Назначение
Гамма-спектрометры многоканальные для измерения рентгеновского и гамма-излучения CANBERRA (далее спектрометры CANBERRA) предназначены для измерения энергий испускаемых радионуклидами квантов рентгеновского или гамма-излучения и активности гамма-излучающих радионуклидов в пробах и объектах (при наличии соответствующих калибровок и аттестованных методик выполнения измерений).
Описание
Принцип действия спектрометров CANBERRA основан на регистрации детектором квантов рентгеновского или гамма-излучения, испускаемого радионуклидами, присутствующими в среде или объекте, получении спектра амплитудного распределения и выделении в спектре пиков полного поглощения (ППП) квантов рентгеновского или гамма-излучения. По положению ППП в спектре определяют энергии гамма-квантов Ei (спектрометр предварительно градуируют по энергии с помощью образцовых источников гамма излучения).
Спектрометры CANBERRA состоят из:
• детектирующей системы, включающей в себя:
- полупроводниковый (серий GC, GX, GR, GW, GL, GUL, BeGe, SL, SSL, X PIPS, CdZnTe) или сцинтилляционный детектор (серий 802, 1701, 1702, NAID или Scionix 51 BR 51/2 M - E2 - Am);
- предусилитель соответствующего типа;
- криостат (только для полупроводникового детектора) с азотным охлаждением (сосуд Дьюара), электрическим охлаждением (Cryo-Pulse5) или гибридным охлаждением (Cryo-CycleTM),
• многоканального анализатора аналогового (типа InSpector и его модификации, AccuSpec и его модификации, S-100, Series 5000, ASA-100 (только для спектрометров с сцинтилляционными детекторами), UniSpec (только для спектрометров с сцинтилляционными детекторами), AIM в комбинации с аналогово-цифровыми преобразователями в конструктиве NIM, Multiport-II) или цифрового (типа DSA-1000, DSA-2000, DSA-LX, InSpector-2000, LynxTM, Inspector-1000 (только для спектрометров с сцинтилляционными детекторами), AIM в комбинации с цифровыми процессорами сигнала в конструктиве NIM),
• персонального компьютера с программным обеспечением семейства Genie-2000.
Работа спектрометра CANBERRA осуществляется под управлением оператора с ЭВМ с помощью программного пакета Genie-2000.
Внешний вид спектрометров CANBERRA с полупроводниковыми детекторами представлен на рисунке 1.
Внешний вид спектрометров CANBERRA со сцинтилляционными детекторами и внешний вид многоканальных амплитудных анализаторов представлен на рисунке 2.
Гамма-спектрометр c с азотным охлаждением GCxx-D1K-G2K
Гамма-спектрометр с полупроводниковым детектором в портативном азотном криостате BigMAC с защитой ISOXSHLD
Полупроводниковый детектор с электрическим криостатом Cryo-Pulse 5
Полупроводниковый детектор с гибридным криостатом Cryo-Cycle
Защита детектора (тип 707М)
Полупроводниковые детекторы с азотным охлаждением
Рис. 1 Внешний вид спектрометров CANBERRA с полупроводниковыми детекторами
Сцинтилляционный гамма - спектрометр на основе модулей в стандарте NIM
Сцинтилляционный гамма - спектрометр на основе многоканального анализатора InSpector 1000
Сцинтилляционный детектор серии 802
Сцинтилляционный детектор серии NAID
Сцинтилляционный детектор серии Scionix 51BR51/2M-E2-Am
Цифровой анализатор спектра Lynx
Многоканальный анализатор DSA-LX
InSpector 2000 DSP
Цифровой многоканальный анализатор DSA-1000
Рис. 2. Внешний вид спектрометров CANBERRA со сцинтилляционными детекторами и внешний вид многоканальных анализаторов амплитуд импульсов
(красной меткой указано место пломбирования от несанкционированного доступа)
Программное обеспечение
Базовое программное обеспечение (ПО) Genie-2000 состоит из программных модулей набора и анализа гамма - спектров (MVCG.exe, MVCGSA.dll), виртуального диспетчера данных (WINVDM.exe) и выполняет следующие основные функции:
- управление многоканальными анализаторами и вывод спектра на экран;
- запись и чтение спектрометрической информации на диск;
- операции со спектром в ручном и автоматическом режимах (калибровка, поиск и предварительная идентификация пиков, расчет их параметров);
- создание отчетов (отчеты создаются на основе шаблонов, которые пользователь может модифицировать, исходя из своих требований).
