Назначение
Спектрометры гамма-излучения полупроводниковые портативные Falcon 5000 (далее -спектрометры Falcon 5000) предназначены для измерения энергетического распределения гамма-излучения и активности гамма-излучающих радионуклидов в пробах и объектах (при наличии соответствующих калибровок и аттестованных методик измерений), для поиска источников гамма - излучения и идентификации гамма - излучающих радионуклидов, а также для индикации мощности дозы гамма-излучения. При комплектации дополнительным блоком детектирования нейтронов спектрометры Falcon 5000 применяют для поиска источников нейтронного излучения.
Описание
Принцип действия спектрометров Falcon 5000 основан на преобразовании энергии гамма-квантов, зарегистрированных детектором, в цифровой код и накоплении его в виде спектра, представляющего собой распределение числа гамма-квантов по их энергии. Спектрометр обеспечивает цифровую технологию обработки сигнала и, как следствие, высокую стабильность формы и положения пика при изменении температуры и скорости счета. Полученный спектр накапливается в памяти анализатора и может обрабатываться в режиме реального времени с помощью программного обеспечения спектрометра.
Для определения мощности дозы гамма-излучения используется счетчик Гейгера-Мюллера.
Спектрометры Falcon 5000 состоят из базового блока (модель F5000 или F5000N, отличающаяся наличием детектора нейтронного излучения) и управляющего планшетного компьютера.
Спектрометр Falcon 5000 оснащен встроенным широкополосным детектором на основе особо чистого германия (ОЧГ) высокого разрешения. Охлаждается детектор электрическим холодильником на импульсных трубках.
В базовом блоке размещены:
• полупроводниковый ОЧГ детектор;
• система охлаждения ОЧГ детектора с электрическим холодильником;
• счетчик Гейгера-Мюллера;
• детектор нейтронного излучения (только в модели F5000N);
• цифровой многоканальный (МКА) анализатор;
• модуль интерфейсов WLAN/LAN;
• два Li-Ion аккумулятора.
Для запуска, охлаждения и работы спектрометра от сети 220 В, а также для зарядки аккумуляторов служит блок питания от сети переменного тока.
Спектрометр имеет два режима работы - упрощенный и стандартный. В упрощенном режиме доступны только функции поиска и идентификации гамма-излучающих радионуклидов, в стандартном - все функции прибора:
• Поиск - поиск источников или направления на них по интенсивности излучения. В качестве параметра поиска может быть использована скорость счета импульсов с внешних блоков детектирования гамма- и нейтронного излучения и мощность дозы гамма-излучения.
• Нуклиды - функция вывода результатов обработки спектра по текущей последовательности (способу) анализа и отображения результатов на дисплее. Отчеты выводят-
ся в виде таблиц, которые могут содержать результаты идентификации нуклидов и результаты расчета активности и мощности дозы.
• Доза - индикация мощности амбиентного эквивалента дозы (также постоянно выполняется в фоновом режиме). Обеспечивает отображение мгновенной мощности дозы. Кроме того, имеется возможность вывести входную скорость счета или среднюю энергию спектра.
• Спектр - функция управления набором и анализом спектров, визуализации набора и просмотра спектра, а также калибровки по энергии и эффективности регистрации, настройки параметров спектрометрического тракта и выбора последовательности анализа.
Для управления работой спектрометра используется входящий в комплект поставки планшетный ПК с программным обеспечением Genie-2000 (S513C). Возможно также использование любого ПК, работающего под управлением операционной системы не ниже Windows-XP SP3, имеющего необходимые интерфейсы. Связь со спектрометром может осуществляться как по проводной линии (Ethernet), так и по беспроводному каналу (Wi-Fi).
Для более детального анализа набранного спектра могут быть использованы все обрабатывающие модули программного пакета Genie 2000. Эта возможность позволяет решать широкий круг задач прикладной гамма-спектрометрии.
Спектрометр Falcon 5000 может быть снабжен аппаратным обеспечением для глобального позиционирования (GPS). Координаты GPS фиксируются в конце каждого сбора данных и сохраняются в файле спектра. Общий вид и место пломбирования спектрометров Falcon 5000 представлены на рисунке 1.
