Назначение
Радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А» (далее по тексту -радиометры) включают в себя две модификации МКС-А02 и МКС-А03 с различными вариантами исполнения. Радиометры предназначены для поиска (обнаружение, локализация) радиоактивных материалов, измерения количественных характеристик ядерных излучений по альфа-, бета-, гамма- и нейтронному каналам, для идентификации гамма-излучающих радионуклидов путем обработки гамма-спектров, для хранения измеренных гамма-спектров с целью их возможной последующей обработки на компьютере. Радиометры позволяют проводить измерения плотности потока альфа-, бета-излучения, мощности эквивалентной дозы гамма- и нейтронного излучения.
Основные области применения радиометров:
- проходные и контрольно-пропускные пункты таможенного контроля, а также различных объектов народнохозяйственного и военного назначения - для обнаружения, поиска, локализации и идентификации несанкционированно перемещаемых делящихся и радиоактивных материалов в грузах, багаже, ручной клади и транспортных средствах;
- лаборатории служб внешней дозиметрии, экологические службы различных министерств и ведомств, радиологические лаборатории Госсанэпиднадзора, ветеринарных и сельскохозяйственных служб - для оперативного контроля различных объектов окружающей среды на содержание радионуклидов.
Описание
В основу работы радиометров по гамма-каналу положен принцип преобразования энергии гамма-квантов в чувствительном объеме сцинтилляционного детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией и анализом многоканальным амплитудным анализатором. Гамма-спектр является исходной информацией для идентификации гамма-излучающих радионуклидов, а также для расчета МЭД гамма-излучения. Радиометры также могут иметь два встроенных детектора на 3Не-трубках для регистрации нейтронного излучения и внешний полупроводниковый детектор для регистрации альфа- и бета-излучения.
Радиометры предназначены для эксплуатации в лабораторных и полевых условиях. Условия эксплуатации радиометров соответствуют группе В2а ГОСТ 27451-87 с расширением диапазона в сторону низких температур до минус 20 °C, относительной влажности до 95 % при температуре окружающего воздуха 35 °C.
По устойчивости к воздействию вибрации радиометры соответствуют группе исполнения L3 ГОСТ 27451-87.
Радиометры могут выпускаться в различных исполнениях. Общее название радиометров - «Радиометры-спектрометры универсальные портативные МКС-А02» и «Радиометры-спектрометры универсальные портативные МКС-А03». Примеры записи обозначения радиометров в соответствии с вариантами исполнения каждой модификации приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование и условное обозначение | Обозначение | Характеристика варианта исполнения по типу детекторов |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-1М | ДЦКИ.411168.007 | Встроенные: сцинтилляционный гамма детектор; нейтронный детектор Выносной: альфа-бета детектор БДС-АБ1 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-2М | ДЦКИ.411168.008 | Встроенный: сцинтилляционный гамма детектор. Выносной; альфа-бета детектор БДС-АБ1 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-3 | ДЦКИ.411168.004 | Встроенные: сцинтилляционный гамма детектор; нейтронный детектор |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-4 | ДЦКИ.411168.005 | Встроенный: сцинтилляционный гамма детектор |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-1 МКС-А03-1Н* | ДЦКИ.411168.009 | Встроенные: сцинтилляционный гамма-детектор; гамма-детектор на основе счетчика Гейгера; нейтронный детектор Выносной: альфа-бета детектор БДС-АБ2 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-АОЗ-2 МКС-А03-2Н* | ДЦКИ.411168.009-01 | Встроенные: сцинтилляционный гамма-детектор; гамма-детектор на основе счетчика Гейгера Выносной: альфа- бета детектор БДС-АБ2 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-3 MKC-A03-3H* | ДЦКИ.411168.009-02 | Встроенные: сцинтилляционный гамма детектор; гамма-детектор на основе счетчика Гейгера; нейтронный детектор |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-АОЗ-4 МКС-А03-4Н* | ДЦКИ.411168.009-03 | Встроенные: сцинтилляционный гамма-детектор; гамма-детектор на основе счетчика Г ейгера |
| * Комплектация радиометров МКС-А03 блоком детектирования нейтронного излучения БДН-06М. |
Гамма-канал состоит из сцинтилляционного детектора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), усилителя-формирователя, управляемого высоковольтного преобразователя, светодиодной системы стабилизации. Сцинтилляционный детектор выполнен на основе кристалла Nal(Tl). Световые вспышки, образующиеся в кристалле при прохождении ядерного излучения, регистрируются ФЭУ, усиливаются, формируются и подаются на вход амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП). АЦП взаимодействует с микропроцессорной системой, в энергонезависимой памяти которой формируется спектр регистрируемого излучения.
