Руководство по эксплуатации «СПЕКТРОМЕТР ЭНЕРГИИ ГАММО-ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ "ГАММА-1П"» (18392-99)

Научно-Производственный Центр “Аспект”.

СПЕКТРОМЕТР ЭНЕРГИИ

ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ

“ГАММА-1 П”

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

ДЦКИ. 412131. 008 РЭ

г. IIvdHa

• • относительная влажность не более 80 %;

• • атмосферное давление от 86 до 106 кПа\

• • изменение номинального значения напряжения питания не должно превышать ±2%.

• 10.3.2 Подготовку гамма-спектрометра к поверке и работу с ним, а также с используемыми при поверке образцовыми средствами измерения проводят в соответствии с инструкциями по их эксплуатации, "Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72-87", "Нормами радиационной безопасности НРБ-96".

10.4 Проведение поверки.

• 10.4.1 Внешний осмотр.

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие гамма-спектрометра следующим требованиям:

• • крепление шин заземления и сетевых вилок должно быть надежно;

• • комплект соединительных кабелей должен обеспечивать соединение блоков гамма-спектрометра в соответствии со схемой, кабели не должны иметь видимых повреждений;

• • комплектность спектрометра должна соответствовать техническому описанию.

• 10.4.2 Опробование.

Опробование гамма-спектрометра проводят после истечения времени установления рабочего режима с использованием контрольных источников. При опробовании использовать программное обеспечение установленное на конкретный спектрометр.

• 10.4.2.1 Проверяют правильность функционирования анализаторных функций спектрометра: "Набор", "Очистка", "Стоп", задание и отработку времени экспозиции и др.

• 10.4.2.2 Проверяют правильность функционирования программы обработки спектров. Для этого проводят обработку спектров контрольных источников, записанных при первичной поверке гамма-спектрометра для различных геометрий. Результаты обработки сравнивают с протоколами обработки соответствующих спектров при первичной поверке.

10.4.3 Измерение метрологических характеристик

• 10.4.3.1 Определение энергетического диапазона и интегральной нелинейности.

Сущность метода заключается в обработке спектрометрической информации, получаемой при регистрации нескольких (не менее семи) моноэнергетических линий ионизирующего излучения, перекрывающих весь диапазон регистрации (рабочий диапазон). Источники располагают по оси детектора на таком расстоянии, при котором статистическая загрузка спектрометра не превышает 1000 имп/с. Спектр набирают поочередно от каждого источника. Число отсчетов в каждом пике полного поглощения должно быть не менее 10000.

Последовательность действий должна соответствовать ниже приведенным пунктам:

• 1. Отменить ранее выполненную энергетическую калибровку спектрометра и выполнить линейную калибровку, используя для этого не менее двух линий. Одна из этих линий должна находится на уровне 0.1 + 0.2, другая на уровне 0.8 + 0.9 от верхней границы диапазона регистрируемых энергий.

• 2. Выполнить, с учетом изложенного выше, измерения спектров источников

²⁴¹ Am, ¹³⁹Се, ¹¹³Sn, ⁶⁵Zn, ¹³⁷Cs, ²²Na, ⁸⁸Y, ⁵⁶Co.

• 3. Определить с помощью программы обработки центроиды измеренных линий спектра Е_с/. Вычислить разницу и определить максимальное по модулю значение отклонения AE_imax между измеренными значениями энергии Е_с/ и табличными значениями энергий этих же линий Е_т/.

• 4. Вычислить значение интегральной нелинейности ИНЛ в процентах по формуле:

  ИНЛ=

  
  

  хЮО

где Ej_max - энергия, соответствующая пику с наибольшей энергией из числа обрабатываемых.

Измерение ИНЛ спектрометра одновременно является проверкой диапазона регистрируемых энергий.

Спектрометр считается выдержавшим проверку на соответствие п.1, п.7 табл.1 раздела 3 РЭ, если вычисленное значение интегральной нелинейности (ИНЛ) соответствует заявленным значениям.

