Назначение
Радиометры быстрых нейтронов РБН-А1 (далее - радиометры) предназначены для измерений плотности потока быстрых нейтронов в нейтронном поле, создаваемом нейтронным генератором на основе реакции T(d,n)4He в промышленных установках и установках медицинского назначения для лучевой терапии быстрыми нейтронами.
Описание
Принцип действия устройства основан на преобразовании энергии ионизирующих излучений в электрические импульсы.
Чувствительным элементом радиометров является алмазный детектор ЦДРМ.41811.005.00 (далее - детектор), представляющий собой монокристаллическую алмазную пластину с инкорпорированными электрическими контактами. Принцип работы прибора основан на регистрации энергетического распределения альфа-частиц, образующихся в объёме чувствительного элемента детектора в результате реакции 12С(п, а)9Бе.
Конструктивно радиометры состоят из двух основных элементов - алмазного детектора ЦДРМ.41811.005.00 и комплекта аппаратуры для обработки и визуализации сигналов, поступающих от блока детектирования, включающего в себя выносной зарядочувствительный предусилитель, модуль обеспечения, спектрометрический аналого-цифровой преобразователь, компьютер и кабельные линии связи.
Чувствительный элемент детектора смонтирован в коаксиальном корпусе диаметром 17 мм и длиной 33 мм и смещен к переднему краю корпуса так, что его эффективный центр находится на оси корпуса на расстоянии 2 мм от его переднего края.
Зарядочувствительный предусилитель смонтирован в цилиндрическом металлическом корпусе диаметром 15 мм и длиной 96 мм, внутри которого размещена электронная плата. На обоих торцах корпуса смонтированы разъёмы СР50. Разъём штекер предназначен для подключения детектора, разъём вилка - для подключения кабельной линии связи, соединяющей предусилитель с модулем обеспечения.
Модуль обеспечения включает в себя источники высоковольтного и низковольтного питания, узел согласования, формирования и усиления сигналов, поступающих с детектора, вспомогательные модули, обеспечивающие режим подключения высокого напряжения, контроль наличия питающего напряжения и индикацию режимов работы. Модуль выполнен в конструктиве NIM 'А и может устанавливаться в крейт стандарта NIM или использоваться как отдельное устройство.
В качестве амплитудно-цифрового преобразователя (далее - АЦП) используется АЦП USB-8K-B1, который выполнен в виде отдельного модуля, имеющего один вход для подключения разъема типа BNC и один выход в виде разъема стандарта USB 2.0 B-типа.
АЦП USB-8K-B1 предназначен для измерения амплитуд входных сигналов в рамках аналогово-цифрового преобразования по методу Вилкинсона и накопления полученных данных в виде спектров во внутренней буферной памяти.
Радиометры выпускаются с алмазными детекторами двух типоразмеров, имеющих разную чувствительность, и поставляются Заказчикам в трёх модификациях:
модификация 1 - два детектора разной чувствительности;
модификация 1а - детектор стандартной чувствительности;
модификация 1б - детектор низкой чувствительности.
Чувствительность стандартного детектора составляет (1±0,5)-10-4см2; чувствительность детектора низкой чувствительности составляет (1±0,5)-10-5см2.
Чувствительность детектора и характеристики спектрометрического тракта позволяют измерять плотность потока нейтронов в диапазонах от 105 до 2-107 с-1^см-2 или от 106 до 2-108 с-^см-2. График изменения плотности потока быстрых нейтронов может быть выведен на экран ЭВМ в реальном времени с частотой дискретизации 1 с.
Фотографии элементов радиометров с местами расположения маркировки и пломб представлены на рисунках 1 -4.
Места нанесения маркировки
Рисунок 1
- Алмазный детектор
Рисунок 2 - ЗЧПУ
Места пломбировки
Места нанесения маркировки
Рисунок 3 - Модуль обеспечения
Рисунок 4 - Амплитудно-цифровой преобразователь
Элементы радиометра пломбируются специальной гарантийной этикеткой. При вскрытии корпуса пломба разрушается.
Однозначная идентификация радиометра осуществляется по заводскому номеру в формате цифрового обозначения, нанесенному на алюминиевую табличку на боковой поверхности модуля обеспечения и амплитудно-цифрового преобразователя методом гравировки с последующим окрашиванием и выгравированному на корпусе алмазного детектора и зарядочувствительного предусилителя.
Пояснение к маркировочным обозначениям:
- РБН-А1 - тип средства измерений, радиометр быстрых нейтронов с алмазным детектором;
- 001 - номер типа средства измерений по классификации предприятия-изготовителя;
- АД - алмазный детектор;
- ЗЧПУ - зарядочувствительный предусилитель;
- МО - модуль обеспечения;
- АЦП - амплитудно-цифровой преобразователь;
- 01 - заводской номер изделия по системе нумерации предприятия-изготовителя.
Способ нанесения маркировки обеспечивает ее сохранность за время эксплуатации и доступность для просмотра.
