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El RAM 63 es un equipo de detección de radiación por centelleo (para más información, ver el trabajo titulado Análisis y modificación de un detector de cnetelleo RAM63, con una sonda específica para partículas alfa y otra para beta-gamma.
Este principio de funcionamiento otorga al sistema una elevada sensibilidad y un comportamiento bastante lineal, pero, no obstante, para que cualquier sistema de medición sea útil es necesario que esté calibrado adecuadamente.




La unidad que poseo está fabricada en algún momento entre la segunda mitad de los años sesenta y principios de los setenta, y pese a que por su uso militar en unidades NBQ del antiguo ejército de la Alemania Oriental debe haber seguido un plan de mantenimiento bastante riguroso, es inevitable que los componentes hayan cambiado de valor con el tiempo, y que los márgenes de medición que especifica el manual de uso estén hoy en día superados.




Por otra parte, en la caja de madera que contiene las diversas parte y accesorios del aparato no figuran las dos muestras radiactivas calibradas que especifica el manual: una de Pu-239 para probar y ajustar la sonda alfa y otra de Cs-137 para la de beta-gammas. Lo cual, junto a que el texto está en alemán, complica bastante la tarea de ajuste y reduce la posibilidad de que refleje de manera real el número de impulsos o cuentas recibidas.

Al margen de los errores que éste equipo pueda entregar, el medir radiación de origen nuclear implica dificultades adicionales, por los siguientes motivos:

1) Los impulsos suministrados por minuto por una sonda, sea de centelleo, un tubo Geiger o proporcional, dependen en su mayor parte de la construcción mecánica de la sonda, y a menos que se prevea en la propia construcción mediante mecanismos de filtro variable o ventana ajustable, no es un factor que pueda modificarse con posterioridad. Algunas sondas del tipo de descarga de gases pueden variar su sensibilidad cambiando la tensión de polarización, pero siempre entre márgenes estrechos.

2) La frecuencia de dichos impulsos dependen además de la "especialización" espectral de la propia sonda. Por ejemplo, una sonda de alfas podría ser también activada por betas, aunque con una menor sensibilidad, lo cual, a menos que se midan radioisótopos que emitan únicamente un tipo de radiación, las lecturas pueden verse falseadas por la mezcla.Esto se complica si además detectan las gammas, puesto que esta radiación electromagnética, al ser producto del "reajuste" energético de un núcleo que acaba de emitir una de las dos anteriores, las acompaña casi siempre en mayor o menor grado. Está también el problema de la incidencia sobre las sondas de los rayos cósmicos de altísima energía procedentes del espacio exterior, que por su poder de penetración son imposibles de parar con los espesores de plomo, hormigón o agua que un aficionado pueda disponer en su laboratorio.

3) Aparte de que la sonda sea específica para un tipo de radiación, la excitación que las partículas producen variará según su energía (que a su vez depende del tipo de radionucléido que las genere), y frente a esta característica lo más normal es que la sonda no tenga una respuesta plana en todo su margen de captación. Esto es especialmente válido para las de centelleo y las proporcionales, y menos para un tubo Geiger, en que la discriminación se efectuará dependiendo de que la energía de la partícula radiactiva alcance o no el umbral mínimo para la creación del efecto avalancha, con lo cual todas las energías incidentes inferiores a este umbral no serán detectadas, y las superiores, con independencia de su magnitud, darán en cambio la misma señal a la salida.

4) Este factor se verá además modificado por el tipo de electrónica asociada al sensor, su ganancia, su umbral mínimo de disparo o la relación señal/ruido presente en la entrada.

Estos condicionantes provocan en las medidas de radiación nuclear márgenes de incertidumbre que puede llegar a ser considerables, excepto para las condiciones ideales de sondas muy específicas, bien protegidas de influencias exteriores y destinadas a controlar niveles de radioisótopos también determinados.

Como nuestro caso se aleja bastante de estas "condiciones ideales", ya que deberemos medir radiación de muchos tipos, orígenes y espectros distintos, la idea es conseguir que nuestro contador sea capaz de reflejar con precisión el número de impulsos recibidos de las sondas, dejando para más adelante, si así lo precisamos en algún momento, la confección de tablas de corrección específicas para cada sonda y tipo de fuente que se mida.



Ajuste de la parte mecánica

En primer lugar procederemos en nuestro RAM 63 al ajuste mecánico del "cero" del microamperímetro, ya que pese a tener un tornillo de calibración en la parte frontal, por algún cambio interno, posiblemente de la tensión de los muelles del cuadro móvil, me resulta imposible llevarlo al cero.