• 10.4.3.2 Определение энергетического разрешения.

Проверку относительного энергетического разрешения спектрометра произвести в следующей последовательности:

• 1.  Выполнить энергетическую градуировку спектрометра с помощью калибровочных источников из набора ОСГИ.

• 2. Осуществить набор спектров источников ⁵⁷Со, ⁶⁰Со таким образом, чтобы интегральная статистическая загрузка тракта составляла (1000±100) имп/сек, а в максимуме пика гамма-линий 122,06 кэВ и 1332,5 кэВ было не менее 2000 отсчетов.

• 3. Определить ширину пика полного поглощения моноэнергетической линии на его полувысоте в каналах D-i_/2 графически или с использованием программного обеспечения.

• 4. Определить относительное энергетическое разрешение (ii_omH) по гамма-линии 122,06 кэВ, 1332,5 кэВ с помощью рабочей программы.

Спектрометр считается выдержавшим проверку на соответствие требованию п.2., табл.1 раздела 3 РЭ, если вычисленное значение относительного энергетического разрешения соответствует требованию указанного пункта.

• 10.4.3.3 Измерение долговременной нестабильности ГХЭ (градуировочной характеристики по энергии), времени установления рабочего режима и времени непрерывной работы.

Проверку нестабильности характеристики преобразования спектрометра (временной нестабильности) по п.6, времени установления рабочего режима по п.4 и времени непрерывной работы по п.5 табл.1 раздела 3 РЭ проводить в следующей последовательности:

• 1. Повторить операции энергетической градуировки спектрометра с помощью источников из набора ОСГИ.

• 2. Установить два источника ^⁷Со и ⁸⁸Y) на такое расстояние от крышки детектора, при котором загрузка составляет не более 1000 имп/с.

• 3. Выключить спектрометр, и после выдержки 2ч вновь включить его.

Примечание

Разрешается не выключать спектрометр, если время выполнения подготовительных операций не превышает величину, равную времени установления рабочего режима спектрометра.

• 4. Спустя время равное времени установления рабочего режима спектрометра (согласно п.4 табл.1 РЭ) после включения спектрометра произвести регистрацию амплитудного распределения импульсов от источников таким образом, чтобы в максимумах пика полного поглощения гамма-линий было не менее 2000 отсчетов. Определить положения центроид пиков n_Cj (п_сль n_cni), соответствующих данным нуклидам.

• 5. Провести еще 10 измерений по п.4 в течение времени непрерывной работы с равными интервалами (но не реже чем через 4 ч.).

Результаты измерений занести в табл.7: Таблица 7

• 6. Вычислить средние значения положений пиков полного поглощения для ⁵⁷Со и ⁸⁸Y (n_ci) по формуле:

  

т

где т - число измерений.

• 7. Вычислить средние квадратические отклонения для обеих центроид по формуле:

  
  

  т — 1

Из полученных значений S, для обеих центроид выбрать максимальное S_max и рассчитать временную нестабильность ( D_t) в процентах по формуле:

где:

В - энергетическая ширина канала, кэВ;

Emax - энергия, соответствующая линии Y-88, кэВ.

Спектрометр считается выдержавшим проверку, если нестабильность характеристики преобразования за время непрерывной работы соответствует требованиям п.6 табл. 1 РЭ.

• 10.4.3.4 Определение максимальной входной загрузки.

• 1. Установить источник ⁶⁰Со из комплекта ОСГИ в дистансерное устройство блока детектирования поверяемого гамма-спектрометра.

• 2. Органами управления спектрометра добиваются расположения пика моноэнергетической линии 1332,5 кэВ в каналах, лежащих в пределах от 75 до 80% максимального числа каналов анализатора. Первое измерение проводят при загрузке не более 1000 имп/с, измеряемой интегрированием всего регистрируемого спектра за единицу времени при помощи установленного программного обеспечения.

