Назначение
Спектрометры - радиометры гамма- бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК» (далее спектрометры, СПР) предназначены для измерения энергетического распределения гамма- и бета излучения и активности гамма-, бета- и альфа - излучающих радионуклидов.
Описание
Принцип действия СПР основан на регистрации гамма - квантов, бета или альфа-частиц, испускаемых радионуклидами, содержащимися в счетном образце, детектором соответствующего типа, который выдает электрический импульс, амплитуда которого пропорциональна энергии зарегистрированного гамма - кванта, бета- или альфа-частицы.
Спектрометр представляет собой лабораторный, выполненный в блочном исполнении прибор, состоящий из:
- аналого-цифрового преобразователя (анализатора импульсов) в виде встроенного или внешнего устройства;
- спектрометрических блоков детектирования гамма - излучения БДЕГ-63 (БДЕГ-80, БДЕГ-150, БДЕГ-К);
- спектрометрических блоков детектирования бета - излучения БДЕБ-60 (БДЕБ-70);
- радиометрических блоков детектирования бета-излучения БДБ-60 (БДБ-70);
- радиометрических блоков детектирования альфа - излучения БДА-60 (Б ДА-70);
- низкофоновых камер пассивной защиты от внешнего гамма-, бета- и альфа-излучения;
- персонального компьютера с программным обеспечением «ASW».
Для измерения гамма - спектров служат сцинтилляционные блоки детектирования БДЕГ-63, БДЕГ-80 или БДЕГ-150 на основе монокристалла NaI(Tl) размерами диаметр 63х63 мм, диаметр 80х80 мм или диаметр 150x100 мм, соответственно, сочлененного с фотоумножителем (ФЭУ).
В качестве полупроводникового детектора в блоке БДЕГ-К применяются серийно выпускаемые германий-литиевые детекторы типа ДГДК или ОЧГ фирм CANBERRA, ORTEC или BSI. Для охлаждения детектора применяется система охлаждения - сосуд Дьюара или электроохладитель. Работу блока детектирования обеспечивает спектрометрическое устройство СПУ-01М, которое содержит низковольтный блок питания, генератор высокого напряжения и спектрометрический блок.
В качестве детектора в блоке детектирования БДЕБ-60 или БДЕБ-70 используется сцинтиллятор из полистирола диаметром 60 или 70 мм, соответственно, и толщиной 10 мм.
В качестве детектора в блоке детектирования БДБ-60 или БДБ-70 используется сцинтиллятор из полистирола диаметром 60 мм и 70 мм, соответственно и толщиной 1 мм.
В качестве детектора в блоке детектирования БДА-60 или БДА-70 используется сцинтиллятор из ZnS(Ag) диаметром 60 мм и 70 мм.
Анализатор импульсов состоит из согласующего усилителя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). АЦП предназначен для измерения амплитуд импульсных сигналов от детектора излучения, регистрации полученного цифрового кода в буферной памяти и передачи в компьютер информации через стандартный проводной или беспроводной интерфейс связи.
Общий вид спектрометра представлен на рисунке 1, блоков детектирования - на рисунке 2 . Общий вид защитных камер представлен на рисунках 3 и 4.
Пломбирование спектрометров от несанкционированного доступа не предусмотрено
Нанесение знака поверки на спектрометр не предусмотрено. Знак поверки (оттиск поверительного клейма) наносится на свидетельство о поверке.
Рисунок 1 - Общий вид спектрометра-радиометра гамма- бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК»
Рисунок 2 - Общий вид блоков детектирования
Рисунок 3 - Общий вид защитных камер блоков детектирования гамма - излучения
Рисунок 4 - Общий вид защитных камер блоков детектирования альфа- и бета-излучения
Программное обеспечение
Спектрометр управляется с помощью программного обеспечения (ПО) «ASW», которое обеспечивает контроль аппаратуры через протоколы связи, а также отображение энергетического распределения (спектров), расчет и отображение активности, сохранение и протоколирование результатов. В программном обеспечении «ASW» имеется один метрологически значимый модуль asw.exe. Модуль может быть проконтролирован на целостность подсчетом контрольной суммы по методу CRC32. Идентификационные данные модуля представлены в таблице 1
Метрологически значимым является все ПО.
