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 не 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. Предусмотрено управление давлением в камере путём контролируемого напуска атмосферного воздуха.

Образующиеся в результате взаимодействия альфа-частицы с детектором 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. Идентификация альфа-излучающих радионуклидов и расчет активности в счетном образце осуществляется с помощью программного обеспечения и соответствующих градуировок.

Спектрометр состоит из основного блока с системой измерительных двухканальных модулей, форвакуумного насоса и ПЭВМ. Основной блок соединяется с ПЭВМ через стандартный интерфейс Ethernet или USB. Отличия в модификациях прибора сводятся к числу измерительных камер и площади детектора. Функциональная схема спектрометра представлена на рисунке 1.

Спектрометр построен по блочно-модульному принципу - в корпус спектрометра могут быть установлены от 1 до 6 двухканальных измерительных модулей, т.е. в одном корпусе может быть от 2 до 12 камер с детекторами. 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 установлен полупроводниковый детектор типа SIID (ионно-имплантированные кремниевые детекторы) одного из пяти типоразмеров по площади чувствительной зоны (300, 450, 600, 900 или 1200 мм²). В зависимости от площади детектора спектрометры выпускаются в пяти модификациях - Альфа ПАК-300 (площадь SIID 300 мм²), Альфа ПАК-450, Альфа ПАК-600, Альфа ПАК-900, Альфа ПАК-1200. Счетные образцы закрепляются на держателях, помещаемых в прорези линеек-дистансеров. Конструкция вакуумных камер допускает установку счётных образцов диаметром до 45 мм.

В корпусе спектрометра находится общий блок питания, контроллер с интерфейсом для подключения к управляющему компьютеру и магистрали для вакуума и атмосферного воздуха. Пользователь имеет возможность самостоятельно выбирать количество входов спектрометра, заказывая необходимое количество двухканальных измерительных модулей с детекторами в одном корпусе спектрометра.

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

- насос вакуумный (НВ);

- ионно-имплантированный кремниевый детектор (SIID);

- измерительная камера (ИК);

- аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

- персональный компьютер (ПК);

- печатающее устройство (ПУ).

Рисунок 1 - Функциональная схема спектрометра

Общий вид спектрометра приведен на рисунке 2. На рисунке указаны места нанесения заводского номера, пломбировки и знака утверждения типа. Заводской номер (в формате XXXX-YY, где XXXX - четыре цифры порядкового номера, YY - последние две цифры года выпуска) наносится на металлизированный шильдик методом лазерной гравировки. Пломбирование спектрометра выполняется на стыке между элементами конструкции корпуса спектрометра при помощи пломбировочной ленты. Возможность нанесения знака поверки на спектрометр отсутствует.

место пломбировки

место нанесения

место размещения знака утверждения типа

заводского номера

__■

Рисунок 2 - Общий вид спектрометра с двумя измерительными камерами

В комплект поставки спектрометра входят составные части и эксплуатационная документация, указанные в таблице 4.

Таблица 4 - Комплект поставки

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Технические характеристики