• 3. Уровень дискриминации анализатора установить равным примерно 50 кэВ. Изменение загрузки производить путем изменения расстояния между источником и детектором.

• 4. Произвести регистрацию спектра и определить энергетическое разрешение (г/,) и положение максимума пика полного поглощения (п,) для линии 1332,5 кэВ, в соответствии с п.9.4.3.2 настоящей методики.

• 5. Увеличить входную загрузку при помощи дополнительного источника ⁶⁰Со, установить ее значение равным 5х10⁴ имп/с. При неизменных положениях органов управления гамма-спектрометра провести регистрацию спектра. Определить энергетическое разрешение fz/У и положение максимума пика (n’i).

Относительное значение изменения разрешения при изменении входной загрузки (<5^ в процентах рассчитывают по формуле:

Смещение положения максимума пика полного поглощения (8_П) в процентах рассчитывают по формуле:

Полученные значения относительного изменения разрешения не должны превышать 50% и относительное смещение пика - 0,3% при изменении входной загрузки от 10³с¹ до 5x1О⁴ с¹.

• 10.4.3.5 Определение эффективности регистрации и ее погрешности в пике полного поглощения для точечной геометрии.

• 1.  Установить источник ⁶⁰Со из комплекта ОСГИ на фиксированное расстояние 25 см между источником и крышкой детектора.

• 2.  Набрать гамма-спектры источника при помощи установленного программного обеспечения. Число отсчетов, зарегистрированных в пике полного поглощения, соответствующего регистрации гамма-излучения с энергией 1332,5 кэВ, должно быть не менее 10000. При измерениях режим экспозиции установить “по живому времени”.

Определить число отсчетов, зарегистрированных в пике полного поглощения N?, соответствующего энергии 1332,5 кэВ. Указанные измерения повторить т -раз (т - не менее шести), причем перед каждым измерением повторно устанавливают источник.

• 3. Значение эффективности регистрации в пике полного поглощения для данного значения энергии рассчитывают по формуле:

е _ ^N*/^T

где:

Nbh - внешнее гамма-излучение данной энергии в угол 4л стерадиан (из свидетельства на источник);

Ti/₂ - период полураспада;

t - время, прошедшее со времени аттестации;

г - время набора спектра (“живое” время).

Среднее значение эффективности регистрации в пике полного поглощения для данной геометрии рассчитывают по формуле:

т

• 4. Случайную относительную погрешность определения £ находят следующим образом. Определяют среднее квадратическое отклонение от среднего 5- по формуле ( в процентах):

  £ = ixi ' £ 1

  ЁМГ • 100 т(т- 1)

Составляющая, обусловлена не исключенными систематическими погрешностями, определяется по формуле:

'о,693-1 _Т ^Х ^Л/2

\ -*1/2 /

где:

5_No - погрешность внешнего гамма-излучения данного источника (из паспорта на источник);

8_Т ,8_Т ' относительные погрешности, обусловленные погрешностью периода полураспада и погрешностью определения времени, прошедшего со времени аттестации до момента измерения.

Общую погрешность определения эффективности регистрации рассчитывают по формуле:

где:

t_g - коэффициент Стъюдента для заданной доверительной вероятности при определенном числе измерений ( t_g = 2,45 для числа измерений т=6 и доверительной вероятности Р=0,95).

Результаты поверки считаются удовлетворительными, если значение £ при выбранной фиксированной геометрии измерений совпадает со значением п.8 табл.1 РЭ (для этих же условий) в пределах погрешности <5. , п.9 табл.1 РЭ.

• 10.4.3.6 Определение нижнего предела измеряемой активности.

Перед началом определения минимальной измеряемой активности (МИА) проделать необходимые операции по подготовке спектрометра к работе в соответствии с разделом 7 настоящего РЭ.