Стабилизация гамма-канала осуществляется по реперному пику, образующемуся в гамма-спектре при засветке ФЭУ световыми импульсами от специального светодиода.
Нейтронный канал содержит два детектора в виде трубок с газом 3Не под давлением 8 атмосфер, помещенных в замедлитель из полиэтилена. Один из детекторов закрыт экраном из кадмия. Детекторы работают в пропорциональном режиме. Сигналы с детекторов отдельно усиливаются, дискриминируются и поступают на счетчики микропроцессора. В радиометрах предусмотрена возможность подключения внешнего детектора нейтронного излучения.
Предусмотрена работа радиометрах в трех основных режимах: спектрометрическом, поисковом и радиометрическом.
В спектрометрическом режиме радиометры позволяют осуществлять накопление гамма-спектров, выводить полученные спектры на жидкокристаллический дисплей, выполнять энергетическую калибровку, идентификацию изотопов и другие функции по обработке спектров предусмотренные программой, занесенной в ПЗУ.
В поисковом режиме радиометры фиксируют превышение скорости счета в заданных энергетических диапазонах гамма спектра, а также по нейтронному каналу - над соответствующими фоновыми значениями с учетом статистической значимости получаемых величин. Превышение индицируется на жидкокристаллическом дисплее, подтверждается светодиодным индикатором и звуковым сигналом.
В радиометрическом режиме производится подсчет мощности эквивалентной дозы (МЭД) гамма-излучения путем с помощью программы пересчета спектр-доза, хранящейся в ПЗУ прибора. Подсчет плотности потока и МЭД нейтронного излучения производится микроконтроллером прибора путем деления набранной за определенное время счетной информации на соответствующие калибровочные коэффициенты. Для определения величин плотностей потоков альфа и бета излучения используется детектор БДС-АБ1, БДС-АБ2. Разделение альфа и бета каналов производится путем амплитудной дискриминации и по форме импульса. Подсчет плотностей потоков альфа и бета излучения производится путем обработки спектра, накопленного от детектора при помощи программы пересчета, хранящейся в ПЗУ прибора путем умножения интегрального счета по соответствующему каналу на калибровочные коэффициенты, хранящиеся в энергонезависимой памяти прибора.
Через стандартный последовательный порт RS-232 возможен обмен данными с компьютером и управление радиометрами.
Питание радиометров производится как от встроенных аккумуляторов, так и от сети переменного тока (110...240 В, 50...60 Гц) через прилагаемый адаптер. Этот же адаптер используется для зарядки аккумуляторов.
Технические характеристики
Радиометры обеспечивают измерение характеристик, приведенных в таблице 2.
Таблица 2
| Условное обозначение | Измеряемая характеристика |
| Плотность потока альфа-частиц | Плотность потока бета-частиц | мэд гамма-излучения | МЭД нейтронного излучения от источника 239Рп-а-Ве | мэд нейтронного излучения в диапазоне энергий от 140'3 до14 МэВ |
| МКС-А02-1М | + | + | + | + | - |
| МКС-А02-2М | + | + | + | - | - |
| МКС-А02-3 | - | - | + | + | - |
| МКС-А02-4 | - | - | + | - | - |
| МКС-АОЗ-1 | + | + | + | + | - |
| МКС-АОЗ-2 | + | + | + | - | - |
| МКС-АОЗ-З | - | - | + | + | - |
| МКС-АОЗ-4 | - | - | + | - | - |
| МКС-А03-1Н | + | + | + | + | + |
| МКС-А03-2Н | + | + | + | - | + |
| МКС-АОЗ-ЗН | - | - | + | + | + |
| МКС-АОЗ-4Н | - | - | + | - | + |
Примечание - Знаком “+” отмечены характеристики, измеряемые в данном исполнении. Знаком отмечены характеристики, не измеряемые радиометром в данном исполнении.
Диапазон измерений, диапазон энергий и предельные значения основной относительной погрешности радиометров для каждого вида ионизирующего излучения соответствуют значениям, приведенным в таблице 3.
