Назначение
Радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А» (далее по тексту -радиометры) включают в себя две модификации: МКС-А02 и МКС-А03 с различными вариантами исполнения
Радиометры предназначены: для поиска (обнаружение, локализация) радиоактивных материалов; измерения количественных характеристик ядерных излучений по альфа-, бета-, гамма- и нейтронному каналам, для идентификации гамма-излучающих радионуклидов путем обработки гамма-спектров; для хранения измеренных гамма-спектров для их возможной обработки на компьютере. Радиометры позволяет проводить измерения плотности потока альфа-, бета излучения, мощности амбиентного эквивалента дозы гамма- и нейтронного излучения.
Описание
В основу работы радиометров по гамма-каналу положен принцип преобразования энергии гамма-квантов в чувствительном объеме сцинтилляционного детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией и анализом многоканальным амплитудным анализатором. Гамма-спектр является исходной информацией для идентификации гамма-излучающих радионуклидов, а также для расчета мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения. Радиометры также могут иметь два встроенных детектора на 3Не-трубках для регистрации нейтронного излучения и внешний полупроводниковый детектор для регистрации альфа и бета излучения.
Радиометры предназначены для эксплуатации в лабораторных и полевых условиях. Условия эксплуатации радиометра соответствуют группе В2а ГОСТ 27451-87 с расширением диапазона в сторону низких температур до минус 20 оС, относительной влажности до 95 % при температуре окружающего воздуха 35 оС. По устойчивости к воздействию вибрации радиометры соответствуют группе исполнения L3 ГОСТ 27451-87.
Радиометры выпускаются в различных исполнениях. Обозначения радиометров в соответствии с вариантами исполнения приведены в таблице 1.
а б л и ц а 1
| Наименование и условное обозначение | Обозначение | Характеристика варианта исполнения по типу детекторов |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-1М | ДЦКИ.411168.007 | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; - нейтронный детектор. Выносной: - альфа-бета-детектор БДС-АБ1. |
| Радиометр-спектрометр универсальный | ДЦКИ.411168.008 | Встроенный: - сцинтилляционный гамма- детектор. Выносной: |
| Наименование и условное обозначение | Обозначение | Характеристика варианта исполнения по типу детекторов |
| портативный МКС-А02-2М | | - альфа-бета-детектор БДС-АБ1. |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-3 | ДЦКИ.411168.004 | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; |
| - нейтронный детектор. |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02-4 | ДЦКИ.411168.005 | Встроенный: - сцинтилляционный гамма- детектор. |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-1 (МКС-А03-1Н) | ДЦКИ.411168.009 (ДЦКИ.411168.009-04) | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; - гамма-детектор на основе счетчика Гейгера- Мюллера; - нейтронный детектор. Выносные: - альфа-бета детектор БДС-АБ2 для МКС-А03-1 - детектор БДН-06М для МКС-А03-1Н |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-1Е (MKC-AO3-1EN) (MKC-AO3-1EN) | ДЦКИ.411168.009-08 (ДЦКИ.411168.009-09) | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; - гамма-детектор на основе счетчика Гейгера- Мюллера; - нейтронный детектор в экспортном исполнении. Выносные: - альфа-бета детектор БДС-АБ2 для МКС-А03-1Е - детектор БДН-06М для МКС-А03-1ЕН |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-2 (МКС-А03-2Н) | ДЦКИ.411168.009-01 (ДЦКИ.411168.009-05) | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; - гамма-детектор на основе счетчика Гейгера- Мюллера; Выносные: - альфа-бета детектор БДС-АБ2 для МКС-А03-2 - детектор БДН-06М для МКС-А03-2Н |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-3 (МКС-А03-3Н) | ЛПКИ.411168,009-02 (ДПКИ.411168.009-06) | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; - гамма-детектор на основе счетчика Гейгера- Мюллера; - нейтронный детектор. Выносной: - детектор БДН-06М для МКС-А03-3Н |
