Принцип действия спектрометра основан на полном поглощении энергии альфа - частицы в полупроводниковом детекторе. Так как альфа-частицы имеют большую ионизирующую способность и, как следствие, малый пробег, то счётный образец и детектор размещаются в вакуумной камере, в которой с помощью внешнего вакуумного насоса и системы клапанов поддерживается давление менее 0,5 мм ртутного столба. Конструкция вакуумной камеры позволяет устанавливать счётный образец на различных расстояниях от детектора. Для снижения вероятности загрязнения детектора ядрами отдачи, возникающими при альфа-распаде, на его корпус подаётся запирающий потенциал относительно счётного образца, кроме того, для этого может быть использована возможность управления давлением в камере путём контролируемого напуска атмосферного воздуха.

Образующиеся в результате поглощения детектором альфа-частицы пары зарядов преобразуются в электрические импульсы, амплитуда которых пропорциональна поглощённой энергии. В дальнейшем эти импульсы оцифровываются и формируется их амплитудное распределение или энергетический спектр альфа-частиц. Число каналов в спектре составляет 256 - 4096. Идентификация альфа-излучающих радионуклидов и расчет активности в счетном образце осуществляется с помощью программного обеспечения и соответствующих калибровок.

Спектрометр Alpha Analyst состоит из основного блока с системой измерительных двухканальных модулей, форвакуумного насоса и ПЭВМ. Основной блок соединяется с ПЭВМ через стандартный интерфейс Ethernet с интеграцией в локальную сеть. Отличия в модификациях прибора сводятся к числу измерительных камер.

Спектрометры Alpha Analyst построены по блочно-модульному принципу - в шасси могут быть установлены от 1 до 6 двухканальных модулей модели 7200, т.е. в 1 шасси может быть от 2 до 12 входов. В состав каждого модуля входит две камеры с детекторами, усилители, источник напряжения смещения детектора, генератор точной амплитуды и система управления вакуумными вентилями. В вакуумную камеру каждого модуля может быть установлен полупроводниковый детектор (PIPS детектор типа А) одного из пяти типоразмеров по площади чувствительной зоны (300, 450, 600, 900 или 1200 мм²). Допустимо применение детекторов типа PIPS других модификаций, включенных в штатном режиме альфа-детектора. Счетные образцы закрепляются на держателях, помещаемых в прорези линеек-дистансеров. Конструкция вакуумных камер допускает установку счётных образцов диаметром до 51 мм на расстоянии до детектора от 1 до 45 мм с шагом 4 мм.

Кроме того, существует специальная комплектация спектрометра, в которой используются одноканальные блоки альфа-спектрометров 7401 вместо двухканальных 7200 и многоканальный анализатор амплитуд импульсов Multiport-II в качестве контроллера шасси. Эта модификация имеет возможность подключения к управляющему компьютеру по интерфейсу USB.

В шасси прибора находится общий блок питания, контроллер с интерфейсом для подключения к управляющему компьютеру и магистрали вакуума и атмосферного воздуха. С помощью одного контроллера возможно управление от 1 до 4 шасси. Пользователь имеет возможность самостоятельно выбирать количество входов спектрометра, заказывая необходимое количество шасси и двухканальных измерительных модулей с детекторами. При установке дополнительных шасси и модулей каких-либо изменений в аппаратной части спектрометра не требуется, необходимо только описать сделанные изменения в программной конфигурации спектрометра, эта процедура может быть сделана пользователем самостоятельно на месте.

Для управления спектрометром используется персональный компьютер с установленным программным обеспечением. Программное обеспечение выполняет следующие функции: управление настройками спектрометрических трактов и набором спектров, вывод спектров, проведение необходимых калибровок, анализ полученных спектров.

Рисунок 1 - Фотография общего вида спектрометра Alpha Analyst с установленными измерительными модулями 7200

В комплект поставки спектрометров Alpha Analyst входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 4.

Таблица 4

Примечания:

• ¹ Количество и тип измерительных модулей в каждом шасси определяется Заказчиком при заказе. При необходимости, количество двухвходовых модулей 7200 может быть изменено в ходе эксплуатации путем приобретения дополнительных модулей и детекторов.

• ² Количество и площадь детекторов альфа-излучения определяется Заказчиком при заказе.

• ³ Тип вакуумного насоса и принадлежностей к нему определяется Заказчиком при заказе. Допускается использование вакуумного насоса либо вакуумной линии, предоставленными Заказчиком.

• ⁴ Состав комплекта программного обеспечения определяется Заказчиком при заказе. Минимально необходимый набор включает базовое программное обеспечение Genie-2000 для многовходовых систем модели S500C, комплект драйверов и программное обеспечение Genie-2000 по анализу альфа-спектров модели S509C.

• ⁵ По согласованию с Заказчиком в состав спектрометра может быть включён персональный компьютер с различными периферийными устройствами. Кроме того, по согласованию с Заказчиком могут быть поставлены дополнительные держатели образцов, подложки для приготовления счётных образцов, вакуумные фильтры и другие устройства, и расходные материалы.

Основные метрологические и технические характеристики спектрометров Alpha Analyst представлены в таблице 3.

Таблица 3

*) Диаметр источника должен быть не более диаметра соответствующего детектора.