ГОСТ 29115-91: Блоки и устройства детектирования гамма-излучения спектрометрические на основе полупроводниковых детекторов. Методы измерения основных параметров

Терминология ГОСТ 29115-91: Блоки и устройства детектирования гамма-излучения спектрометрические на основе полупроводниковых детекторов. Методы измерения основных параметров оригинал документа:

3.5.2. Измерение БД с детектором типа «колодец»

3.5.2.1. Образцовый точечный источник излучения помещают в «колодец» детектора БД, соблюдая условия п. 2.1.5 и схемы расположения, представленной в приложении 4 (черт. 4).

3.5.2.2. Спектр излучения регистрируют по п. 3.5.1.1.

Из-за относительно высокой чувствительности регистрации в БД с «колодцем» более заметно, чем для геометрических форм, при которых источник излучения располагают вне детектора, проявляется эффект каскадного суммирования энергий фотонов, в результате чего в спектре появляется пик наложений. При использовании источника с радионуклидом кобальт-60 (энергии фотонов излучения 1173,2 и 1332,5 кэВ) в спектре амплитуд будет регистрироваться пик с энергией 2505,7 кэВ. Число фотонов измеряемой энергии, прореагировавших с материалом детектора БД, будет определяться суммой числа импульсов, зарегистрированных в ППП измеряемой энергии А_пи пике наложений A_s(суммарном пике).

Информативность пика наложения (отношение А_s/А_п) растет с увеличением чувствительности регистрации. Регистрация в пике наложений импульсов случайных совпадений должна быть по возможности исключена. Это достигается путем подбора источника, времени формирования усилителя, а также включением устройства подавления наложения импульсов.

3.5.2.3. После исключения фона по методике, изложенной в пп. 3.2.2 - 3.2.6, определяют суммарное число импульсов, зарегистрированных в ППП измеряемой энергии и соответствующем ей пике наложений, по формуле

A = A_n + A_s.                                                         (23)

Используя соотношение S = А_п/(Т_ж× J)из формулы (20), заменив А_пна А, по данным п. 3.5.2.3, определяют чувствительность регистрации БД.

Определения термина из разных документов: Измерение БД с детектором типа «колодец»

3.5.3. Измерение с использованием образцового источника в контейнере Маринелли

Модели контейнеров и источник устанавливают по п. 2.1.5 в соответствии со схемой, приведенной в приложении 4 (черт. 5). Измерение проводят согласно пп. 3.5.2.2, 3.5.2.3.

При использовании многореперных источников суммарное число импульсов, зарегистрированное в ППП измеряемой энергии и соответствующих ей пиках наложений от эффекта каскадного суммирования, определяют по формуле

                                                                (24)

где А, А_п - по формуле (23);

w - поправочный коэффициент, определяемый по графикам семейства зависимостей w = f(e_а, E_i), приводимым в свидетельстве об аттестации на источник излучения, где e_а - полная (по всему диапазону энергий источника излучения) абсолютная эффективность БД.

Определения термина из разных документов: Измерение с использованием образцового источника в контейнере Маринелли

3.7.2. Измерение с линейной аппроксимацией функции преобразования

3.7.2.1. В соответствии с пп. 3.7.1.1 - 3.7.1.5 определяют положение центроид ППП.

3.7.2.2. Функцию преобразования БД представляют в виде уравнения прямой линии Х = а + b × E.

Параметры прямой (a, b - коэффициенты уравнения регрессии) находят по методу наименьших квадратов, используя полученные данные о положении центроид ППП  и соответствующие им табличные значения энергий фотонов измеряемого излучения Е_j.

3.7.2.3. Для каждой центроиды ППП  рассчитывают отклонение от прямой линии, аппроксимирующей функцию преобразования, Е_j, кэВ, по формуле

                   (30)

где п - число обрабатываемых ППП.

Из полученных разностей DE_jвыбирают максимальное значение и рассчитывают ИНЛ, %, спектрометрического тракта по формуле

                                                        (31)

где Е_max- наибольшее значение измеряемой энергии (по данным п. 3.7.1.4), кэВ.