| Наименование и условное обозначение | Обозначение | Характеристика варианта исполнения по типу детекторов |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-3Е (MKC-AO3-3EN) | ДЦКИ.411168.009-10 (ДЦКИ.411168.009-11) | Встроенные: - сцинтилляционный гамма- детектор; - гамма-детектор на основе счетчика Гейгера- Мюллера; - нейтронный детектор в экспортном исполнении. Выносной: - детектор БДН-06М для МКС-А03-3Н. |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03-4 (МКС-А03-4Н) | ДЦКИ.411168.009-03 (ДЦКИ.411168.009-07) | Встроенные: - сцинтилляционный гамма-детектор; - гамма-детектор на основе счетчика Гейгера- Мюллера; Выносной: - детектор БДН-06М для МКС-А03-4Н |
| Примечание - Возможна комплектация радиометра блоком детектирования нейтронного излучения БДН-06М с дополнением к условному обозначению радиометра буквы «Н», например: «МКС-А02-1Н, МКС-А03-1Н» и т. д. |
Гамма - канал состоит из сцинтилляционного детектора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), усилителя-формирователя, управляемого высоковольтного преобразователя, светодиодной системы стабилизации. Сцинтилляционный детектор выполнен на основе кристалла NaI(Tl). Световые вспышки, образующиеся в кристалле при прохождении ядерного излучения, регистрируются ФЭУ, усиливаются, формируются и подаются на вход амплитудноцифрового преобразователя (АЦП). АЦП взаимодействует с микропроцессорной системой, в энергонезависимой памяти которой формируется спектр регистрируемого излучения.
Стабилизация гамма-канала осуществляется по реперному пику, образующемуся в гамма-спектре при засветке ФЭУ световыми импульсами от специального светодиода.
Нейтронный канал содержит два детектора в виде трубок с газом He-3 под давлением 8 атмосфер, помещенных в замедлитель из полиэтилена. Один из детекторов закрыт экраном из кадмия. Детекторы работают в пропорциональном режиме. Сигналы с детекторов отдельно усиливаются, дискриминируются и поступают на счетчики микропроцессора. В радиометрах предусмотрена возможность подключения внешнего детектора нейтронного излучения.
Предусмотрена работа радиометра в трех основных режимах: спектрометрическом, поисковом и радиометрическом.
В спектрометрическом режиме радиометры позволяют осуществлять накопление гамма-спектров, выводить полученные спектры на жидкокристаллический дисплей, выполнять энергетическую калибровку, идентификацию изотопов и другие функции по обработке спектров предусмотренные программой, занесенной в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
В поисковом режиме радиометры фиксируют превышение скорости счета в заданных энергетических диапазонах гамма- спектра, а также по нейтронному каналу над соответствующими фоновыми значениями с учетом статистической значимости получаемых величин. Превышение индицируется на жидкокристаллическом дисплее, подтверждается светодиодным индикатором и звуковым сигналом.
В радиометрическом режиме производится подсчет мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения с помощью программы пересчета спектр-доза, хранящейся в ПЗУ прибора. Подсчет плотности потока и МАЭД нейтронного излучения производится микроконтроллером прибора путем деления набранной за определенное время счетной информации на соответствующие калибровочные коэффициенты. Для определения величин плотностей потоков альфа- и бета-излучения используется детектор БДС-АБ2. Разделение альфаи бета каналов производится путем амплитудной дискриминации и по форме импульса. Подсчет плотностей потоков альфа- и бета- излучения производится путем обработки спектра, накопленного от детектора при помощи программы пересчета, хранящейся в ПЗУ прибора путем умножения интегрального счета по соответствующему каналу на калибровочные коэффициенты, хранящиеся в энергонезависимой памяти прибора.
Через стандартный последовательный порт RS-232 возможен обмен данными с компьютером и управление радиометром.