Таблица 1. Идентификационные данные программного обеспечения спектрометров CANBERRA
| Наименование ПО | Идентификационное наименование ПО | Номер версии ПО | Цифровой идентификатор ПО | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | Дата |
| ПО набора и анализа гамма - спектров | MVCG.exe | 3.3.0.2435 и выше (до 3.9) | 493A2F4CA25B662D98036 904EC583891 1) | MD5 | 18.03.2013 и позднее |
| 3.3.0.2435 и выше (до 3.9) | 493A2F4CA25B662D98036 904EC583891 2) | 18.03.2013 и позднее |
| 3.3.0.2546 и выше (до 3.9) | 8E69C7E7A2C2018A221A2 D00973F40FA 3) | 10.09.2013 и позднее |
| MVCGSA.dll | не указан | 19741EE5E98D6349968FE7 D1DB46093C 1) | 18.03.2013 и позднее |
| не указан | 19741EE5E98D6349968FE7 D1DB46093C 2) | 18.03.2013 и позднее |
| не указан | 19741EE5E98D6349968FE7 D1DB46093C 3) | 18.03.2013 и позднее |
| Виртуальный диспетчер данных | WINVDM.exe | 3.3.0.2435 и выше (до 3.9) | B83FEBC95C7CFD7F55E05 E805D6E5F43 1) | 18.03.2013 и позднее |
| 3.3.0.2435 и выше (до 3.9) | 60DBDB5B0D3CB2D32AB EDB03DD39201E 2) | 18.03.2013 и позднее |
| 3.3.0.2546 и выше (до 3.9) | 9759FC4A02BDCA96D0AD 769D01E35A82 3) | 10.09.2013 и позднее |
Примечание.
1) ПО гамма-спектрометров c многоканальными анализаторами Inspector-2000 (модификация базового ПО - S504);
2) ПО гамма-спектрометров c многоканальными анализаторами Inspector-2000 или Lynx (модификации базового ПО - S500/502);
3) ПО гамма-спектрометров c многоканальными анализаторами DSA-LX (модификации базового ПО - S500/502).
Версии, дата создания и контрольная сумма файлов относятся к текущей версии программного обеспечения.
Уровень защиты программного обеспечения спектрометров CANBERRA от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует классу С в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные технические характеристики спектрометров CANBERRA приведены в таблице 2. Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, кэВ: - при использовании полупроводникового детектора серии • GC; | от 50 до 3000 |
| • GX; | от 3 до 3000 |
| • GR; | от 3 до 3000 |
| • GW; | от 40 до 3000 |
| • GL (кроме детекторов с алюминиевым окном) ; | от 3 до 1000 |
| • GL (для детекторов с алюминиевым окном) ; | от 30 до 1000 |
| • GUL; | от 0,3 до 300 |
| • BeGe; | от 3 до 3000 |
| • SL; | от 0,3 до 30 |
| • SSL; | от 0,3 до 30 |
| • X PIPS; | от 1 до 30 |
| • CdZnTe; | от 10 до 670 |
| - при использовании сцинтилляционного детектора серии • 802, Scionix 51 BR 51/2 M - E2 - Am; | от 50 до 3000 |
| • 1701; | от 3 до 30 |
| • 1702; | от 3 до 30 |
| • NAID | от 60 до 2100 |
| Предел допускаемой относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность), % - для варианта системы с полупроводниковым детектором; | не более 0,07 |
| - для варианта системы со сцинтилляционным детектором | не более 2 |
| Энергетическое разрешение спектрометрического тракта, кэВ, не более: - при использовании полупроводникового детектора серии • GC на линии 122 кэВ; | от 0,8 до 1,5 |
| на линии 1332 кэВ; | от 1,8 до 2,4 |
| • GX на линии 122 кэВ; | от 0,8 до 1,3 |
| на линии 1332 кэВ; | от 1,8 до 2,3 |
| • GR на линии 122 кэВ; | от 0,9 до 1,5 |
| на линии 1332 кэВ; | от 1,8 до 2,7 |
| • GW на линии 122 кэВ; | от 1,2 до 1,4 |
| на линии 1332 кэВ; | от 2,0 до 2,4 |
| • GL (кроме детекторов с алюминиевым окном) на линии 5,9 кэВ; | от 0,145 до 0,475 |
| на линии 122 кэВ; | от 0,500 до 0,750 |
| • GL (для детекторов с алюминиевым окном) на линии 122 кэВ; | от 0,500 до 0,750 |
| Наименование характеристики | Значение |
| • GUL | |