Метод измерения ИНЛ с аппроксимацией функции преобразования привязан к тракту в целом, в связи с чем значение ИНЛ может быть указано для БД как значение суммарной квадратичной нелинейности в комплекте с выбранной аппаратурой, о чем делается запись в сопроводительных документах (см. п. 2.1.12). При этом ИНЛ измерительного канала (усилитель, анализатор) не должна превышать 1,2 нормируемого для БД значения предела допускаемой нелинейности. Метод измерения ИНЛ должен быть оговорен в технической документации на БД.

Определения термина из разных документов: Измерение с линейной аппроксимацией функции преобразования

3.7.1. Измерение с применением генератора импульсов точной амплитуды

3.7.1.1. Перед детектором БД устанавливают источник излучения с наибольшей характеристической энергией фотонов, выбранной для измерений по п. 2.1.7.

3.7.1.2. Усиление тракта регулируют так, чтобы ППП измеряемой энергии регистрировался в районе 80 % -90 % максимального числа каналов шкалы анализатора. При необходимости подстраивают цепь компенсации полюса нулем усилителя.

3.7.1.3. Набирают спектр. Число импульсов в канале максимума ППП при использовании источника ИВГИ с энергией фотонов 6129,2 кэВ должно быть не менее 500 (здесь и далее приводятся значения энергии излучения источников, указанных в п. 2.1.7).

3.7.1.4. В соответствии с пп. 3.2.2 - 3.2.7 определяют положение центроиды ППП измеряемой энергии. В обоснованных случаях допускается определять положение ППП по номеру канала, соответствующего максимуму ППП.

3.7.1.5. Поочередно, по мере уменьшения значений измеряемых энергий, регистрируют спектры излучения от всех других необходимых источников и для каждого из них выполняют действия по п. 3.7.1.4. Число импульсов, зарегистрированных в канале максимума ППП, должно быть не менее:

- для энергии 3253,4 кэВ (при использовании источника с радионуклидом

кобальт-56).................................................................................................................. 500

- для энергии 1408,0 кэВ (при использовании источника с радионуклидом

европий-152).............................................................................................................. 1000

- для энергии 59,5 кэВ (при использовании источника с радионуклидом

америций-241)............................................................................................................ 2000

3.7.1.6. Отключают сигнальный кабель БД и на вход спектрометрического усилителя подают сигнал с ослабленного выхода генератора. Генератор калибруют в энергетических единицах на табличное значение измеряемой энергии по п. 3.7.1.1. Для энергии 6129,2 кэВ (источник ИВГИ):

- лимбы отсчетного устройства регулятора амплитуды генератора устанавливают в положение, соответствующее отсчету 61292 (для другой энергии - соответствующее ее табличному значению и разрядной значимости);

- оперируя ручками управления аттенюатора и потенциометром нормализации генератора, добиваются, чтобы максимум пика амплитудного распределения импульсов от генератора регистрировался в канале, определенном для измеряемой энергии в п. 3.7.1.4.

3.7.1.7. Не меняя положения ручек управления аттенюатора и нормализатора, последовательно для каждого отсчета измеряемой по п. 3.7.1.5 энергии набирают спектр амплитуд импульсов от генератора и определяют положение центроид соответствующих им пиков. Число зарегистрированных импульсов в максимумах генераторных пиков должно быть не менее 1000.

3.7.1.8. По данным измерений по пп. 3.7.1.5, 3.7.1.7 определяют разность в каналах между центроидами ППП измеряемой энергии  и соответствующего ей генераторного пика .

3.7.1.9. Интегральную нелинейность (ИНЛ), %, вычисляют по формуле

                                                        (29)

где  - максимальное значение абсолютной разности в каналах по п. 3.7.1.8;

 - номер канала центроиды ППП, соответствующего наибольшему значению измеряемой энергии (по данным п. 3.7.1.4).

Измерение ИНЛ одновременно является проверкой диапазона энергии регистрируемого излучения в пределах от 0,9Е_min до 1,1Е_max, где Е_min, Е_max - соответственно наименьшее и наибольшее значения измеряемой энергии излучения из ряда выбранных источников по п. 2.1.7.