Нанесение знака поверки на радиометры не предусмотрено.
Программное обеспечение
Программное обеспечение радиометра (ПО «Аспект-контроль») состоит из встроенного программного обеспечения, установленного на управляющий компьютер с операционной системой Windows.
ПО «Аспект-контроль» позволяет:
- устанавливать связь блока детектирования с устройством А1ЦI-USB-8K-BI;
- задавать и изменять значения дискриминации нижнего и верхнего уровня, количества каналов, ширину отдельного канала и пр.;
- устанавливать режим работы А1ЦI-USB-8K-BI;
- проводить измерение амплитудного спектра и визуализацию его на мониторе персонального компьютера;
- сохранять амплитудный спектр, собранный А1ЦI-USB-8K-BI за заданный промежуток времени, в виде текстового файла, который позволяет осуществить анализ спектра сторонними программными средствами;
- проводить энергетическую калибровку каналов с использованием калибровочных источников ионизирующего излучения;
- проводить анализ измеренного амплитудного распределения.
Структура загружаемого программного обеспечения (далее - ПО) при штатной эксплуатации радиометра исключает возможность изменения каких-либо параметров работы.
ПО радиометра является метрологически значимым.
В соответствии с Р 50.2.077-2014 уровень защиты ПО радиометра от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний».
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения радиометра
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | Аспект-контроль |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.7.21) |
| Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | DC632BBBC950A45693BF756666D2059A2) |
| Алгоритм вычисления идентификатора ПО | С использованием утилиты MD5 |
| 1) Номер версии не ниже указанного в таблице. 2) Контрольная сумма относится к текущей версии программного обеспечения. |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики радиометра
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон энергий регистрируемых нейтронов, МэВ | от 13,5 до 15 |
| Диапазон измеряемых значений плотности потока нейтронов, с-1 •см-2 | от 105 до 2408 |
| Чувствительность к быстрым нейтронам, см2, не менее модификация 1а - детектор стандартной чувствительности модификация 1б - детектор низкой чувствительности | 0,1-10—4 0,1-10—5 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений плотности потока нейтронов, % | ± 5 |
| Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности измерений плотности потока нейтронов при изменении температуры окружающей среды в диапазоне рабочих температур относительно нормальных условий, %/ °С | ± 0,2 |
| Нормальные условия измерений: - температура окружающего воздуха, °С - атмосферное давление, кПа - относительная влажность воздуха, % | от +15 до +25 от 86,0 до 106,7 от 30 до 80 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики радиометра
| Наименование характеристики | Значение |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 30 |
| Время непрерывной работы, ч, не менее | 4 |
| Характеристики питания сети переменного тока - напряжение, В | 230±23 |
| - частота, Гц | 50±3 |
| Габаритные размеры детектора, мм, не более - длина | 18 |
| - ширина | 18 |
| - высота | 36 |
| Масса детектора, кг, не более | 0,03 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Габаритные размеры зарядочувствительного предусилителя, мм, не более - диаметр - длина | 18 120 |
| Масса зарядочувствительного предусилителя, кг, не более | 0,1 |
| Габаритные размеры модуля обеспечения, мм, не более - длина - ширина - высота | 34 221 246 |
| Масса модуля обеспечения, кг, не более | 1,5 |
| Габаритные размеры амплитудно-цифрового преобразователя, мм, не более - длина - ширина - высота | 215 105 33 |
| Масса амплитудно-цифрового преобразователя, кг, не более | 0,3 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха, % - атмосферное давление, кПа | от +15 до +35 от 30 до 80 от 86,0 до 106,7 |
| Средняя наработка до отказа, ч, не менее | 25000 |
| Средний срок службы, лет, не менее | 8 |
| Примечание: Средний срок службы радиометра преимущественно определён плотностью нейтронного потока в месте эксплуатации детектора. |
Знак утверждения типа
наносится методом компьютерной графики на титульный лист Руководства по эксплуатации.
Комплектность
Таблица 4 - Комплект поставки радиометра
| Наименование | Обозначение | Количество, экз. |
| Радиометр быстрых нейтронов | РБН-А1 | 1 |
| Эксплуатационная документация Паспорт Руководство по эксплуатации | ЦДРМ.418211.010.00 ПС ЦДРМ.418211.010.00 РЭ | 1 1* |
| Методика поверки | - | 1* |
| * Количество определяется по согласованию с заказчиком, но не менее одного экземпляра при поставке нескольких радиометров. |
Сведения о методах измерений
приведены в документе ЦДРМ.418211.010.00 РЭ «Радиометр быстрых нейтронов РБН-А1.
Руководство по эксплуатации», раздел 2 «Использование по назначению».
Нормативные документы
ГОСТ 4.59-79 Система показателей качества продукции. Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей;
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия;
Государственная поверочная схема для средств измерений потока и плотности потока нейтронов, утвержденная приказом Росстандарта от 21 ноября 2023 г. № 2416.
