Назначение
Комплексы спектрометрические для конвейерного нейтронно-активационного анализа OBA Mk IV (далее - Комплексы OBA Mk IV) предназначены для измерения спектров характеристического гамма-излучения, испускаемого материалом, находящимся на конвейерной ленте, при облучении его нейтронами радионуклидного источника, а также для определения качественного и количественного состава материала (при наличии соответствующих калибровок и аттестованных методик измерений).
Описание
Принцип действия комплексов OBA Mk IV основан на активации химических элементов материала нейтронами радионуклидного источника и измерении спектра характеристического гамма-излучения, испускаемого возбужденными ядрами, с помощью гамма-спектрометра с мультидетекторной системой на основе BGO детекторов. По измеренным энергетическим спектрам характеристического излучения определяют качественный и, с учётом предварительных калибровок, количественный элементный состав материала, находящегося в данный момент на конвейере.
Комплексы спектрометрические для конвейерного нейтронно-активационного анализа OBA Mk IV выпускаются под торговыми наименованиями GEOSCAN-M (анализатор химического состава минералов), GEOSCAN-C (анализатор химического состава цемента) и COALSCAN 9500X (анализатор химического состава угля). Они отличаются калибровкой под конкретную измерительную задачу, производимой изготовителем при поставке.
Комплекс OBA Mk IV содержит следующие основные узлы:
- Радиоактивный источник нейтронного излучения;
- Спектрометр гамма-излучения с мультидетекторной системой на основе BGO детекторов с электронными блоками цифровых преобразователей спектра;
- Шкаф электроники c встроенным промышленным компьютером (industrial PC), управляющим работой прибора;
- Система отображения данных SuperScan (поставляется по заказу) - компьютер с пакетом программ SuperScan.
Радиоактивный источник, спектрометр гамма-излучения и шкаф электроники собраны в главной С-образной раме, устанавливаемой непосредственно вокруг конвейерной ленты (см. рисунок 1).
Радиоактивный источник в рабочем положении находится в нижней части рамы, под серединой конвейера, и окружен экранирующими щитами. Комплекс OBA Mk IV оборудован устройством автоматического привода источника, обеспечивающим перемещение источника на период, когда анализ не требуется, в специальный дополнительно экранированный блок, удалённый от конвейерной ленты. В качестве источника нейтронного излучения используется изотоп калифорния Cf-252.
В верхней части рамы размещён гамма-спектрометр - мультидетекторный приёмник с электронными блоками цифровых преобразователей спектра (многоканальными анализаторами ORTEC digiBASE). Приёмник включает в себя специально разработанную сборку детекторов гамма-излучения, способную производить улучшенный спектр путём синхронной обработки индивидуальных спектров. Гамма-спектрометр имеет 4, 6 или 8 измерительных спектрометрических трактов. Такая конструкция устраняет ограничения, неизбежные при использовании общепринятых конфигураций детекторных систем. Гамма-спектрометр работает с большими интенсивностями регистрируемых излучений, одновременно понижая возможность наложения сигнальных импульсов. Этим обусловлено значительное улучшение таких параметров, как соотношение «сигнал-шум» и разрешение спектральных пиков. Цифровая
многоканальная обработка сигналов позволяет получать результаты измерений с повышенной точностью.
Шкаф электроники выполнен из нержавеющей стали, соответствует классу IP66 и герметичен от попадания пыли и влаги. В нём расположены промышленный компьютер, модем, источник бесперебойного питания, модули ввода/вывода данных и блок доступа к радиоактивному источнику.
Гамма-спектрометр и шкаф электроники термостабилизированы. Внутри корпуса гамма-спектрометра поддерживается температура (40±1) 0С, внутри шкафа электроники -(15-30) 0С. Термостабилизацию корпуса гамма-спектрометра и шкафа электроники обеспечивают воздушные кондиционеры с термоэлектрическими охлаждающими модулями.
Рама имеет съемный боковой экран для вставки ленты во время установки. Возвращающаяся пустая лента проходит под нижней частью рамы. Для лучшей адаптации к размерам и характеристикам конвейера, на который устанавливается комплекс OBA Mk IV, рама изготавливается в трех модификациях Standard, Large и Extra-Large, имеющих разные размеры по ширине и высоте.
Система отображения данных SuperScan устанавливается в центре управления производством. Передача данных с компьютера анализатора на систему отображения может осуществляться как по оптико-волоконному кабелю, так и с помощью модема через удалённый доступ.
Устройство комплексов OBA Mk IV (в поперечном разрезе) и внешний вид
представлены на рисунке 1.
Программное обеспечение
Программное обеспечение комплексов OBA Mk IV состоит из двух частей:
- Базовое программное обеспечение (CsSchedule), установленное на управляющем
промышленном компьютере, расположенном в шкафу электроники комплекса OBA Mk IV. Базовое программное обеспечение, совместимое с операционной системой Microsoft Windows, осуществляет вывод результатов по протоколу Modbus, по Ethernet или по оптоволоконному соединению на АСУ производства (типа SCADA) или на систему отображения данных superSCAN.
- Система отображения данных superSCAN (iFIX), установленная на отдельном
компьютере в центре управления производством, предоставляет пользователю расширенные возможности расчётов и вывода данных измерений (поставляется по отдельному заказу).
Кроме основного ПО имеется вспомогательная программа MAESTRO-32 V6, используемая для работы со спектрами при поверке. ПО MAESTRO-32 V6 (разработчик - ORTEC, США) поставляется с многоканальными анализаторами ORTEC digiBASE.
