Do ciągłego pomiaru mocy przestrzennego równoważnika dawki H*(10) oraz pomiaru spektrometrycznego promieniowania gamma w powietrzu wykorzystywana jest sonda TDSG3. Sonda wyposażona jest w dwa liczniki Geigera-Müllera o zakresach pomiarowych 0,05-500 μSv/h (czuły) oraz 100-2000000 μSv/h (wysokozakresowy). Liczniki są wykalibrowane (wyskalowane) w jednostkach mocy przestrzennego równoważnika dawki H*(10) (μSv/h). Ponadto sonda wykorzystuje detektor scyntylacyjny z kryształem NaI(Tl) o wymiarach Ø76×76 mm do pomiaru energii promieniowania. Wszystkie detektory rejestrują promieniowanie γ o energii większej niż ok. 50 keV oraz inne cząstki jonizujące przenikające przez ich obudowę. Konstrukcja sondy TDSG3 wraz z detektorami i obudową przedstawiona jest na rys.1.
Rys.1. Schemat sondy TDSG z licznikiem Geigera-Müllera (czerwony) oraz detektorem scyntylacyjnym (niebieski).
Sonda wyposażona jest w czujniki temperatury i wilgotności oraz system ogrzewania wnętrza, które pozwalają na jej prawidłowe funkcjonowanie na zewnątrz budynków niezależnie od panujących warunków atmosferycznych. Dodatkową osłoną zewnętrzną sondy jest metalowy cylinder o wymiarach Ø260×660 mm z daszkiem i otworami umożliwiającymi pionowy przepływ powietrza wzdłuż obudowy sondy (rys. 2).
Rys. 2. Fotografia obudowy zewnętrznej sondy.
Liczniki Geigera-Müllera są to detektory gazowe o cylindrycznej obudowie wypełnione mieszaniną neonu i halogenu. W objętości licznika kwanty promieniowania wywołują jonizację gazu. Uwolnione w ten sposób elektrony i jony gazu poruszają się w polu elektrycznym między elektrodami, do których przyłożone jest wysokie napięcie. Dokonują one jonizacji wtórnej powodującej powstanie całej lawiny elektronów docierającej do anody. Impulsy elektryczne powstające w wyniku tych wyładowań pozwalają zliczać kwanty promieniowania γ i inne cząstki jonizujące padające na licznik. Nie są one w stanie rozróżnić energii kwantu promieniowania.
Z kolei oddziaływanie promieniowania jądrowego ze scyntylatorem wywołuje w nim niewielki, krótkotrwały impuls świetlny (tzw. scyntylację), którego natężenie jest miarą energii przekazanej scyntylatorowi przez rejestrowaną cząstkę. Scyntylator połączony jest optycznie z fotopowielaczem, który zamienia impulsy świetlne scyntylacji na impulsy elektryczne o amplitudzie wprost proporcjonalnej do energii cząstki wywołującej scyntylację. Impulsy te, po uformowaniu i liniowym wzmocnieniu, podawane są na wielokanałowy analizator amplitudy impulsów. Zapamiętuje on fakt pojawienia się danego impulsu w odpowiedniej komórce pamięci (tzw. kanale) o numerze proporcjonalnym do amplitudy impulsu, czyli do energii pozostawionej przez cząstkę w scyntylatorze (rys. 3). W efekcie uzyskuje się rozkład liczby zarejestrowanych cząstek w zależności od energii, który nazywany jest widmem energetycznym promieniowania. Analizator, w który wyposażona jest sonda, pozwala rejestrować widmo w 512 kanałach, a cyfrowa stabilizacja zapewnia stabilną pracę spektrometru dzięki kontroli położenia wierzchołka pochodzącego z rozpadu K-40 (1461 keV).
Rys.3 Zasada działania wielokanałowego analizatora amplitudy.
Po zakończeniu każdego pomiaru, zgromadzone w analizatorze widmo energetyczne rejestrowanych cząstek jest automatycznie analizowane, a wyniki są przesyłane przez sieć lokalną do serwera internetowego. Tam dane są zapisywane i udostępniane w postaci strony WWW.
Sonda współpracuje ze stację meteorologiczną, która udostępnia wyniki pomiarów temperatury zewnętrznej, ciśnienia atmosferycznego, opadu deszczu oraz prędkości i kierunku wiatru. Jest to system wykorzystywany w stacjach TDPMS3, które tworzą krajową sieć wczesnego ostrzegania wykorzystywaną przez Państwową Agencję Atomistyki. Prezentacja danych dotyczących promieniowania na tle danych meteorologicznych pozwala na zrozumienie zależności między pogodą a natężeniem promieniowania z poszczególnych źródeł, np. opadami a natężeniem promieniowania Bi-214 albo ciśnieniem a natężeniem promieniowania kosmicznego.