Питание радиометра производится как от встроенных аккумуляторов, так и от сети переменного тока (110...240 В, 50...60 Гц) через прилагаемый адаптер. Этот же адаптер используется для зарядки аккумуляторов.
Внешний вид радиометра в максимальной комплектации и места опломбирования представлены на рисунке 1.
Блок БДН-06М
Блок радиометра МКС-А03
Блок БДС-АБ2 Устройство зарядки и калибровки
Пломба
Рисунок 1 - Внешний вид радиометра
Программное обеспечение
Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО: 1. Встроенное программное обеспечение | ДЦКИ.00081 -01 -программа установки ПО «МКС-А03» |
| 2. Встроенное программное обеспечение | ДЦКИ.00081 -01 -программа установки ПО «МКС-А03» |
| 3. Внешнее программное обеспечение, сервисная программа | ДЦКИ.00084-01 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО 1 . | Файл AS_1_07_ru.exe версия 1.07 |
| 2 . | Файл AS_1_10_ru.exe версия 1.13 |
| 3 . | MKC Manager, версия 2.2 |
| Цифровой идентификатор ПО | - |
При комплектации ПО с номером версии выше указанного в таблице 2 в
сопроводительной документации должны быть указаны идентификационные данные ПО для последующего метрологического обслуживания.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р50.2.077-2014 - высокий.
Технические характеристики
Радиометр должен обеспечивать измерение характеристик, приведенных в таблице 3.
Таблица 3
| Условное обозначение | Измеряемая характеристика |
| Плотност ь потока альфа-частиц | Плотность потока бета-частиц | МАЭД гамма-излучения | МАЭД нейтронного излучения от источника 239Pu-a-Be | МАЭД нейтронного излучения в диапазоне энергий от 1-10-3 до 14 МэВ |
| МКС-А02-1М | + | + | + | + | - |
| МКС-А02-2М | + | + | + | - | - |
| МКС-А02-3 | - | - | + | + | - |
| МКС-А02-4 | - | - | + | - | - |
| МКС-А03-1 | + | + | + | + | - |
| МКС-А03-1Е | + | + | + | + | - |
| МКС-А03-2 | + | + | + | - | - |
| МКС-А03-3 | - | - | + | + | - |
| МКС-А03-3Е | - | - | + | + | - |
| МКС-АО3-4 | - | - | + | - | - |
| МКС-А03-1Н | + | + | + | + | + |
| MKC-A03-1EN | + | + | + | + | + |
| МКС-А03-2Н | + | + | + | - | + |
| МКС-А03-3Н | - | - | + | + | + |
| MKC-AO3-3EN | - | - | + | + | + |
| МКС-АО3-4Н | - | - | + | - | + |
| МКС-АО3-4Н | - | - | + | - | + |
| Примечание - З исполнении. Знак исполнении. | Знаком “+” отмечены характеристики, измеряемые радиометром в данном ом “ - ” отмечены характеристики, не измеряемые радиометром в данном |
Диапазон измерения, диапазон энергий и предельные значения основной относительной
погрешности радиометров для каждого вида ионизирующего излучения должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 4.