| на линии 5,9 кэВ; | от 0,140 до 0,160 |
| на линии 122 кэВ; | до 0,550 |
| • BeGe | |
| на линии 5,9 кэВ; | от 0,350 до 0,500 |
| на линии 122 кэВ; | от 0,650 до 0,750 |
| на линии 1332 кэВ; | от 2,0 до 2,2 |
| • SL | |
| на линии 5,9 кэВ; | от 0,155 до 0,190 |
| • SSL | |
| на линии 5,9 кэВ; | от 0,145 до 0,160 |
| • X PIPS | |
| на линии 5,9 кэВ; | от 0,180 до 0,220 |
| • CdZnTe | |
| на линии 14,4 кэВ; | до 3,0 |
| на линии 122 кэВ; | до 5,5 |
| на линии 662 кэВ; | до 14,0 |
| - при использовании сцинтилляционного детектора серии: | |
| • 802 (кроме модели 802-2х.5), Scionix 51 BR 51/2 M - E2 - | |
| Am | |
| на линии 662 кэВ; | до 55 |
| • 802 (для модели 802-2х.5) | |
| на линии 122 кэВ; | до 18,5 |
| • 1701 | |
| на линии 5,9 кэВ; | до 3,3 |
| • 1702 | |
| на линии 5,9 кэВ; | до 3,3 |
| • NAID | |
| на линии 122 кэВ; | до 18,5 |
| на линии 662 кэВ; | до 85 |
| Относительная эффективность регистрации гамма-квантов с энергией | |
| 1332.5 кэВ (Co-60) в пике полного поглощения, % | |
| - при использовании полупроводникового детектора серии | |
| • GC; | от 5 до 150 |
| • GX; | от 10 до 120 |
| • GR; | от 10 до 100 |
| • GW; | от 10 до 100 |
| • GL (кроме детекторов с алюминиевым окном) ; | Не нормируется |
| • GL (для детекторов с алюминиевым окном) ; | Не нормируется |
| • GUL; | Не нормируется |
| • BeGe; | От 9 до 50 |
| • SL; | Не нормируется |
| • SSL; | Не нормируется |
| • X PIPS; | Не нормируется |
| • CdZnTe; | Не нормируется |
| Наименование характеристики | Значение |
| - при использовании сцинтилляционного детектора серии • 802; • 1701; • 1702; • NAID; • Scionix 51 BR 51/2 M - E2 - Am | Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется Не нормируется |
| Максимальная входная статистическая загрузка, с-1, не менее - для варианта системы с полупроводниковым детектором; - для варианта системы со сцинтилляционным детектором | 1-105 5-104 |
| Число каналов анализатора | до 32768 |
| Время установления рабочего режима (без учета времени охлаждения детектора), мин, не более | 30 |
| Источник питания: - сеть переменного тока напряжением, В; частотой, Гц; потребляемая мощность, В-А, не более; - встроенный или внешний аккумулятор, входящий в комплект поставки; - бортовая сеть автомобиля | от 100 до 240 от 50 до 60 1000 |
| Время работы от встроенного аккумулятора (только для спектрометров, предназначенных для работы в полевых условиях), ч, не менее | 8 |
| Нестабильность за 8 часов непрерывной работы (после установления рабочего режима), %, не более - для варианта системы с полупроводниковым детектором; - для варианта системы со сцинтилляционным детектором | 0,05 2 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - атмосферное давление, кПа - относительная влажность воздуха (без образования конденсата), % | от 0 до 50 от 84 до 106,7 до 80 |
| Г абаритные размеры и масса основных частей спектрометров CANBERRA: - детектор полупроводниковый в криостате; - детектор сцинтилляционный; - многоканальный анализатор амплитуд импульсов | Зависят от конкретной модели детектора и криостата |
| Зависят от конкретной модели детектора и предусилителя |
| Зависят от конкретной модели многоканального анализатора амплитуд импульсов |
Средняя наработка на отказ 10000 ч.
Средний срок службы 10 лет для полупроводниковых спектрометров.
Средний срок службы 6 лет для сцинтилляционных спектрометров.
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации спектрометров CANBERRA и на пленочную этикетку, клеящуюся на корпус многоканального амплитудного анализатора.
