Назначение
Масс-спектрометры МТИ-3 50Т (в дальнейшем - масс-спектрометры) предназначены для измерения атомной доли изотопов урана в твердой фазе.
Области применения: атомная энергетика и промышленность.
Описание
Принцип действия масс-спектрометра основан на пространственном разделении в магнитном поле ионов анализируемого вещества, отличающихся массовым числом, и определении состава и измерении атомной доли изотопов по количеству регистрируемых ионов.
Для разделения вещества пробы 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 тока каждого анализируемого компонента;
анализ и обработка результатов измерений атомной доли изотопов.
Конструктивно масс-спектрометр состоит из трех отдельных частей, связанных между собой электрическими и вакуумными коммуникациями:
стойка аналитическая;
электронная часть;
рабочее место оператора.
Аналитическая стойка конструктивно объединяет источник ионов, приемник ионов и анализатор, систему откачки, и обеспечивает взаимодействие узлов и элементов с другими системами масс-спектрометра без нарушения вакуума.
Электронная часть представляет собой совокупность стандартизованных блоков и обеспечивает питание электромагнита и источника ионов, измерение и регистрацию ионных токов, индикацию вакуума, управление работой источника ионов и магнитного анализатора, а также все необходимые регулировки и настройки масс-спектрометра, а также информационный обмен с управляющей ЭВМ.
Рабочее место оператора состоит из комплекса вычислительных средств, стола оператора с элементами механических креплений. Управление и информационный обмен между блоками и узлами масс-спектрометра осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения.
В аналитической стойке находится источник ионов, в котором посредством термоионизации вещества пробы при температурах до 2500 °C происходит образование ионов, которые с помощью ионно-оптической системы фокусируются в ионный пучок.
Многоколлекторный приемник ионов предназначен для одновременной и независимой регистрации ионных токов при помощи одного неподвижного и восьми подвижных коллекторов. Для измерений малых ионных токов приемник ионов комплектуется вторичным электронным умножителем.
Усиление и измерение ионных токов осуществляется в блоке измерения токов, входящем в состав электронной части.
Устройство накопления и обработки информации служит для обеспечения управления работой узлов масс-спектрометра, сбора, накопления, обработки информации и расчета результатов измерений. С помощью устройства осуществляются в автоматическом режиме необходимые настройки, отбор и подготовка пробы к анализу, проведение анализа. Устройство представляет собой ЭВМ стандарта IBM PC, выполненную на шасси промышленного компьютера, обладающего повышенными характеристиками надежности и отказоустойчивости.
Масс-спектрометр рассчитан на непрерывный круглосуточный режим работы.
Технические характеристики
Верхнее значение диапазона массовых чисел при ускоряющем напряжении 8 кВ, а.е.м., не менее
Разрешающая способность на уровне 10 % интенсивности пиков масс-спектра с вычетом ширины плоской части вершины пиков, не менее Порог изотопической чувствительности при смещении на 1 а.е.м. от пика урана-238, млн’1, не более
Нестабильность интенсивности сигнала на середине пика урана-238 за время измерения 20 мин, млн’1, не более
Предел допускаемого СКО случайной составляющей относительной погрешности при измерении атомной доли изотопа, %: - уран-235 в диапазоне (0,5-1,0) %
- уран-234 и урана-236 в диапазоне (0,0005-0,006) %
Пределы допускаемой систематической составляющей относительной погрешности при измерении атомной доли урана-235 (50±1) %, % Коэффициент использования пробы, %, не более
Время проведения 10 анализов в автоматическом режиме, ч, не более Питание:
трехфазная сеть переменного тока
-напряжение, В
-частота, Гц
Потребляемая мощность, кВА, не более,
Рабочие условия эксплуатации:
-температура окружающего воздуха, °C
-изменение температуры, °С/ч
-давление, кПа
-относительная влажность при 25°С, %, не более
-синусоидальная вибрация, частота, Гц амплитуда перемещения, мм, не более
Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм, не более:
-аналитическая стойка
-электронная часть
-рабочее место оператора
Площадь, занимаемая масс-спектрометром, м2, не более
Суммарная масса, кг, не более
Средняя наработка на отказ, ч, не менее
Полный средний срок службы, лет, не менее
300
750
5
20
0,04
5,0
±0,1
0,2 8
380/2201}“% (50±0,5)
3
10-35
1,5
84,0-106,7
80
1-10
0,01
1800x1450x1800 1200x650x1700 1500x1250x850 10 1400 1500
10
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист формуляра типографским способом и боковую грань верхней плиты аналитической стойки методом шелкографии.
Комплектность
| Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
| Масс-спектрометр в составе: |
| -стойка аналитическая, включая приемник ионов | НДКР2.770.001 Л5900-0-00 | 1 | |
| -электронная часть | - | 1 | |
| -рабочее место оператора | - | 1 | |
| Предустановленное специализированное программное обеспечение | - | 1 | |
| Дополнительное оборудование |
| Приспособление для резки лент | 1Г4.098.212 | 1 | |
| Устройство формирования и приварки катодов | КУНИ.301533.003 | 1 | |
| Стенд предварительной тренировки лент | КУНИ.064463.002 | 1 | |
| Комплект для нанесения пробы с источником тока | КУНИ.305621.003 КУНИ.436244.003 | 1 1 | |
| Приспособление для установки и съема барабана с подставкой | КУНИ.304319.002 НДКР6.150.000 | 1 1 | |
| Контейнер герметичный | КУНИ.2503422.001 | 1 | |
| Пинцет-зажим | КУНИ.301536.003 | 1 | |
| Комплект ЗИП | - | 1 | |
| Эксплуатационная документация |
| Ведомость эксплуатационных документов | Л6060-0-00 ВЭ | 1 экз. | |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости эксплуатационных документов Л6060-0-00 ВЭ | - | 1 компл. | |
| ГСИ. Масс-спектрометр МТИ-35ОТ. Методика поверки. | МП 65-221-2007 | 1 экз. | |
Поверка
Поверка масс-спектрометра осуществляется в соответствии с документом «ГСИ. Масс-спектрометр МТИ-35ОТ. Методика поверки» МП 65-221-2007, утвержденным ФГУП «УНИИМ» в июле 2008 г.
Основные средства поверки:
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 (0,7211 ±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 7541-99, партия 84-85. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,3693±0,0007) %, уран-235 (49,588±0,012) %, уран-236 (0,4541±0,0009) %, уран-238 (49,588±0,012) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (1,0000±0,0005);
Межповерочный интервал 2 года.
Нормативные документы
ГОСТ 12997-84 Изделия ГСП. Общие технические условия
Л6060-0-00 ТУ Масс-спектрометр МТИ-350Т. Технические условия.
Заключение
Тип масс-спектрометров МТИ-3 5 ОТ утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации.