По истечении времени установления рабочего режима провести градуировку спектрометра по энергии и по эффективности для точечной геометрии, на расстоянии 25см от крышки детектора, используя контрольные источники из комплекта ОСГИ. Затем удалить градуировочные источники и произвести регистрацию фонового излучения за время to = ЗбООсек.

При определении МИА следует различать два случая:

• 1) в фоновом спектре нет гамма-линий, соответствующих интересующему нуклиду;

• 2) такие гамма-линии имеются.

В первом случае МИА определяют при фиксированных вероятностях ложного обнаружения пика. Во втором случае активность может быть обнаружена, если ее величина превосходит погрешность определения активности в фоновом спектре.

Таким образом, ниже приведенной формулой расчета МИА можно пользоваться независимо от того, есть пики соответствующие измеряемой активности в фоновом спектре или нет. A_mi_n из приведенной формулы дает теоретический предел МИА и является характеристикой спектрометра. Очевидно, что реально нижний предел измеряемой активности будет несколько выше, так как будет зависеть от методов обработки спектров, реализованных на данном спектрометре.

По окончанию набора фоновых спектров вычислить сумму отсчетов N^-, зарегистрированных на участке спектра от п_л до п_п каналов, где = и,._тах-2Д,и_;. = и,._шах+2Д, Д - ширина пика на полувысоте, для энергетической линии 661,66 кэВ ¹³⁷Cs, в каналах:

л,

МИА при времени t₀=1 час. рассчитывают по формуле:

где:

значение эффективности регистрации у-квантов, соответствующих пику полного поглощения для данного нуклида и выбранных геометрических условий;

1_аьс - абсолютная интенсивность у-квантов энергией данного нуклида, в процентах.

МИ А для произвольного времени экспозиции t рассчитывают по формуле:

Полученные значения A_min(to) по соответствующим линиям должны соответствовать значениям п.10 табл. 1 РЭ.

• 10.4.3.7 Определение погрешности измерения активности гамма-излучения.

Для определения погрешности 8а(8ц_г) используют образцовые источники с известным содержанием активности А_о конкретного нуклида или внешним излучением Л/^. Измерение параметра поверяемого спектрометра проводят в точечной геометрии. Измерения проводить для двух значений активности, определяющих диапазон измерений спектрометра по активности. При этом рекомендуется в качестве нижнего предела выбрать активность в ~10 раз выше МИА данного спектрометра.

где:

Ао, 8ао - значение активности и погрешность аттестации образцового источника;

А_и - измеренное значение активности.

Измерение погрешности 8к? производится, по крайней мере, для трех энергий гамма-излучения: в начале, середине и конце энергетического диапазона. В качестве погрешности принимается максимальное из значений, по формуле:

8_Nr = max-

где:

N_r0(EP),8_NYi(Eft) - значение гамма-излучения с энергией Д, и погрешностью образцового источника;

N^tE^ - измеренное значение гамма-излучения.

Результаты поверки считаются удовлетворительными, если 8_A(8_N7) не превышает значений п. 11 табл. 1 РЭ.

10.5 Оформление результатов поверки.

10.5.1 Результаты первичной (периодической) поверок оформляют выдачей свидетельства установленной формы, которое заполняет в соответствии с приложением.

10.5.2 Гамма-спектрометры, не удовлетворяющие требованиям настоящей методики, к выпуску и применению не допускают. На них выдают извещение о непригодности с указанием причин.

Приложение (обязательное).

(Образец свидетельства о первичной (периодической) поверке гамма-спектрометра)

Свидетельство о метрологической поверке гамма-спектрометра “Гамма-1 П” №___

При поверке использованы:

• точечные источники из набора ОСГИ, паспорт №________________, с

активностью:   _________________________________________________________

По результатам поверки гамма-спектрометр Тэмма-1 П” №_________ может

быть использован в качестве рабочего средства измерений до_________________.

(дата)

Исполнители:

(подписи, фамилия, имя, отчество)