Таблица 3
| Вид излучения (Тип детектора) | Измеряемая характеристика | Диапазон измерений | Диапазон энергий регистрируемого излучения или нуклид | Предел допускаемой основной относительной погрешности, % |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Альфа (БДС-АБ1, БДС-АБ2) | Плотность потока, см'2мин-1 | от 1 до 101 от 101 до 5-103 | от 3 до 10 МэВ | ±40 ±20 |
| Бета (БДС-АБ1, БДС-АБ2) | Плотность потока, см'2мин'' | от 2 до 2401 от 2-101 до 5-103 | от 0,3 до 3 МэВ (макс, значения энергий бета-спектра) | ±40 ±20 |
Окончание таблицы 3
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Гамма (сцинтилляционный детектор) МКС-А02 | МЭД, мкЗв/ч | от 0,1 до 10 от 0,1 до 100 | от 0,05 до 0,3 МэВ от 0,3 до 3 МэВ | ±20 |
| Гамма (сцинтилляционный детектор и детектор на основе счетчика Г ейгера) МКС-АОЗ | МЭД, мкЗв/ч | от 0,1 до 100 от 100 до 1-104 | от 0,05 до 0,3 МэВ | ±20 ±30 |
| Нейтронное излучение (встроенный детектор) | МЭД, мкЗв/ч | от 1 до 103 | Источник 239Ри-а-Ве | ±[40+20/Н*(10)]1) |
| Нейтронное излучение (детектор БДН-06М) | МЭД, мкЗв/ч | от 0,1 до 1 • 104 | от Г10‘3 до 14 | ±[30+20/Н*(10)]1) |
| 1 * Н’(Ю) - измеренное значение МЭД в мкЗв/ч. |
В режиме спектрометра радиометры позволяют получать статистическое распределение зарегистрированных гамма-квантов в энергетическом диапазоне (спектр) и проводить идентификацию гамма-излучающих радионуклидов в соответствии с хранящейся во внутренней памяти библиотекой радионуклидов, которая может редактироваться и записываться в прибор через.внешний IBM-совместимый компьютер.
Значения минимальных обнаруживаемых радиометром активностей источников гамма-излучения в поисковом режиме для МКС-А02 и в режиме «Монитор» для МКС-АОЗ с вероятностью 0,5 при доверительной вероятности 95 % при интенсивности фона не более 25 мкР/ч на расстоянии 0,2 м при движении прибора со скоростью (0,5±0,05) м/с соответствуют данным, указанным в таблице 4.
Таблица 4
| Источник излучения 133Ва | Минимальная обнаруживаемая активность _____________источника, кБк (мкКи) ________ 55 (1,5) ±11 (0,3) |
| 137Cs | 100 (2,7) ±20 (0,54) |
| 60Со | 50 (1,35) ±10 (0,27) |
Значение минимально обнаруживаемого радиометром потока нейтронов от источника нейтронного излучения 252Cf в поисковом режиме для МКС-А02 и в режиме «Монитор» для МКС-АОЗ с вероятностью 0,5 при доверительной вероятности 95 % на расстоянии 0,2 м при движении прибора со скоростью (0,5±0,05) м/с составляет не более (6,0-± 1,2)4 О3 с'1.
Частота ложных срабатываний радиометра в поисковом режиме для МКС-А02 и в режиме «Монитор» для МКС-АОЗ по гамма- и нейтронному каналам - не более одного ложного срабатывания за 10 минут непрерывной работы прибора.
Относительное энергетическое разрешение радиометра-спектрометра по линии гамма-
излучения с энергией 662 кэВ (Cs-137), %, не более
диапазон регистрируемых энергий гамма спектра, МэВ......................от 0,050 до 3;
интегральная нелинейность спектрометра, %
максимальная входная статистическая загрузка по гамма-каналу, имп./с, не более 5-104;
число каналов АЦП
количество сохраняемых 1024-канальных спектров, не менее
температурная нестабильность характеристики преобразования %/°С, не более ... 0,1; время непрерывной работы от встроенных аккумуляторов, ч, не менее
время установления рабочего режима:
при работе в режиме идентификации, мин, не более
при работе в остальных режимах, мин, не более
диапазон рабочих температур, °C......................................от минус 20 до плюс 50;
потребляемая мощность от сети, В-А, не более
средняя наработка на отказ, ч, не менее
Габаритные размеры МКС-АОЗ и масса составных частей приведены в таблице 5.
Таблица 5
| Условное обозначение | Г абаритные размеры, мм, не более | Масса, кг, не более |
| длинахширинах высота | диаметрх высота |
| МКС-А02 | 310x160x135 | | 3,6 |
| МКС-АОЗ | 280x130x181 | | 3 |
| Адаптер сетевой | 60x160x40 | | 0,5 |
| БДС-АБ1 | 350x160x89 | | 1 |
| БДС-АБ2 | 350x160x89 | | 1 |
| Блок БДН-06М | | 234x284 | 6,1 |
| Устройство зарядки и калибровки | 299x138x92 | | 1,1 |
| Устройство калибровочное (Th-232) | | 60x20 | 0,078 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится графически или специальным штемпелем на титульном листе паспортов радиометров и методом сеткографии на лицевой стороне радиометров.