Comenzaremos dejando este tornillo de ajuste en su posición central (la cual reconoceremos por dejar la aguja a medio camino entre el máximo y el mínimo de su desplazamiento). Después abriremos la caja, desmontaremos el contenedor de las pilas y el blindaje de la fuente de alimentación.




Seguidamente separaremos los cables hasta acceder al protector antihumedad que guarda la parte trasera del instrumento indicador.
Una vez abierto, para lo cual deberemos cortar con unas tijeras el hilo plástico que mantienen cerrado el protector, con unas pinzas de punta fina, iremos girando el contacto móvil superior hasta que la aguja se desplace sobre el cero.




Al abrirlo observamos que este instrumento indicador es distinto a los que estamos acostumbrados, en los que el cuadro móvil está sujeto por dos semiejes acabados en punta entre una horquilla de sujeción, y la corriente les llega a través de dos muelles espirales. En el RAM, no existen los semiejes ni estos muelles tan característicos, habiendo sido ambos sustituidos por un finísimo hilo que conduce la corriente y actúa como muelle de torsión.
Por este motivo, la operación deberá hacerse con muchísimo cuidado, porque un paso en falso podría romper el delicado hilo-muelle que soporta el cuadro móvil, obligándonos a una difícil reparación posterior de resultados no asegurados.

Una vez acabada la parte mecánica, cerraremos de nuevo el protector plástico atándolo con un hilo sintético y pasaremos a la electrónica.


Ajuste de la parte electrónica

Antes que nada debo decir que todas las acciones descritas a partir de ahora deben llevarse a cabo después de haber hecho en el RAM 63 las modificaciones indicadas en ANÁLISIS Y MODIFICACIÓN DE UN CONTADOR DE CENTELLEO RAM 63. Puesto que por ejemplo, en su configuración inicial de fábrica nos resultaría imposible arrancar el aparato sin la sonda conectada, y la masa (el chasis metálico) tampoco estaría unida al positivo de las pilas, cuando ambas cosas son necesarias para proceder al ajuste siguiente.
Otra observación tiene que ver con la denominación de las resistencias, ya que el el esquema están nombradas como R seguido por su número, y en cambio, en el diagrama de situación de componentes están como una W seguida por el mismo número.

Consultando de nuevo los esquemas electrónicos del RAM, nos damos cuenta de que la medida que se refleja en la escala graduada del microamperímetro depende únicamente de la frecuencia de los impulsos generados por las sondas, de manera que puede responder igual a una señal inyectada desde un generador externo.
Para la escala de K=1, el tope coincide con 10.000 impulsos por minuto, que corresponde a una frecuencia de 10.000 / 60 = 166,66 hertzios.






De esta manera, si nosotros entramos una señal de dicha frecuencia en el circuito amplificador de impulsos del RAM, con una amplitud suficiente para que su salida supere el umbral de entrada del discriminador Schmitt-Trigger, la aguja del microamperímetro deberá caer sobre el fondo de escala marcando 10.000 imp/min.





La mejor manera de proceder es utilizar un generador de onda cuadrada, cuyo flanco de bajada producirá la simulación de un impulso de la sonda. La duración marca-espacio de nuestra onda cuadrada no es crítica, ya que el diferenciador formado por C-7, Gr-4 y Gr-5 a la salida del Schmitt creará siempre a partir del flanco su propio impulso de duración fija.
En mi caso, dispongo de un generador de onda cuadrada que construí hace años, capaz de entregar señales entre de 0.001 Hz y 1 Mhz, y que al estar basado en un circuito PLL (Phase Loop Looket - Lazo enganchado en fase), le otorga una precisión de cuatro dígitos y una excelente estabilidad de frecuencia.
Arranco el RAM 63, sin sonda, ajusto la escala a K=1 y después de configurar la salida de mi generador a 166,6 Hz, entro la señal en el punto indicado en el anterior gráfico y que llamaremos P-3. Al instante veo como la aguja del indicador se clava en el tope de su margen de oscilación, sobrepasando en un 30 % el valor máximo de la escala y por tanto los márgenes de tolerancia establecidos por el fabricante del equipo.




