Масс-спектрометры МТИ-350Т

Назначение

Масс-спектрометры МТИ-3 50Т (в дальнейшем - масс-спектрометры) предназначены для измерения атомной доли изотопов урана в твердой фазе.

Области применения: атомная энергетика и промышленность.

Описание

Принцип действия масс-спектрометра основан на пространственном разделении в магнитном поле ионов анализируемого вещества, отличающихся массовым числом, и определении состава и измерении атомной доли изотопов по количеству регистрируемых ионов.

Для разделения вещества пробы в масс-спектрометре последовательно выполняются следующие этапы:

превращение нейтральных молекул анализируемого вещества в положительные ионы;

создание и формирование ионного пучка в электростатическом поле;

пространственное разделение ионов в магнитном поле;

измерение и регистрация интенсивности ионного тока каждого анализируемого компонента;

анализ и обработка результатов измерений атомной доли изотопов.

Конструктивно масс-спектрометр состоит из трех отдельных частей, связанных между собой электрическими и вакуумными коммуникациями:

стойка аналитическая;

электронная часть;

рабочее место оператора.

Аналитическая стойка конструктивно объединяет источник ионов, приемник ионов и анализатор, систему откачки, и обеспечивает взаимодействие узлов и элементов с другими системами масс-спектрометра без нарушения вакуума.

Электронная часть представляет собой совокупность стандартизованных блоков и обеспечивает питание электромагнита и источника ионов, измерение и регистрацию ионных токов, индикацию вакуума, управление работой источника ионов и магнитного анализатора, а также все необходимые регулировки и настройки масс-спектрометра, а также информационный обмен с управляющей ЭВМ.

Рабочее место оператора состоит из комплекса вычислительных средств, стола оператора с элементами механических креплений. Управление и информационный обмен между блоками и узлами масс-спектрометра осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения.

В аналитической стойке находится источник ионов, в котором посредством термоионизации вещества пробы при температурах до 2500 °C происходит образование ионов, которые с помощью ионно-оптической системы фокусируются в ионный пучок.

Многоколлекторный приемник ионов предназначен для одновременной и независимой регистрации ионных токов при помощи одного неподвижного и восьми подвижных коллекторов. Для измерений малых ионных токов приемник ионов комплектуется вторичным электронным умножителем.

Усиление и измерение ионных токов осуществляется в блоке измерения токов, входящем в состав электронной части.

Устройство накопления и обработки информации служит для обеспечения управления работой узлов масс-спектрометра, сбора, накопления, обработки информации и расчета результатов измерений. С помощью устройства осуществляются в автоматическом режиме необходимые настройки, отбор и подготовка пробы к анализу, проведение анализа. Устройство представляет собой ЭВМ стандарта IBM PC, выполненную на шасси промышленного компьютера, обладающего повышенными характеристиками надежности и отказоустойчивости.

Масс-спектрометр рассчитан на непрерывный круглосуточный режим работы.

Технические характеристики

Верхнее значение диапазона массовых чисел при ускоряющем напряжении 8 кВ, а.е.м., не менее

Разрешающая способность на уровне 10 % интенсивности пиков масс-спектра с вычетом ширины плоской части вершины пиков, не менее Порог изотопической чувствительности при смещении на 1 а.е.м. от пика урана-238, млн’1, не более

Нестабильность интенсивности сигнала на середине пика урана-238 за время измерения 20 мин, млн’1, не более

Предел допускаемого СКО случайной составляющей относительной погрешности при измерении атомной доли изотопа, %: - уран-235 в диапазоне (0,5-1,0) %

- уран-234 и урана-236 в диапазоне (0,0005-0,006) %

Пределы допускаемой систематической составляющей относительной погрешности при измерении атомной доли урана-235 (50±1) %, % Коэффициент использования пробы, %, не более

Время проведения 10 анализов в автоматическом режиме, ч, не более Питание:

трехфазная сеть переменного тока

-напряжение, В

-частота, Гц

Потребляемая мощность, кВА, не более,

Рабочие условия эксплуатации:

-температура окружающего воздуха, °C

-изменение температуры, °С/ч

-давление, кПа

-относительная влажность при 25°С, %, не более

-синусоидальная вибрация, частота, Гц амплитуда перемещения, мм, не более

Габаритные размеры (длинахширинахвысота), мм, не более:

-аналитическая стойка

-электронная часть

-рабочее место оператора

Площадь, занимаемая масс-спектрометром, м2, не более

Суммарная масса, кг, не более

Средняя наработка на отказ, ч, не менее

Полный средний срок службы, лет, не менее

300

750

5

20

0,04

5,0

±0,1

0,2 8

380/2201}“% (50±0,5)

3

10-35

1,5

84,0-106,7

80

1-10

0,01

1800x1450x1800 1200x650x1700 1500x1250x850 10 1400 1500

10

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится на титульный лист формуляра типографским способом и боковую грань верхней плиты аналитической стойки методом шелкографии.

Комплектность

Поверка

Поверка масс-спектрометра осуществляется в соответствии с документом «ГСИ. Масс-спектрометр МТИ-35ОТ. Методика поверки» МП 65-221-2007, утвержденным ФГУП «УНИИМ» в июле 2008 г.

Основные средства поверки:

ГСО 7521-99, партия 149-92. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,0029±0,0001) %, уран-235 (0,7211 ±0,0004) %, уран-236 (0,0028±0,0001) %, уран-238 (99,2732±0,0004) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (0,007264±0,000004);

ГСО 7541-99, партия 84-85. Аттестованные значения атомной доли изотопов урана и абсолютная погрешность аттестованных значений: уран-234 (0,3693±0,0007) %, уран-235 (49,588±0,012) %, уран-236 (0,4541±0,0009) %, уран-238 (49,588±0,012) %, изотопное отношение урана-235 и урана-238 (1,0000±0,0005);

Межповерочный интервал 2 года.

Нормативные документы

ГОСТ 12997-84 Изделия ГСП. Общие технические условия

Л6060-0-00 ТУ Масс-спектрометр МТИ-350Т. Технические условия.

Заключение

Тип масс-спектрометров МТИ-3 5 ОТ утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации.