Назначение
Спектрометры рентгеновского и гамма-излучений цифровые сцинтилляционные двухканальные СЦС-2 (далее по тексту - спектрометры), предназначены для измерений энергетических спектров гамма и рентгеновского излучений.
Описание
Принцип действия спектрометров основан на использовании высокочувствительных методов спектрометрии и радиометрии с применением сцинтилляционных с монокристаллом NaI(Tl) детекторов и фотоэлектронных умножителей.
Гамма - кванты взаимодействуют с веществом сцинтиллятора, при этом их энергия преобразуется в энергию световой вспышки. Фотоэлектронный умножитель преобразует регистрируемые световые вспышки в импульсы электрического тока. Спектрометрический тракт преобразует эти импульсы в импульсы напряжения соответствующей амплитуды. В многоканальном амплитудном анализаторе измеряется амплитуда импульсного сигнала, которая пропорциональна энергии зарегистрированного гамма - кванта. Результаты измерений представляются в виде гистограммы.
Алгоритм работы спектрометров обеспечивает непрерывность процесса измерения, вычисление средних значений результатов измерений и оперативное представление получаемой информации на мониторе компьютера, статистическую обработку результатов измерений и оценку статистических флуктуаций в темпе поступления сигналов от детектора, быструю адаптацию к изменению уровней гамма- и рентгеновского излучений.
Спектрометр состоит из промышленного компьютера с установленной в нем платой двухканального программируемого усилителя и двумя платами многоканальных амплитудных анализаторов, блоков детектирования, программного обеспечения и комплекта соединительных кабелей.
Спектрометр выпускается в двух модификациях:
- СЦС-2-БД 63 (с блоками детектирования БД 63);
- СЦС-2-БД 200 (с блоками детектирования БД 200).
Все операции по регистрации и обработке аппаратурных гамма-спектров полностью автоматизированы и проводятся с использованием специально разработанного программного обеспечения.
а)
б)
в)
Рис. 1. Фотография общего вида спектрометра:
а) СЦС-2 с БД 63, б) блок детектирования БД 200, в) расположение знака утверждения типа, серийного номера и пломбы на корпусе блока детектирования
Программное обеспечение
Программное обеспечение спектрометров (ПО) СЦС-2 - «OreAnalysis», v.1 предназначено для управления спектрометром в процессах сбора, предварительной обработки, отображении и хранении результатов измерений, включая:
• регистрацию спектров при непрерывно следующих измерениях с экспозицией от 10 с и вывод результатов измерений для оперативной обработки,
• стабилизацию энергетической шкалы спектрометра за счет автоматической регулировки коэффициента усиления ПВУ,
• хранение в памяти ПК не менее 30 суточных файлов первичной информации и результатов предварительной обработки,
• передачу файлов посуточных измерений для глубокой обработки спектров, расчета технологических параметров и долговременного хранения информации,
• наглядное отображение на мониторе результатов измерений и результатов оперативной обработки.
Программное обеспечение «OreAnalysis» включает в себя два программных модуля «OreSpectrometer» и «OreViewer».
Подпрограмма «OreSpectrometer» является метрологически значимым модулем спектрометра и предназначена для управления процессом измерения и расчета контролируемых параметров (относительная скорость счета БД, коэффициент усиления ПВУ и т.д.).
Подпрограмма обеспечивает:
- задание основных параметров режима измерений;
- накопление информации с блоков детектирования в течение длительного времени;
- автоматическую стабилизацию коэффициента усиления измерительного тракта;
- накопление информации о контролируемых параметрах системы - коэффициенте усиления ПВУ, положении реперного пика, средней интенсивности регистрируемого излучения.
Подпрограмма «OreViewer» позволяет просмотреть все сохранённые данные и экспортировать их в формат «Excel». При необходимости результаты измерения, полученные в любом режиме работы спектрометра, могут быть переданы по линии связи во внешний компьютер.
Идентификационные данные метрологически значимого модуля «OreSpectrometer» программного обеспечения спектрометров СЦС-2 представлены в таблице 1.
Таблица 1. Идентификационные данные программного обеспечения
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии | Цифровой идентификатор программного обеспечения | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
| Программный модуль «OreSpectrometer» | OreSpectrometer .EXE | 1.00 до версии 1.99 | F54667B9DE8471 D0DDB12794D1D E32C0 | MD5 |
Примечание. Контрольная сумма файла относится к текущей (1.00) версии ПО.
Уровень защиты программного обеспечения спектрометров СЦС-2 от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует классу C в соответствии с МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Основные метрологические и технические характеристики спектрометров приведены в
таблице 2.
Таблица 2
| Наименование | Значение |
| СЦС-2-БД 63 | СЦС-2-БД 200 |
| Диапазон регистрируемых энергий рентгеновского и гамма излучений, МэВ | от 0,010 до 0,150 | от 0,2 до 10 |
| Рабочий диапазон энергий рентгеновского и гамма излучений, МэВ | от 0,010 до 0,150 | от 0,2 до 3 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность) в рабочем диапазоне энергий фотонного излучения, % | ±1 |
| Энергетическое разрешение по линии 59,5 кэВ (241Am) в температурном диапазоне +10 +35 °C, % , не более | 14 | |
| Энергетическое разрешение по линии 661,7 кэВ (137Cs) в температурном диапазоне +10 +35 °C, %, не более | | 15 |
| Энергетическое разрешение по линии 59,5 кэВ (241Am) в температурном диапазоне +5 +40 °C, % , не более | 20 | |
| Энергетическое разрешение по линии 661,7 кэВ (137Cs) в температурном диапазоне +5 +40 °C, %, не более | | 20 |
| Эффективность регистрации фотонов с энергией 59,5кэВ (241Am) в пике полного поглощения, %, не менее | 4 | |
| Эффективность регистрации фотонов с энергией 661,7 кэВ (137Cs) в пике полного поглощения Cs137, %, не менее | | 10 |
| Максимальная статистическая загрузка, имп/с, не менее | 5-104 |
| Нестабильность энергетической шкалы спектрометра за 24 ч непрерывной работы в режиме программной стабилизации, % , не более | 0,5 |
| Время установления рабочего режима спектрометра, мин, не более | 30 |
| Время непрерывной работы спектрометра при питании от сети переменного тока, ч, не менее | 24 |
| Потребляемая мощность от сети переменного тока напряжением (220+22-33) В и частотой (50 ± 1) Гц), В^А, не более | 500 |
| Рабочие условия эксплуатации: - Блок детектирования: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность, % - атмосферное давление, кПа - Электронные блоки - ПК, ПВУ, МСА - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность, % - атмосферное давление, кПа | от + 5 до + 40 до 90 % при t° +25 °С 84 - 106,7 от + 10 до + 35 до 80 % при t° +25 °С 84 - 106,7 |
| Габаритные размеры спектрометра, мм, не более - блока детектирования - ПК с платами МСА (2 шт.) и ПВУ(1шт), - монитор | 092 х 395 485х170х450 425х435 х180 | 0220 х500 485х170х450 425х435 х180 |
| Масса спектрометра, кг, не более: -блок детектирования -промышленный компьютер с платами МСА и ПВУ - монитор | 5 20 6 | 20 20 6 |
Средняя наработка на отказ спектрометра СЦС-2 (при доверительной вероятности 0,9) 4000 ч.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации спектрометра СЦС-2 методом компьютерной графики и в виде наклейки на корпуса блоков детектирования.
Комплектность
Комплектность спектрометра СЦС-2 приведена в таблице 3.
Таблица 3
| №№ | Наименование | Обозначение | Кол-во | Примечание |
| 1 | Спектрометр сцинтилляционный цифровой двухканальный рентгеновского и гамма-излучений в составе: | СЦС-2 | | |
| 1.1 | Блок детектирования | БД 63 | 2 шт. | СЦС-2-БД 63 |
| БД 200 | 2 шт. | СЦС-2-БД 200 |
| 1.2 | Двухканальный программно -управляемый усилитель | ПВУ | 1 шт. | |
| 1.3 | Многоканальный амплитудный анализатор | МСА | 2 шт. | |
| 1.4 | Промышленный компьютер | ПКСЦС-2 (типа ROBO-3000-0044- 2/Intel P4 | 1 комп. | * |
| 1.5 | Линия связи | ТВ кабель | 2х1000 м | заказывается дополнительно** |
| 1.6 | Эквивалентная нагрузка | ЭН- 75. Ом | 2 шт. | |
| 2 | Групповой комплект ЗИП | | 1 комп. | заказывается дополнительно |
| 3 | Руководство по эксплуатации | ИИТ.00307.263.00 РЭ | 1 | |
| 3.1 | Методика поверки | ИИТ.00307.263.00 МП | 1 | |
| 4 | Специализированное ПО | «OreAnalysis» | 1 | Дистрибутив на CD |
| 5 | Руководство пользователя ПО | ИИТ.00307.263.00 ПО | 1 | |
| 6 | Упаковка | | 1 комп. | |
*) допускается применение аналогичных по требованиям к условиям эксплуатации промышленных компьютеров.
** ) для подключения блоков детектирования к программно-управляемым усилителям ПВУ используются коаксиальные ТВ кабели повышенной надежности. Рекомендуемые технические характеристики:
• волновое сопротивление 75 Ом ;
• коэффициент экранирования 30-1000 МГц, дБ не менее 80;
• сопротивление внутреннего проводника, Ом / км не более 12;
• сопротивление экрана, Ом / км - не более 10
• суммарное сопротивление внутреннего проводника и экрана (при фактической длине кабеля), - не более 40 Ом
конструкция кабеля - с внешней диэлектрической оболочкой и многослойной оплеткой (вариант «без троса/с тросом» выбирается Заказчиком).
Поверка
осуществляется по документу ИИТ.00307.263.00 МП «Спектрометр рентгеновского и гамма-излучений цифровой сцинтилляционный двухканальный СЦС-2. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» в августе 2013 г.
При поверке применяются источники фотонного излучения спектрометрические эталонные типа ОСГИ-3 № г/р 46383-11 активностью от 103 до 105 Бк, аттестованные с погрешностью не более ± 4 %.
Сведения о методах измерений
«Спектрометр рентгеновского и гамма-излучений сцинтилляционный цифровой двухканальный СЦС-2. Руководство по эксплуатации» (ИИТ.00307.263.00 РЭ)
Нормативные документы
1. ГОСТ 4.59-79 «Система показателей качества продукции. Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей ».
2. ГОСТ 27451-87 «Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия».
3. ГОСТ 26874-86 «Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров».
4. ТУ 4362-002-52194213.-12 (ИИТ.00307.263.00 ТУ) «Спектрометр сцинтилляционный цифровой двухканальный рентгеновского и гамма-излучений СЦС-2, Технические условия».
Рекомендации к применению
- выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям;