Разделение ПО с выделением метрологически значимой части не предусмотрено (все ПО считается метрологически значимым).
Идентификационные данные ПО комплексов OBA Mk IV представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные | Значения |
| Идентификационное наименование ПО | CsSchedule | iFIX |
| Номер версии ПО | 01.20.09 | 5.5 |
| Примечания: 1. Номер версии программного обеспечения не ниже указанного в таблице. 2. Доступ к операционной системе компьютеров с установленным ПО (включая доступ к файловой системе для вычисления контрольной суммы модулей ПО) возможен только Изготовителем при введении пароля. |
Уровень защиты ПО комплексов OBA Mk IV от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний», согласно Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики комплексов OBA Mk IV представлены в таблице 2.
Таблица 2. Характеристики комплексов OBA Mk IV
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, МэВ | от 2 до 10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность), % | ± 0,5 |
| Относительное энергетическое разрешение по линии с энергией 2223 кэВ гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов водородом, %, не более: | 7 |
| * Эффективность регистрации по пику полного поглощения гамма излучения с энергией 2223 кэВ радиационного захвата тепловых нейтронов водородом каждого спектрометрического тракта, отн. ед., не менее | 1,3-10-4 |
| Время установления рабочего режима спектрометрических трактов (без учета времени термостабилизации шкафа электроники и гамма-спектрометра), мин, не более | 30 |
| Время непрерывной работы, ч, не менее | 24 |
| Нестабильность показаний за 24 ч непрерывной работы, %, не более | ± 1 |
| Номинальная масса Cf-252 в нейтронном источнике, мкг | 50 |
| Мощность амбиентного эквивалента дозы излучения на расстоянии 1 м от всех доступных обслуживающему персоналу поверхностей вне зоны рабочего пучка излучения, мкЗв/час, не более | 20 |
| Питание от сети переменного тока: Напряжение, В Частота, Гц Потребляемый ток, А, не более | 230 ±10% 230 -15% 50 ± 1 20 |
| Условия эксплуатации: 0/'~' - температура окружающего воздуха, С - атмосферное давление, кПа - относительная влажность воздуха, % | от минус 40 до +50 от 84 до 106,7 до 100 |
| ** Г абаритные размеры (ШхВхГ) , мм, не более - Standard - Large - Extra-Large | 1840х1350х1000 2590х1450х1000 2590х1600х1000 |
| Масса, кг, не более - Standard - Large - Extra-Large | 2500 3500 3700 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 25000 |
| Средний срок службы, лет | 6 |
^ Эффективность регистрации определена как скорость счета в пике полного поглощения с энергией 2223 кэВ гамма-излучения радиационного захвата тепловых нейтронов от штатного источника Cf-252 водородом стандартной спектральной плиты, расположенной на конвейерной ленте, на единицу потока нейтронов источника. Стандартная спектральная плита, входящая в комплект прибора, представляет собой две пластины из полиэтилена толщиной 25 мм каждая, между которыми находится стальная пластина толщиной 8 мм. Размеры пластин 400х400 мм.
**) T'l г ^ ^
} В габаритный размер по высоте не включены выступающая часть корпуса мультидетекторной системы (не более 300 мм) и вентиляционная система шкафа электроники (не более 800 мм).
Таблица 3 - Комплект поставки комплекса OBA Mk IV
| № п/п | Наименование | Кол- во | Примечания |
| 1 | Комплекс OBA Mk IV | 1 | |
| 2 | Микроволновой измеритель влажности TBM | 1 | Дополнительная поставка по требованию заказчика |
| 3 | Устройство автоматического привода источника | 1 | Дополнительная поставка по требованию заказчика |
| 4 | Комплект запасных частей | 1 | Дополнительная поставка по требованию заказчика |
| 5 | Компьютер системы отображения данных с пакетом программ SuperScan | 1 | Дополнительная поставка по требованию заказчика |
| 6 | Руководство по эксплуатации OBA Mk IV MA0005R13Rus | 1 | |
| 7 | Руководство по установке OBA Mk IV MA0003R20 | 1 | |
| 8 | Методика поверки МП 2104-004-2014 | 1 | |
| 9 | Инструкция по эксплуатации системы SuperScan | 1 | Поставляется по заказу при поставке системы отображения данных SuperScan |
| 10 | On Belt Analyser-5 Health and Safety Review MA0002R16 | 1 | Дополнительная поставка по требованию заказчика |
Поверка
осуществляется по документу МП 2104-004-2014 «Комплексы спектрометрические для конвейерного нейтронно-активационного анализа OBA Mk IV. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в декабре 2014 г.
При поверке применяется источник нейтронного излучения радионуклидный закрытый (типа НК252М11 по ТУ 95 29-2009 или аналогичный) с радионуклидом Cf-252, активностью от 0,5 до 1,0 ГБк, погрешность калибровки по потоку нейтронов не более ± 8 %, соответствующий рабочему эталону 2 разряда по ГОСТ 8.031-82.
Сведения о методах измерений
Сведения о методах измерений изложены в документе MA0005R13Rus «Комплекс спектрометрический для конвейерного нейтронно-активационного анализа OBA Mk IV. Руководство по эксплуатации».
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к комплексам спектрометрическим для конвейерного нейтронно-активационного анализа OBA Mk IV
ГОСТ 27451-87 «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия»;
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров;
ГОСТ 8.033-96 ГСИ «Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников»;
СанПиН 2.6.1.1015-01 «Гигиенические требования к устройству и эксплуатации радиоизотопных приборов»;
Техническая документация фирмы-изготовителя.
61838-15: Описание типа СИСкачать157.7 Кб