Влияние ПО учтено при нормировании метрологических характеристик.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний» согласно Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения спектрометров
| Идентификационные данные | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | asw.exe |
| Номер версии ПО | 12.11.1 1) |
| Цифровой идентификатор ПО (по CRC32) | 0256C3B5 2) |
| 1) Номер версии не ниже указанного в таблице 2) Контрольная сумма файла относится к указанной в таблице версии программного обеспечения |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики спектрометра - радиометра гамма- бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК»
| Наименование | Значение |
| Диапазон энергий регистрируемого альфа- излучения, кэВ | от 2000 до 10000 |
| Диапазон энергий регистрируемого бета- излучения, кэВ | от 65 до 4000 |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма - излучения, кэВ | от 40 до 3000 |
| Относительное энергетическое разрешение для энергии 661,7 кэВ при измерении с радионуклидным источником 137Cs типа ОСГИ, %, не более: - блока детектирования БДЕГ-63 | 9 |
| - блока детектирования БДЕГ-80 | 9,5 |
| - блока детектирования БДЕГ-150 | 12 |
| Энергетическое разрешение для энергии 1332,5 кэВ при измерении с радионуклидным источником 60Co типа ОСГИ, кэВ, не более: - блока детектирования БДЕГ-К | 2,5 |
| Относительное энергетическое разрешение для энергии 624 кэВ при измерении с радионуклидным источником 137Cs, %, не более: - блока детектирования БДЕБ-60 (БДЕБ-70) | 15 |
| Чувствительность радиометра к альфа - излучению радионуклида 239Pu для источника типа 3П9 на расстоянии 3 мм от торцевой поверхности блока детектирования БДА-60, имп/(сЪк), не менее | 0,3 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования при измерении спектрометром с блоками детектирования БДЕГ-63, БДЕГ-80 и БДЕГ-150 (интегральной нелинейности) в диапазоне энергий гамма-излучения от 40 до 3000 кэВ, % | ±1 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования при измерении спектрометром с блоком детектирования БДЕГ-К (интегральной нелинейности) в диапазоне энергий гамма-излучения от 40 до 3000 кэВ, % | ±0,05 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности характеристики преобразования при измерении спектрометром с блоком детектирования БДЕБ-60 и БДЕБ-70 (интегральной нелинейности) в диапазоне энергий бета-излучения от 65 до 4000 кэВ, % | ±2 |
| Эффективность регистрации в пике полного поглощения гамма-излучения радионуклида 137Cs с энергией 661,7 кэВ на расстоянии 50 мм от верхней поверхности детектора, %, не менее: - блока детектирования БДЕГ-63 | 1,2 |
| - блока детектирования БДЕГ-80 | 2 |
| - блока детектирования БДЕГ-150 | 7,5 |
| Эффективность регистрации при измерении спектрометром с блоком детектирования БДЕГ-К в пике полного поглощения гамма-излучения радионуклида 137Cs с энергией 661,7 кэВ на расстоянии 50 мм от верхней крышки криостата детектора, %, не менее | 0,4 |
| Чувствительность регистрации при измерении спектрометром с блоком детектирования БДЕБ-60 и БДЕБ-70 при измерении активности радионуклида 90Sr-90Y в источнике типа 3СО, расположенного на расстоянии 3 мм от торцевой поверхности детектора, в рабочем диапазоне энергий 5502300 кэВ, имп/(сЪк), не менее | 0,15 |
| Чувствительность регистрации при измерении активности радионуклида 239Pu для источника типа 3П9 на расстоянии 3 мм от торцевой поверхности блока детектирования БДА-60 и БДА-70, имп/(сЪк), не менее | 0,3 |
| Наименование | Значение |
| Чувствительность регистрации при измерении активности радионуклида 90Sr+90Y для источника типа 3СО на расстоянии 3 мм от торцевой поверхности блока детектирования БДБ-60 и БДБ-70, имп/(сЪк), не менее | 0,24 |
| Максимальная входная статистическая загрузка, имп/с, не менее | 5-104 |
| Диапазон измерений активности радионуклида 137Cs, Бк: - блоком детектирования БДЕГ-63 - блоком детектирования БДЕГ-80 - блоком детектирования БДЕГ-150 Пределы допускаемой относительной погрешности измерений активности, % | от 5 до 8405 от 3 до 5-105 от 2 до 3-105 ±30 |