Actúo sobre el potenciómetro de ajuste R-25 (W-25 en el diagrama de situación de componentes) en un intento de compensar este error de medida, pero el problema es que la aguja no se mueve del extremo.
Repaso de nuevo esta parte del circuito y entonces me doy cuenta de que el potenciómetro R-25 en realidad sólo afecta al microamperímetro para efectuar el ajuste manual del ABGLEICH, es decir, para la compensación de tensión de las pilas, que debe ser efectuado al arrancar el aparato (ver de nuevo ANÁLISIS Y MODIFICACIÓN DE UN CONTADOR DE CENTELLEO RAM 63))

Esta carencia es indudablemente un defecto de diseño. En realidad, las tolerancias del 20 % especificadas el fabricante no se refieren a la diferencia entre la indicación del aparato y las cantidades reales de radiación alfa-beta-gamma, si no sobre la medición puramente analógica del número de impulsos/minuto y los que realmente están entrando desde las sondas. Y estas divergencias entre los datos reales y los marcados estarán entonces condicionadas a la propia tolerancia de fabricación de los componentes del circuito y los cambios que puedan sufrir con el tiempo, sin que exista posibilidad de una corrección posterior.

Repito que este sistema es bastante chapuza, y mucho más cuando bastaría un potenciómetro adicional para solucionarlo. Mi idea por lo tanto es incorporárselo.

Pruebo varios posibles puntos de ajuste, como actuar sobre las resistencias R-22 o la R-18, pero no va bien, el margen de variación no llega al 10% y la aguja sigue fuera de escala, con el agravante de que al cargar el sistema con una resistencia de menor valor, el circuito monoestable llega incluso a detenerse.

Al fin me decido por el procedimiento más clásico de colocar una resistencia ajustable "shunt", de 10 Kohms en paralelo con el microamperímetro. Que soldaré sobre el circuito impreso en el punto P-1, indicado en la fotografía. A efectos de entendernos, llamaremos esta resistencia ajustable R-J. Para acabar esta transformación deberemos soldar también una resistencia compensadora de 330 K en paralelo con R-24.
Esta resistencia se habría podido evitar modificando el circuito del conmutador Sch 1/1, pero su acceso resulta difícil sin desmontar una buena parte del aparato, aparte que incluso sobre el propio conmutador cuesta identificar los contactos correspondientes.
). Y lo que es peor, en el RAM 63 no parece existir ningún sistema de ajuste de sensibilidad para la escala del indicador.







Ahora ya puedo llevar la aguja sin problemas al fondo de escala real. El único inconveniente es que esto cambiará la propia sensibilidad del instrumento indicador y por lo tanto es lógico que el ajuste ABGLEICH inicial no coincida a partir de ahora con con la marca roja.

Como los dos ajustes, de ser realizados de forma incorrecta, pueden "perseguirse" uno a otro, desarrollo el siguiente protocolo correcto para efectuarlos:

1) Arrancamos el RAM 63, sin la sonda conectada, con el mando de escalas MESSBEREICH en la posición ABGLEICH y el de constante de tiempo ZEITKONSTANTE a 1 s.

2) Conectamos un voltímetro digital, con la escala a 10 volts, entre el chasis y el punto de la alimentación a - 4 volts indicado en la fotografía como Punto-2 y girar después el mando de ajuste ABGLEICH, hasta que la tensión sea exactamente de - 4 volts. De momento no importa si la aguja queda o no sobre la marca roja.

3) Cambiamos el mando de escalas MESSBEREICH a K=1. Configurar nuestro generador de onda cuadrada a 166,6 Hz y conectarlo en el Punto-3, que en el esquema corresponde a la pata condensador C-2 en su unión al colector del transistor T-1. En este momento, la aguja ya tiene que moverse cerca del tope.

4) Actuamos sobre nuestro potenciómetro de ajuste R-J hasta que la aguja coincida sobre la marca de 10.000 impulsos/minuto.

5) Colocamos de nuevo al mando de escalas MESSBEREICH en la posición ABGLEICH. Retocamos el potenciómetro de ajuste interno R-25 hasta que la aguja coincida con la marca roja.

6) Finalmente haremos una comparación entre las cuatro escalas, inyectando las siguientes frecuencias a partir del generador de onda cuadrada:


En nuestro caso, compruebo con satisfacción que la divergencia de cada una de ellas no llega al 2 ó 3% del valor correcto a fondo de escala, con lo que puedo decir que se ha conseguido un resultado bastante mejor que el que pretendió en su día el fabricante del equipo.

Una vez efectuado esto, ya tendremos nuestro RAM 63 ajustado y dispuesto para futuras medidas de radiación.

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