Назначение
Масс-спектрометры МТИ-350Г (далее - масс-спектрометры) предназначены для измерений изотопного состава урана в газовой фазе.
Описание
Принцип действия масс-спектрометра основан на пространственном разделении в магнитном поле ионов анализируемого вещества, ускорении и фокусировке ионов в электростатическом поле с последующей регистрацией ионных токов, значения которых зависят от содержания изотопов в пробе. В масс-спектрометре последовательно выполняются следующие этапы:
- превращение нейтральных молекул анализируемого вещества в положительные ионы;
- создание и формирование ионного пучка в электростатическом поле;
- пространственное разделение ионов в магнитном поле;
- измерение и регистрация интенсивности ионного потока каждого анализируемого компонента.
Масс-спектрометр состоит из:
- базовой аналитической части;
- электронной части;
- системы ввода проб;
- устройства накопления и обработки информации.
Аналитическая часть конструктивно объединяет источник ионов, приемник ионов и анализатор, а также систему откачки с соблюдением необходимого вакуума и обеспечивает взаимодействие узлов элементов с другими системами масс-спектрометра без нарушения вакуума. Приемник ионов предназначен для одновременной и независимой регистрации изотопов урана: уран-243, уран-235, уран-236 и уран-238. Для измерений малых ионных токов приемник комплектуется вторичным электронным умножителем.
Электронная часть состоит из совокупности электронных блоков и обеспечивает питание электромагнита и газового источника ионов, регистрацию ионных токов, индикацию вакуума, управление клапанами, системами вакуумной откачки и силового питания, а также информационной обмен с управляющей ЭВМ.
Система ввода проб имеет 2 канала для напуска проб из пробоотборника или технологических линий и 5 каналов для напуска стандартных образцов.
Устройство накопления и обработки информации служит для обеспечения управления работой узлов масс-спектрометров, сбора, накопления, обработки информации и расчета результатов измерений. С помощью устройства осуществляются в автоматическом режиме необходимые настройки, отбор и подготовка пробы, проведение анализа. Устройство представляет собой ЭВМ стандарта IBM PC в промышленном исполнении. Устройство оснащено специализированным программным обеспечением.
Внешний вид масс-спектрометра представлен на рисунке 1.
Масс-спектрометр рассчитан на непрерывный круглосуточный режим работы.
Масс-спектрометры выпускаются в виде нескольких модификаций, отличающихся комплектностью, указанных в разделе комплектность.
Программное обеспечение
Специализированное программное обеспечение (ПО) служит для автоматизации процессов измерений и непрерывно - постоянного сравнения метрологических характеристик проб с характеристиками стандартных образцов. ПО встроено в масс-спектрометр и зашито.
Идентификационные данные программного обеспечения указаны в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные встроенного программного обеспечения
| Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентиф икатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| mti350g.exe | 1.0 | F9B4B396163E3578998 271CCEF8753FC | MD5 |
Уровень защиты встроенного специализированного ПО масс-спектрометров МТИ-350Г от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» в соответствии с рекомендациями по метрологии Р 50.2.077-2011.
Рисунок 1. Внешний вид масс-спектрометра
Технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Верхнее значение диапазона массовых чисел, не менее | 360 |
| Разрешающая способность на уровне 10 % интенсивности пиков масс-спектрометра урана, не менее | 750 |
| Порог чувствительности по урану от величины пика с массовым числом 333, не более | 1,0x10’5 |
| Фактор памяти, не более | 1,005 |
| Предел допускаемого значения СКО случайной составляющей относительной погрешности, % |
| - для урана-235 в диапазоне (0,05-0,5) % | 0,07 |
| - для урана-235 в диапазоне (0,5-1,0) % | 0,05 |
| - для урана-235 в диапазоне (1-5) % | 0,02 |
| - для урана-234 или урана-236 в диапазоне (0,005-0,05) % | 1,0 |
| - для урана-234 или урана-236 в диапазоне (0,001-0,005) % | 5,0 |
| - для урана-234 или урана-236 при содержании менее 0,001 % | 10 |
| Питание: трехфазная сеть переменного тока |
| Напряжение, В | 380/220 +22-33 |
| Частота, Гц | 50 ± 0,5 |
| Потребляемая мощность, кВт, не более | 3 |
| Средняя наработка прибора на отказ, ч, не менее | 1500 |
| Установленный средний срок службы, лет, не менее | 10 |
| Габаритные размеры, мм, не более |
| Аналитическая стойка | 1800x1450x1800 |
| Стойка напуска | 950x800x1450 |
| Электронная стойка | 600x650x1700 |
| Рабочее место оператора | 1500x1250x850 |
| Площадь, занимая масс-спектрометром, м2, не более | 10 |
| Масса, кг, не более |
| Аналитическая стойка | 900 |
| Стойка напуска | 150 |
| Электронная стойка | 350 |
| Рабочее место оператора | 200 |
| Условия экст - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха при 25 °С, % - атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | тлуатации: от плюс 10 до плюс 35 80 от 84,0 до 106,7 (от 630 до 795) |
| Средняя наработка до отказа Средний срок службы | 1500 ч 10 лет |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится печатным способом на титульный лист формуляра и на титульный лист руководства эксплуатации типографским способом, на переднюю панель аналитической стойки методом шелкографии.