Комплектность
Комплектность спектрометра CANBERRA указана в таблице 3.
Таблица 3.
| Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
| Детектор полупроводниковый в комплекте с предусилителем соответствующего типа в криостате с азотным охлаждением (сосуд Дьюара), электрическим охлаждением (Cryo-Pulse5) или гибридным охлаждением (Cryo-Cycle) или детектор сцинтилляционный в комплекте с предусилителем соответствующего типа | Детектор серии: - GC; - GX; - GR; - GW; - GL; - GUL; - BeGe; - sl; - SSL; - X PIPS; - CdZnTe Детектор серии: - 802; - 1701; - 1702; - NAID; - Scionix 51 BR 51/2 M-E2-Am | 1 | 1 |
| Многоканальный анализатор амплитуд импульсов | Многоканальный анализатор типа: - InSpector и его модификации; - AccuSpec и его модификации; - S-100; - Series 5000; - ASA-100; - UniSpec; - AIM в комбинации с аналогово-цифровыми преобразователями или цифровыми процессорами сигналов в конструктиве NIM; - Multiport-II; - DSA-1000; - DSA-2000; - InSpector-2000; - Inspector-1000; - LynxTM - DSA-LX | 1 | 1 |
| Устройство для заливки криостатов | D-2B или аналогичное | 1 | 2, 3 |
| Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
| Сосуд Дьюара | D-30 или D-50 | 1 | 2, 3 |
| Устройство для перекачки жидкого азота | NTD-30 или NTD-50 | 1 | 2, 3 |
| Защита детектора | Защита типа: - 701; - 707 и её модификации; - 717; - 727; - 737; - 747 и её модификации; - 757; - 767; - 777 и её модификации; - 7417 и её модификации; - 7418 и её модификации; - 7419 и её модификации - ISOXSHLD | 1 | 2, 3 |
| Руководство по эксплуатации | | 1 | 4 |
| Методика поверки | 2104-005-2009 МП «Гамма-спектрометры многоканальные для измерения рентгеновского и гамма-излучения CANBERRA. Методика поверки» | 1 | |
| Руководство пользователя программного обеспечения | | 1 | 5 |
| Базовое программное обеспечение Genie-2000 | S500 или 502 или 504 | 1 | 1 |
| Программное обеспечение Genie-2000 по анализу гамма-спектров | S501 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение Procount-2000 | S503 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение Genie-2000 по контролю качества измерений | S505 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение Genie-2000 по интерактивной подгонке пиков | S506 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение Genie-2000 MGA-U | S507 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение Genie-2000 MGA | S508 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение «Уранплутониевый инспектор» | S535 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение IMCA-2000 | S572 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение ISOCS | S573 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение LabSOCS | S574 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение FRAM | S575 | 1 | 3 |
| Программное обеспечение NDA-2000 | S529 | 1 | 3 |
| Компьютер | | 1 | 3, 6 |
| Принтер | | 1 | 3, 6 |
Примечания:
1) - конкретная модель согласуется с заказчиком при заказе спектрометра
2) - не поставляется в случае поставки системы с сцинтилляционным детектором
3) - дополнительная поставка по желанию заказчика
4) - руководство по эксплуатации на каждый аппаратный и программный компонент системы
5) - руководства пользователя на каждый поставляемый программный продукт
6) - конкретная модель компьютера и принтера согласуется с заказчиком при заказе системы.
Поверка
осуществляется по документу 2104-005-2009 МП "Гамма-спектрометры многоканальные для измерения рентгеновского и гамма-излучения CANBERRA. Методика поверки", утвержденному ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" в декабре 2009 г.
При поверке применяются источники фотонного излучения спектрометрические эталонные 2-го разряда по ГОСТ 8.033-96 типа ОСГИ-3, № г/р 46383-11, активностью от 104 до 105 Бк, аттестованные по активности радионуклида в источнике с погрешностью не более ±4 %.
Сведения о методах измерений
Гамма - спектрометр CANBERRA. Модель ХХ - ХХ. Руководство по эксплуатации.
Нормативные документы
1. ГОСТ 4.59-79 СПКП. Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей.
2. ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия
3. ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров.
4. ГОСТ 8.033-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников.
5. Техническая документация фирмы Canberra Industries, Inc., США.
Рекомендации к применению
- при осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях;
- при осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