| Диапазон измерений активности радионуклида 137Cs блоком детектирования БДЕГ-К (с относительной эффективностью 10% по сравнению со сцинтилляционным детектором NaI(Tl) размерами диаметр 75 мм, высота 75 мм), Бк Пределы допускаемой относительной погрешности измерений активности, % | от 2 до 1,5406 ±20 |
| Диапазон измерений активности радионуклида 90Sr блоком детектирования БДЕБ-60 и БДЕБ-70, Бк Пределы допускаемой относительной погрешности измерений активности, % | от 2 до 1,2*106 ±30 |
| Диапазон измерении активности радионуклида 90Sr+90Y в источнике типа 3СО блоком детектирования БДБ-60 и БДБ-70, Бк Пределы допускаемой относительной погрешности измерений активности, % | от 1 до 1,5-105 ±10 |
| Диапазон измерений активности радионуклида 239Pu в источнике 3П9 блоком детектирования БДА-60 и БДА-70, Бк Пределы допускаемой относительной погрешности измерений активности, % | от 0,05 до 1,5-105 ±10 |
| Минимально измеряемая активность радионуклида 137Cs при значении мощности амбиентной дозы на поверхности защиты не более 0,2 мкЗв/ч и времени измерения 1 ч, Бк, не более: - блоком детектирования БДЕГ-63 - блоком детектирования БДЕГ-80 - блоком детектирования БДЕГ-150 | 3 2 2 |
| Минимально измеряемая активность радионуклида 137Cs блоком детектирования БДЕГ-К при значении мощности амбиентной дозы, на поверхности защиты не более 0,2 мкЗв/ч и времени измерения 1 ч, Бк, не более | 1 |
| Минимально измеряемая активность радионуклида 90Sr блоком детектирования БДЕБ-60 (БДЕБ-70) при значении мощности амбиентной дозы на поверхности защиты не более 0,2 мкЗв/ч и времени измерения 3 ч, Бк, не более | 1 |
| Минимально измеряемая активность радионуклида 239Pu в источнике типа 3П9 блоком детектирования БДА-60 и БДА-70 при времени измерения 3 ч, Бк, не более | 0,01 |
| Минимально измеряемая активность радионуклида 90Sr+90Y в источнике типа 3СО с блоком детектирования БДБ-60 и БДБ-70 при времени измерения 3 ч, Бк, не более | 0,2 |
| Наименование | Значение |
| Фон альфа-излучения при измерении блоком детектирования БДА-60 и БДА-70, имп/с, не более | 0,01 |
| Фон бета - излучения при измерении блоком детектирования БДБ-60 и БДБ-70, имп/с, не более | 1 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 30 |
| Время непрерывной работы, ч, не менее | 24 |
| Нестабильность показаний при измерении блоками детектирования БДЕГ-63, БДЕГ-80, БДЕГ-150 за 24 ч непрерывной работы, %, не более: - энергетической характеристики - при измерении активности | ±1 ±2 |
| Нестабильность показаний при измерении блоками детектирования БДЕГ-К за 24 ч непрерывной работы, %, не более: - энергетической характеристики - при измерении активности | ±0,1 ±1,5 |
| Нестабильность показаний при измерении блоками детектирования БДЕБ-60 и БДЕБ-70 за 24 ч непрерывной работы, %, не более: - энергетической характеристики - при измерении активности | ±1 ±2 |
| Нестабильность показаний при измерении блоками детектирования БДА-60, БДА-70, БДБ-60 и БДБ-70 за 24 ч непрерывной работы при измерении активности, %, не более | ±2 |
| Чувствительность спектрометра при измерении блоками детектирования бета-излучения БДБ-60 и БДБ-70 к бета - излучению радионуклидов в источниках типа ОРИБИ с максимальными энергиями бета-частиц в диапазоне от 150 до 3600 кэВ по отношению к чувствительности к бета -излучению радионуклида 90Sr+90Y (относительная чувствительность), отн. ед., не менее: 90Sr + 90Y Epmax = 2200 кэВ 204Tl Epmax = 763 кэВ 14C Epmax = 156 кэВ 60CO Epmax = 318 кэВ 137CS Epmax = 624 кэВ 106Ru + 106Rh Epmax = 3540 кэВ | 1,0 1,0 0,01 0,34 0,64 1,2 |
| Спектрометр устойчив к воздействию температуры в диапазоне | от +10 до +35 °С |
| Блоки детектирования в транспортной таре прочны к воздействию механических ударов с ударным ускорением 20 м/c2, длительностью действия ударного импульса 15 мс и частотой следования 100 ударов в минуту |
| Блоки детектирования в транспортной таре прочны к воздействию температуры в диапазоне от -10°С до +50°С (а также ее быстрому изменению) и относительной влажности окружающего воздуха 98% при температуре +35°С |