Место пломбирования
Рис. 1. Общий вид и место пломбирования спектрометра Falcon 5000
Программное обеспечение
Программное обеспечение спектрометров Falcon 5000 является надстройкой над базовым программным обеспечением Genie-2000 и состоит из программных модулей набора и анализа гамма - спектров (MVCG.exe, MVCGSA.dll), виртуального диспетчера данных (WINVDM.exe), приложения FALCON и выполняет следующие основные функции:
- управление спектрометром;
- операции со спектром (калибровка по энергии и эффективности, поиск и идентификация пиков, расчет их параметров);
- запись и чтение спектрометрической информации на диск;
- обмен данными между всеми программными модулями Genie-2000.
Таблица 1. Идентификационные данные ПО спектрометров Falcon 5000
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| Окно набора и анализа гамма-спектров | mvcg.exe | 3.3.0.2435 и выше (до 3.9) | 493A2F4CA25B662D9 8036904EC583891 | MD5 |
| mvcgsa.dll | Не указан | 19741EE5E98D634996 8FE7D1DB46093C | MD5 |
| Виртуальный диспетчер данных | winvdm.exe | 3.3.0.2435 и выше (до 3.9) | B83FEBC95C7CFD7F5 5E05E805D6E5F43 | MD5 |
| Приложение FALCON | falcon5000.exe | 1.0.2.93 и выше (до 1.9) | 694D00D815DDD3C47 955E38BD3F195FD | MD5 |
Примечание - Даты создания и контрольные суммы файлов относятся к текущей версии программного обеспечения.
Уровень защиты программного обеспечения спектрометров гамма-излучения полупроводниковых портативных Falcon 5000 соответствует уровню «средний» в соответсвии с разделом 4.5 Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики спектрометров Falcon 5000 при-
ведены в таблице 2.
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Спектрометрический режим |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, кэВ | от 20 до 3000 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность), % | ±0,07 |
| Энергетическое разрешение, кэВ, не более: - на линии 122 кэВ, - на линии 1332,5 кэВ | 1,2 2,2 |
| Относительная эффективность регистрации гамма-квантов с энергией 1332,5 кэВ (60Co) в пике полного поглощения, %, не менее 1) | 15 |
| Максимальная допустимая входная статистическая загрузка спектрометра, с-1, не менее | 1-105 |
| Время установления рабочего режима (без учета времени охлаждения детектора), мин, не более | 10 |
| Нестабильность энергетической характеристики за 8 ч непрерывной работы, %, не более | 0,05 |
| Пределы допускаемой дополнительной относительной погрешности характеристики преобразования при изменении температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур (температурная нестабильность), %/°С | ±0,015 |
| Индикация мощности дозы |
| Верхняя граница диапазона индикации мощности амбиентного эквивалента дозы (мощности амбиентной дозы) гамма-излучения, 13 * (10), мкЗв/ч | 3-105 |
| Индикация нейтронного излучения (только модель F5000N | |
| Чувствительность нейтронного детектора к излучению источника быстрых нейтронов 252Cf без замедлителя, %, не менее | 1 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Общие параметры |
| Время охлаждения детектора (при температуре 25 °С), ч, не более | 4 |
| Время заряда аккумуляторов, ч2), не более | 3,5 |
| Время работы от встроенных аккумуляторов, ч2), не менее: - от одного аккумулятора; - от двух аккумуляторов | 2 4 Возможна замена аккумуляторов без выключения прибора |
| Источник питания2) - встроенная батарея напряжением, В - бортовая сеть автомобиля напряжением, В3) - внешний источник напряжением, В - сеть переменного тока - напряжением, В - частотой, Гц - потребляемая мощность, В А, не более | 18,5 от 9 до 18 24±0,5 от 85 до 264 от 47 до 63 333 |
| Рабочие условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - атмосферное давление, кПа - относительная влажность окружающего воздуха при температуре 35 °С, % | от минус 20 до +50 от 84 до 106,7 до 80 |
| Г абаритные размеры (длина х ширина х высота), мм, не более - базовый блок - планшетный компьютер4) | 450 х 170 х 430 285 х 210 х 40,1 |
| Масса, кг, не более - базовый блок (с аккумуляторами, без детектора нейтронного излучения) - планшетный компьютер4) | 15,2 2,0 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 10000 |
| Средний срок службы лет. | 8 |
Примечания.