Комплектность
В комплект поставки радиометров входят устройства, изделия и эксплуатационная документация, указанные в таблице 6.
Таблица 6
| Наименование | Обозначение | Количество на исполнение МКС-А02- | Количество на исполнение МКС-АОЗ- |
| 1М | 2М | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02 (с комплектом аккумуляторов) | См. таблицу 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-АОЗ (с комплектом аккумуляторов) | См. таблицу 1 | | | | | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Блок детектирования БДС-АБ1 | ДЦКИ.418241.004 | 1 | 1 | - | - | - | - | - | - |
| Блок детектирования БДС-АБ2 | ДЦКИ.418241.006 | - | - | - | - | 1 | 1 | - | - |
| Блок детектирования нейтронного излучения БДН-06М ° | ДЦКИ.418252.004 | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Адаптер сетевой S А-3104 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Адаптер сетевой | ДЦКИ.436234.053 | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Устройство калибровочное 1) | ДЦКИ.418234.001 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Устройство зарядки и калибровки | ДЦКИ.436434.001 | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Сумка для переноски | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Кабель интерфейсный RS-232 | ДЦКИ.685621.077 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02 Руководство по эксплуатации | ДЦКИ.411168.002 РЭ | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-АОЗ Руководство по эксплуатации | ДЦКИ.411168.009 РЭ | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-1М. Паспорт | ДЦКИ.411168.007 ПС | 1 | - | - | | | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-2М. Паспорт | ДЦКИ.411168.008 ПС | - | 1 | - | - | - | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-3. Паспорт | ДЦКИ.411168.004 ПС | - | - | 1 | - | - | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-4. Паспорт | ДЦКИ.411168.005 ПС | - | - | - | 1 | - | - | - | - |
Окончание таблицы 6
| Наименование | Обозначение | Количество на исполнение МКС-А02- | Количество на исполнение МКС-А03- |
| 1М | 2М | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-1. Паспорт | ДЦКИ.411168.009 ПС | - | - | - | - | 1 | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-АОЗ-2. Паспорт | ДЦКИ.411168.009-01 ПС | - | - | - | - | - | 1 | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-3. Паспорт | ДЦКИ.411168.009-02 ПС | - | - | - | - | - | - | 1 | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-АОЗ-4. Паспорт | ДЦКИ.411168.009-03 ПС | - | - | - | - | - | - | - | 1 |
| Радиометры-спектрометры универсальные портативные МКС-А02. Руководство оператора | ДЦКИ.411168.002 РО | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03. Руководство оператора | ДЦКИ.411168.009 РО | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Комплект программного обеспечения для компьютера на CD | | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
‘’Блок детектирования БДН-06М входит в комплект поставки радиометров с условными обозначениями согласно таблице 1.
^Устройство калибровочное ДЦКИ.418234.001 поставляется по согласованию с заказчиком в соответствии с картой заказа или договором на поставку.
Поверка
Поверка осуществляется в соответствии с методиками поверки, приведенными в руководствах по эксплуатации ДЦКИ.411168.002 РЭ для модификации МКС-А02 и ДЦКИ.411168.009РЭ для модификации МКС-А03, согласованного Центральным отделением ФГУ «Менделеевский ЦСМ» (ЦО ФГУ «Менделеевский ЦСМ»).
Межповерочный интервал - один год.
Основное оборудование для поверки - комплект ОСГИ, альфа-источники типа 6П9, бета-источники типа 6С0, установки типа УКПН и УПДГ.
Нормативные документы
| Обозначение | Наименование |
| ГОСТ 8.033-96 | Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников |
| ГОСТ 8.070-96 | Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений поглощенной и эквивалентной доз и мощности поглощенной и эквивалентной доз фотонного и электронного излучений |
| ГОСТ 27451-87 | Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия |
| ГОСТ 22261-94 | Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия |
| ГОСТ 26874-86 | Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерений основных параметров |
| ГОСТ 28271-89 | Приборы радиометрические и дозиметрические носимые. Общие технические требования и методы испытаний |
| ДЦКИ.411168.002 ТУ | Радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А». Технические условия |
| НРБ-99 /СПОРБ-99 | Нормы радиационной безопасности. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности |
Заключение
Тип радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А» утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, включен в действующую государственную поверочную схему и метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации.