Комплектность
| Наименование | Обозначение | Количество на исполнение Л5500-0-00 |
| -00 | -01 | -10 | -11 | -21 | -22 |
| Стойка аналитическая | М2.770.000 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Стойка напуска | Л5500-3-00 | 1 | 1 | | | | |
| еК3.035.354 | | | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Комплекс средств управления масс-спектрометром КСУМ (стойка электронная) | еК1.157.017 | 1 | 1 | | | | |
| Ведомость эксплуатационных документов | Л5500-0-00 ВЭ | 1 | 1 | | | | |
| Л5500-0-00-10 ВЭ | | | 1 | 1 | | |
| Л5500-0-00-20 ВЭ | | | | | 1 | 1 |
| Комплект эксплуатационных документов K5500-0-00 ВЭ в составе: - руководство по эксплуатации - формуляр - инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия - программное обеспечение МТИ-350 Г Руководство пользователя | Л5500-0-00 РЭ Л5500-0-00 ФО Л5500-0-00 ИМ Л5500-0-00 ИЗ | 1 компл | 1 компл. | 1 компл | 1 компл. | 1 компл. | 1 компл |
| ГСИ. Масс-спектрометр МТИ-350Г.Методика поверки | МП 12-221-2002 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Поверка
осуществляется по документу МП 12-221-2002 «ГСИ. Масс-спектрометр МТИ-350Г. Методика поверки», утвержденным ФГУП «УНИИМ» в июне 2002 г., с изменением № 1, утвержденным ФГУП «УНИИМ» в январе 2008 г.
Основные средства поверки:
ГСО 7520-99, партия 2-79. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,0023±0,0001) %, уран-235 (0,4105±0,0003) %, уран-236 (0,0068±0,0001) %, уран-238 (99,5804±0,0003) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,0041223±0,0000029).
ГСО 7521-99, партия 149-92. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,0029±0,0001) %, уран-235 (0,7 2 1 1±0,0004) %, уран-236 (0,0028±0,0001) %, уран-238 (99,2732±0,0004) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,007264±0,000004).
ГСО 7521-99, партия 58-90. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,0072±0,0001) %, уран-235 (0,9936±0,0005) %, уран-236 (<0,0005) %, уран-238 (98,9992±0,0005) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,010037±0,000005).
ГСО 7522-99, партия 205-04. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,00663±0,00009) %, уран-235 (0,85512±0,00029) %, уран-236 (0,00038±0,00003) %, уран-238 (99,13787±0,00030) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,0086256±0,0000029).
ГСО 7527-99, партия 35-92. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,0230±0,0002) %, уран-235 (3,1434±0,0015) %, уран-236 (0,0012±0,0001) %, уран-238 (99,8324±0,0015) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,032462±0,000016).
ГСО 7528-99, партия 103-99. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,0267±0,0002) %, уран-235 (3,4867±0,0013) %, уран-236 (0,0208±0,0001) %, уран-238 (96,4658±0,0014) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,036144±0,000014).
Сведения о методах измерений
содержатся в документе «Масс-спектрометры МТИ-350Г. Руководство по эксплуатации. Л5500-0-00 РЭ».
Нормативные документы
Л550-0-00 ТУ Масс-спектрометр МТИ-350Г. Технические условия.
МП 12-221-2002 «ГСИ. Масс-спектрометр МТИ-350Г. Методика поверки», утвержденная ФГУП «УНИИМ» в июне 2002 г., с изменением № 1, утвержденным ФГУП «УНИИМ» в январе 2008 г.
Рекомендации к применению
отсутствуют.