1) Относительная эффективность регистрации гамма - квантов приведена для измерения точечного источника в штатной геометрии (на оси симметрии детектора, на расстоянии 250 мм от торцевой поверхности криостата).
2) Приведены характеристики для базового блока прибора.
3) При использовании блока питания модели F5000DCPS, поставляемого дополнительно по желанию заказчика.
4) Характеристики планшетного компьютера приведены для модели XPLORE iX104. Для других моделей планшетных компьютеров могут отличаться от приведённых.
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации спектрометров гамма-излучения полупроводниковых портативных Falcon 5000 методом компьютерной графики и на пленочную этикетку, клеящуюся на корпус спектрометра.
Комплектность
В комплект поставки спектрометров Falcon 5000 входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 3.
Таблица 3.
| Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
| Базовый блок спектрометра Falcon 5000 | F5000-20 или F5000N-20 | 1 | 1 |
| Управляющий планшетный компьютер | F5000COMP/RUG | 1 | 2 |
| Li-Ion аккумулятор | F5000INTBAT | 2 | |
| Блок питания от сети переменного тока | F5000ACPS | 1 | |
| Соединительный кабель блока питания от сети переменного тока | F5000POWERCABLE | 1 | |
| Кабель витая пара длиной 3 м | | 1 | |
| Транспортировочный футляр базового блока | | 1 | |
| Сумка для принадлежностей | | 1 | |
| Комплект программного обеспечения, включающий: - ПО Falcon - Базовое ПО Genie 2000 - ПО Genie 2000 по анализу гамма-спектров | S513C S504C S501C | 1 1 1 | 3 |
| Руководство по эксплуатации | Портативный полупроводниковый гамма-спектрометр. Модель Falcon 5000. Руководство по эксплуатации | 1 | |
| Руководство пользователя программного обеспечения | | | 4 |
| Методика поверки | 2104-004-2009 МП | 1 | |
| Дополнительная поставка по желанию заказчика |
| Коллиматор | F5000COL | | 5 |
| Дополнительные аккумуляторы | F5000INTBAT, F5000TRAVELBAT | | 5 |
| Блок питания от бортовой сети автомобиля | F5000DCPS | 1 | 5 |
| У стройство для зарядки аккумуляторов от бортовой сети автомобиля | F5000ACBATCHARG | 1 | 5 |
| У стройство для зарядки аккумуляторов от сети переменного тока | F5000DCBATCHARG | 1 | 5 |
| Характеризация германиевого детектора для ISOCS/LabSOCS | ISXCLF5000 | 1 | 5, 6 |
| Модули программного обеспечения Genie 2000 | | | 5 |
| Периферийные устройства для ПК | | | 5 |
Примечания:
1) - конкретная модель согласуется с заказчиком при заказе спектрометра;
2) - возможна поставка другой модели управляющего компьютера по согласованию с заказчиком при заказе;
3) - установочная копия на компьютерном носителе (компакт-диск, дискета и т.п.);
4) - руководства пользователя на каждый поставляемый программный продукт;
5) - дополнительная поставка по желанию заказчика;
6) - файл параметров детектора на компьютерном носителе.
Поверка
осуществляется по документу 2104-004-2009 МП "Спектрометры гамма-излучения полупроводниковые портативные Falcon 5000. Методика поверки", утвержденному ГЦИ СИ ФГУП "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева" в декабре 2009 г.
При поверке применяются источники фотонного излучения радионуклидные спектрометрические закрытые эталонные ОСГИ-3, № г/р 46383-11, активностью от 104 до 105 Бк с погрешностью не более ±4%.
Сведения о методах измерений
CPR305MN001 «Портативный полупроводниковый гамма-спектрометр. Модель Falcon 5000. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
ГОСТ 4.59-79 Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей;
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров;
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия;
ГОСТ 8.033-96 Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников;
Техническая документация фирмы-изготовителя Canberra Industries, Inc., США.
Рекомендации к применению
- при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды;
- при осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях;
- при осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