Определения термина из разных документов: Измерение с применением генератора импульсов точной амплитуды

3.5.1. Измерения в условиях стандартной геометрии (по схеме, представленной в приложении 4 , черт. 3 )

3.5.1.1. Проверяют правильность настройки порогов привязки усилителя к уровню шумов и фронту входного сигнала. В соответствии с методикой, изложенной в пп. 3.1.1 - 3.1.3, в режиме счета по живому времени регистрируют спектр излучения источника, установленного на расстоянии (250 ± 2) мм от БД.

Число импульсов, зарегистрированных в канале максимума ППП измеряемой энергии, должно быть не менее 10⁴.

Живое время набора спектра Т_жможет быть определено по формуле

                                                    (17)

где Т_п - полное время набора спектра (измеряют по секундомеру или таймером анализатора), с;

t_м.отн. - относительная доля мертвого времени, измерения (поправочный коэффициент для учета потерь счета); определяют методом внешнего генератора или подобия спектров при малой и большой загрузке перед измерениями, %.

В случае использования генератора импульсов мертвое время спектрометрического тракта определяют по методике:

- одновременно с потоком излучения от источника регистрируют сигнал от генератора по п. 2.2.5;

- амплитуду импульсов генератора регулируют так, чтобы спектральный пик от генератора регистрировался на шкале анализатора на 10 % - 15 % по энергетическому эквиваленту дальше ППП измеряемой энергии;

- на анализаторе устанавливают время экспозиции 10³ с;

- набирают спектр входных импульсов БД;

- определяют число импульсов, зарегистрированное в пике амплитудного распределения от генератора, по формуле

А_г = SN_iг,                                                                  (18)

где N_iг- отсчет импульсов в X_iканале пика за вычетом фона, имп.;

- вычисляют мертвое время спектрометрического тракта по формуле

                                                    (19)

где А_г - число импульсов, зарегистрированное в пике амплитудного распределения от генератора;

п_г - частота следования импульсов генератора, с^-1; п_г = 100 с^-1;

Т_э - время экспозиции, с; Т_э = 10³ с.

Мертвое время можно не учитывать, если оно не превышает 1 %.

3.5.1.2. Из набранного спектра исключают фон (методика - по пп. 3.2.2 - 3.2.6) и, суммируя по площади, определяют число импульсов А_п, зарегистрированное в ППП измеряемой энергии.

Фон под пиком не вычитают, если он не превышает 5 % суммарного числа импульсов в ППП.

3.5.1.3. Чувствительность регистрации S, мм², вычисляют по формуле

                                                     (20)

где А_п- по данным п. 3.5.1.2, имп.;

Т_ж - по данным п. 3.5.1.1, с;

J - значение внешнего излучения (интенсивности выхода фотонов излучения) источника в телесный угол Wдля измеряемой энергии на день проводимых измерений, с^-1 (расчет см. ниже);

W- телесный угол (2p или 4p - по данным свидетельства об аттестации на источник излучения), ср;

R - расстояние от источника излучения до БД, мм; R = 250 мм;

r - расстояние от чувствительной поверхности ППД до наружной поверхности крышки БД (по данным паспорта на БД), мм.

Эффективность регистрации может быть определена по формуле

                                                                  (21)

где S - по формуле (20);

F - площадь чувствительной поверхности детектора БД, мм².

Примечание. Для БД с детектором коаксиальной геометрии определяют эффективность регистрации в процентах относительно сцинтилляционного кристалла NaJ (Tl) диаметром 75 и высотой 75 мм, умножая значение чувствительности регистрации S, мм², определенной для энергии 1333,5 кэВ, на коэффициент 0,106.

Значение внешнего излучения J рассчитывают по формуле

                                                    (22)

где J₀ - значение внешнего излучения источника в телесный угол 2p или 4p ср на дату аттестации (по данным свидетельства об аттестации на источник, рассчитывается как произведение активности радионуклида и абсолютной интенсивности выхода фотонов измеряемой энергии Е, испускаемых при распаде радионуклида), с^-1;

t - время, прошедшее после аттестации источника, сут;

Т_1/2 - период полураспада радионуклида источника излучения, сут.

Определения термина из разных документов: Измерения в условиях стандартной геометрии (по схеме, представленной в приложении 4 , черт. 3 )