера. В общем фотоаппарат стоял прямо напротив рентгеновской трубки и снимал изображение на усиливающем экране.
С каждой новой фотографией в матрицу прилетали все новые и новые порции рентгеновского излучения. После того как весь материал был отснят и были пересмотрены все фотки, я заметил один неприятный момент. По мере хронологии, на каждом новом снимке в определенных местах, появлялись и больше не исчезали - белые точки. Пересматривая кадр за кадром, по моей щеке текла слеза. Это появлялись битые пиксели на матрице, только что купленного фотоаппарата. Как будто из пулемета кто-то расстрелял. Забегая наперед скажу, что фотоаппарат был сдан в сервисный центр по гарантии, где все пиксели программно заблокировали. В описании написал что пиксели сами посыпались, а сам я зайчик-побегайчик)
Плавно, мы подошли к прямому назначению трубки БС-1. Рентгеноструктурный анализ. В теории, если направить пучок рентгеновского излучения на кристалл соли, то мы получим лауэграмму — рисунок с пятнами на пленке, получаемый вследствии отражения рентгеновских лучей от определенного семейства атомных плоскостей в кристалле.
Пересматривая советскую хронику, принцип такого эксперимента казался довольно простым. В местном супермаркете была куплена соль с довольно красивыми и крупными кристаллами. Самые красивые из них были отобраны для дальнейших опытов. Поставив образец перед кончиком трубки и подав питание на анод, можно было наблюдать что кристалл соли начинал светить красивым розовато-бело-голубоватым светом. Каких либо намеков на Лауэграмму на усиливающем экране замечено не было. Вдоволь насмотревшись как светится соль с магазина, было решено сделать свинцовую пластину с крохотным отверстием, чтоб можно было пропускать через него тонкий пучок рентгеновского излучения, который уж точно бы отразился от кристаллической решетки кристалла. Но, к большому сожалению, получить желаемый результат в домашних средневековых условиях не получилось. Тут и кристалл нужно вращать перед пучком, и угол менять и фокусировка излучения должна быть прямо в образце.
Вернемся в тот прекрасный зимний день, когда Сифун экспериментируя дома облучил свои пальцы. Давайте попробуем подсчитать примерную дозу, которую получила его кисть. Разместим зонд дозиметра ДП-5В на расстоянии 10 сантиметров от окна рентгеновской трубки. Бета фильтр на зонде открыт, так как мягкое рентгеновское излучение как мы уже знаем обладает плохой проникающей способность и вряд ли пробьется сквозь металлический кожух. Устанавливаем рубильник переключения режимов в положение измерения 200 рентген. Поднимаем анодное напряжения с помощью ЛАТР-а и наблюдаем за показаниями стрелки дозиметра. Максимальное значение, которое мне удалось зарегистрировать 40 Р/Ч. Тут еще стоит учесть геометрию размещения счетчика СИ3БГ внутри зонда, который включается только в диапазоне измерения в 200 рентген, он дубовый как пробка, его еще называют "счетчиком апокалипсиса".
В общем у нас есть цифра 40 рентген на расстоянии 10 см. Трубка у нас использовалась без фокусировки, а значит в воздушной среде излучение будет ослабевать пропорционально квадрату расстояния от источника. Проведя простые арифметически вычисления можно высчитать что на расстоянии 1 сантиметра от трубки, уровень излучения будет равняться 4000 рентгенам в час. Предположим пальцы Сифуна находились на расстоянии 3 сантиметров от трубки в течении 2 минут. Делаем пересчет и получаем дозовую нагрузку в 14.8 Рентгена. Теперь вспомним показания Радиаcкан-701, где его значения без крышки фильтра выросли в 16 раз. Умножаем 14.8 на 16 и получаем 237 рентген дозовой нагрузки мягкого излучения на руку. Это мы еще не берем в расчет, что его пальцы накануне жарились под СВЧ излучением магнетрона от микроволновки. Учитесь как нужно экспериментировать!
Думаю, Сифун, сам того не подозревая стал человеком Легендой, на уровне с самим Конрадом Рентгеном и Олегом Айзоном, который по неизвестным причинам куда-то пропал. Как говорил Евгений Соловьев с канала "У инженера на коленке", если бы Сифун догадался поставить перед берилиевым окном простейший фильтр в виде стекла, он бы отсек мягкую гамму и последствия облучения были бы меньше.
Хорошим примером для демонстрации воздействия мягкого рентгеновского излучения, оказался листочек обыкновенного растения, которое живет у меня на подоконнике. Исходные параметры сделаем такие же, как мы посчитали выше. Расстояние от трубки до листика 3 сантиметра, время непрерывного воздействия лучей 2 минуты. Запускам установку и идем пить чай.
На следующий день после лучевой терапии, место куда светила трубка слегка поменяло цвет и стало светлеть. Спустя три дня это место начало засыхать. Спустя 5 дней я заметил что стебелек растения на котором росли два листочка отвалился. Листочек, который подвергся двухминутному облучению полностью завял.
Отсюда следует знать, чем выше анодное напряжение на трубке, тем более жесткое излучение с большей проникающей способностью она обеспечивает. Жёстколучевые медицинские трубки начинают свою работу от напряжений 100 кВ и выше. Мягкое излучение обладает гораздо меньшей проникающей способностью. Для защиты от него достаточно тонких экранов. Без экранирования оно крайне коварно тем, что практически полностью поглощается мягкими живыми тканями со всеми вытекающими отсюда последствиями. Потому следует различать мягкое и жесткое излучения. Опасность их конечно же относительна, и то и другое советую обходить стороной!
Для справки. Сразу после съёмок этот выпуск, несколько лет назад планировался отправится в мусорное ведро, так как тут содержатся материал, не предназначенный для неокрепших умов, что привело бы к написанию всякого бреда в комментариях. Но, ситуацию поменяли обстоятельства. Мне в инстаграмме часто пишет народ, который дома собирает подобные устройства на кенотронах, чтобы своими глазами лицезреть невидимые лучи и почувствовать себя "мамкиным экспериментаторами". Я тоже с этого начинал, это красиво, не спорю. Но как только пришло понимание как ионизирующие частицы взаимодействуют с клетками организма, у меня развилась радиофобия. Теперь при слове рентген, флюорография и прочие связанные слова с этими вещи, я не замечая того, ухожу в себя. Вся эта тема сомнительная, если бы мать увидела чем занимается ее сын, она бы наверняка сказала: "Ты идиот, идиот!"
Расскажу еще одну сказку, про новый, только что купленный регулируемый блок питания. При попытке запустить строчный автогенератор на транзисторах, напряженность поля с выхода умножителя оказалась настолько большой, что в схеме что-то пробило и обратка пошла на клеммы блока питания, частично выпалив его внутренности. В итоге пропала регулировка напряжения и улетела в иной мир защита по току. Устройство так же было отправлено в сервисный центр, где его благополучно отремонтировали. В описании написал что он вышел из строя при зарядке аккумулятора). В общем чего хочу вам сказать, больше пейте пивас и меньше занимайтесь дома всякой фигней.
Полное видео проекта на YouTube
Автор: Hamster Time