| Спектрометр устойчив к воздействию постоянного магнитного поля напряженностью до 40 A/м |
| Спектрометр устойчив к изменению напряжения питания в пределах рабочих условий эксплуатации |
Таблица 3 - Основные технические характеристики спектрометра - радиометра гамма-бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК»
| Наименование | Значение |
| Рабочие условия эксплуатации • температура окружающего воздуха, ОС • относительная влажность воздуха, % • атмосферное давление, кПа • напряженность постоянных и переменных сетевых частот магнитных полей, А/м | 20±5 70±3 101±5 до 40 |
| Питание от сети переменного тока - напряжением, В - частотой, Гц | 220 (+10 % ;- 15 %) 50 ±5 % |
| Потребляемая мощность В^А, не более | 200 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 20000 |
| Среднее время восстановления, ч | 12 |
| Средний срок службы до первого капитального ремонта, лет | 10 |
Таблица 4 - Габаритные размеры и масса составных частей спектрометра - радиометра гамма-бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК»
| Наименование | Диаметр, мм, не более | Высота, мм не более | Ширина, мм, не более | Длина, мм, не более | Масса, кг, не более |
| Блок детектирования БДЕГ-63 | 90 | 370 | - | - | 2,4 |
| Блок детектирования БДЕГ - 80 | 105 | 370 | - | - | 3,5 |
| Блок детектирования БДЕГ-150 | 195 | 385 | - | - | 12,5 |
| Блок детектирования БДЕГ-К с сосудом Дьюара, полностью заполненным жидким азотом | 500 | 1200 | - | - | 60 |
| Блок детектирования БДЕБ-60 (БДЕБ-70), БДБ-60 (БДБ-70) | 95 | 310 | - | - | 5,2 |
| Блок детектирования БДА-60 (БДА-70) | 90 | 235 | | | 3,4 |
| Аналого-цифровой преобразователь | - | 60 | 160 | 220 | 0,5 |
| Спектрометрическое устройство СПУ-01М | - | 145 | 270 | 255 | 8 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блоков БДЕГ-63, БДЕГ-80 | 400 | 600 | 450 | - | 450 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блока БДЕГ-150, БДЕГ-К | - | 1340 | 625 | 625 | 700 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блока БДЕБ-60, БДЕБ-70 | 210 | 390 | 430 | - | 80 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блоков детектирования БДА-60, БДА-70 | 275 | 390 | 430 | - | 25 |
Знак утверждения типа
наносится на маркировочную табличку блоков детектирования в виде наклейки и на титульный лист Руководства по эксплуатации ШФРК.412151.005 РЭ «Спектрометры - радиометры гамма-, бета- и альфа - излучения МКГБ-01 "РАДЭК" методом компьютерной графики.
Комплектность
Таблица 5 - Комплектность спектрометров-радиометров гамма-, бета- и альфа-излучения
МКГБ-01 «РАДЭК»
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДЕГ-63 | ШФРК.418271.001 | 1 | 1, 2 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДЕГ-80 | ШФРК.418271.002 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДЕГ-150 | ШФРК.418271.004 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДЕБ-60 | ШФРК.418271.005 | 1 | 1, 2 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДЕБ-70 | ШФРК.418271.006 | 1, 2 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДБ-60 | ШФРК.418271.007 | 1, 2 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДБ-70 | ШФРК.418271.008 | 1, 2 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДА-60 | ШФРК.418271.009 | 1 | 1, 2 |
| Блок детектирования сцинтилляционный БДА-70 | ШФРК.418271.010 | 1, 2 |
| Блок детектирования полупроводниковый БДЕГ-К с системой охлаждения (сосуд Дьюара или электроохладитель) | | 1 | 1, 3 |
| Спектрометрическое устройство СПУ-01М | ШФРК.412151.004 | 1 | 4,5 |
| Аналого-цифровой преобразователь | | 1 | 1 |
| Персональный компьютер | | 1 | 6 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блоков детектирования БДЕГ-63, БДЕГ-80, БДЕГ-150 | ШФРК.418244.002 | 1 | 8, 9 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блока детектирования БДЕГ-К | ШФРК.418241.001 | 1 | 8, 9 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блока детектирования БДЕБ-60 (БДЕБ-70, БДБ-60, БДБ-70) | ШФРК.418244.004 | 1 | 8, 9 |
| Низкофоновая камера пассивной защиты блоков детектирования БДА-60 (БДА-70) | ШФРК.418244.003 | 1 | 8, 9 |
| Расходные материалы: - Сосуды Маринелли объемом 1 л - Цилиндрические сосуды объемом 250 мл - Цилиндрические кюветы объемом 38 мл - Измерительные чашки алюминиевые | | 5 5 5 10 | 10 |
| Программное обеспечение ASW | | 1 | 11 |
| Калибровочный источник гамма-излучения 40K+137Cs Калибровочный источник бета-излучения 137Cs+90Sr+90Y Калибровочный источник альфа-излучения 239Pu (типа 1П9) Контрольный источник гамма-излучения 226Ra+232Th+40K+137Cs Контрольный источник бета-излучения 90Sr+90Y Контрольный источник альфа-излучения 241 Am | | 1 1 1 1 1 1 | 7 |
| «Спектрометры-радиометры гамма-, бета- и альфа-излучения МКГБ-01 “РАДЭК», Руководство по эксплуатации | ШФРК. 412151.005.РЭ | 1 | Содержит раздел 4 «Поверка» |
| Наименование | Обозначение | Количество | Примечание |
| Примечания: | | | |
| 1. Модели и количество блоков детектирования, а также количество и вариант исполнения |
| анализаторов согласовывается с Заказчиком при заказе спектрометра. В паспорте на спектрометр указываются обозначения согласованных блоков детектирования. |
| 2. По согласованию с Заказчиком в составе спектрометра могут поставляться сцинтилляционные блоки детектирования БДЕГ с диаметром сцинтиллятора от 40 до 200 мм. |
| 3. По согласованию с Заказчиком в составе спектрометра в качестве | детектора |
| полупроводникового блока детектирования БДЕГ-К могут поставляться | серийно |
| выпускаемые германий-литиевые детекторы типа ДГДК или ОЧГ производства | компаний |
| CANBERRA, ORTEC, BSI и других производителей, соответствующего типа, обеспечивающие технические характеристики не хуже приведенных в таблице 2. |
| 4. СПУ-01М поставляется только при наличии в комплекте спектрометра полупроводникового блока детектирования БДЕГ-К. |
| 5. По согласованию с Заказчиком возможна замена на другое устройство, включающее спектрометрический усилитель и высоковольтный блок питания. |
| 6. Конкретная модель и комплектация компьютера согласуется с Заказчиком при заказе спектрометра. |
| 7. Контрольные источники выполнены в соответствии с ТУ 7018-001-23102128-09. В |
| соответствии с приложением П-4 НРБ-99/2009 активность радионуклидных источников |
| менее минимально допустимой активности не требует регламентации. По согласованию с |
| заказчиком могут быть поставлены источники с другими нуклидами (например, калибровочный источник гамма-излучения 232Th). |
| 8. Наличие или отсутствие в составе спектрометра низкофоновой камеры пассивной защиты, а |
| также ее технические характеристики согласуется с Заказчиком. В паспорте на спектрометр указываются обозначения согласованных защит. |
| 9. Низкофоновые камеры пассивной защиты изготавливаются в соответствии с ТУ 4361-90056281962-20. |
| 10. Количество расходных материалов согласуется с Заказчиком при заказе спектрометра. |
| 11. Поставляется в виде предустановленного ПО на ПК | или в виде дистрибутива на внешнем |
| носителе. Опционально возможна поставка ПО семейства SpectrLine, разработчик ООО «ЛСРМ», г. Москва, г. Зеленоград. |
Сведения о методах измерений
приведены в документе ШФРК.412151.005 РЭ "Спектрометры - радиометры гамма-, бета- и альфа - излучения МКГБ-01 "РАДЭК" Руководство по эксплуатации" разделы 2,3.
При использовании в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений спектрометры-радиометры гамма-, бета- и альфа-излучения МКГБ-01 «РАДЭК» применяются в соответствии с аттестованными установленным порядком методиками (методами) измерений.
Нормативные документы
ГОСТ 4.59-79 СПКП. Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей;
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия;
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров;
Государственная поверочная схема для средств измерений активности, удельной активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников, утвержденная приказом Росстандарта от 29 декабря 2018 г. № 2841;
ТУ4362-007-56281962-12. Спектрометры - радиометры гамма-, бета- и альфа -излучения МКГБ-01 «РАДЭК». Технические условия. ШФРК.412151.005 ТУ;
ТУ 4361-900-56281962-20. Экран-защиты. Технические условия.