Таблица 4
| Вид излучения (Тип детектора) | Измеряемая характеристика | Диапазон измерения | Диапазон энергий регистрируемого излучения или нуклид | Предел допускаемой основной относительной погрешности, % 1) |
| Альфа | Плотность | от 1 до 101 | | ±40 |
| (БДС-АБ1, БДС-АБ2) | потока, см-2мин-1 | от 101 до 5х103 | от 3 до 10 МэВ | ±20 |
| Бета | Плотность | от 2 до 2х101 | от 0,3 до 3 МэВ | ±40 |
| (БДС-АБ1, БДС-АБ2) | потока, см-2мин-1 | от 2х101 до 5х103 | макс. значения энергий бета-спектра | ±20 |
| Гамма (сцинтилляци-оннный детектор МКС-А02) | МАЭД, мкЗв/ч | от 0,1 до 10 от 0,1 до 100 | от 0,05 до 0,3 МэВ от 0,3 до 3 МэВ | ±20 |
| Гамма (сцинтилляци- | МАЭД, мкЗв/ч | от 0,1 до 10 | от 0,05 до 0,3 МэВ | ±20 |
| оннный детектор | | от 0,1 до 100 | от 0,3 до 3 МэВ | ±20 |
| МКС-А03 и детектор на основе счетчика Гейгера-Мюллера) | | от 100 до 1 х 104 | от 0,05 до 3 МэВ | ±30 |
| Нейтронное излучение (встроенный детектор) | МАЭД, мкЗв/ч | от 1 до 103 | Источник 239Pu-a-Be | ±[40+20/Н х (1О) ] 2) |
| Нейтронное излучение (встроенный детектор в экспортном исполнении) | МАЭД, мкЗв/ч | от 1 до 103 | Источник 239Pu-a-Be | ±[40+20/Н х (1О) ]2) |
| Вид излучения (Тип детектора) | Измеряемая характеристика | Диапазон измерения | Диапазон энергий регистрируемого излучения или нуклид | Предел допускаемой основной относительной погрешности, % 1) |
| Нейтронное излучение (детектор БДН-06М) | МАЭД, мкЗв/ч | от 0,1 до 1x104 | от 1 х 10-3 до 14 | +[30+20/11 х (1О) ]2) |
| Примечание: 1 ) н х (1О) — измеренное значение МАЭД в мкЗв/ч 2 При измерении по Pu-a-Be источнику |
В режиме спектрометра радиометры позволяют получать статистическое распределение зарегистрированных гамма-квантов в энергетическом диапазоне (спектр) и проводить идентификацию гамма-излучающих радионуклидов в соответствии с хранящейся во внутренней памяти библиотекой радионуклидов, которая может редактироваться и записываться в прибор через внешний IBM-совместимый компьютер.
Значения минимальных обнаруживаемых радиометром активностей источников гамма-излучения в поисковом режиме с вероятностью 0,5 при доверительной вероятности 95 %, при интенсивности фона не более 25 мкР/ч., на расстоянии 0,2 м, при движении прибора со скоростью (0,5+0,05) м/c, должен соответствовать данным, указанным в таблице 5.
Таблица 5
| Источник излучения | Минимальная обнаруживаемая активность источника, кБк (мкКи) |
| 133Ba | 55 (1,5) +20 |
| 137Cs | 100 (2,7) +20 |
| 60Co | 50 (1,35) +20 |
Значение минимально обнаруживаемого радиометрами (кроме радиометров со встроенным нейтронным детектором в экспортном исполнении) потока нейтронов от источника нейтронного излучения Cf-252 в поисковом режиме, с вероятностью 0,5 при доверительной вероятности 95 % на расстоянии 0,2 м за время экспозиции 1 с составляет не более (2х 104+20%) с1 .
Значение минимально обнаруживаемого радиометрами со встроенным нейтронным детектором в экспортном исполнении (МКС-А03-1Е, МКС-А03-3Е) потока нейтронов от
источника нейтронного излучения Cf-252 в поисковом режиме, с вероятностью 0,9 при доверительной вероятности 95 % на расстоянии 0,2 м за время экспозиции 5с составляет не более (2x104+30%) с-1.
Радиометры с детектором БДН-06М должны иметь чувствительность к нейтронному излучению не менее 0,4 (имп/с)/(мкЗв/ч). Энергетическая зависимость чувствительности для набора типовых спектров (спектр Pu-a-Ве, 252Cf, спектры этих источников, размещенных в контейнере-коллиматоре установки УКПН-1М, спектры рассеянного в помещении излучения радионуклидных источников) не должна превышать значение +40 %.
Частота ложных срабатываний радиометров в режиме «Поиск / м. дозы»- не более одного ложного срабатывания:
- за 1 мин непрерывной работы радиометров по гамма-каналу;
- за 10 минут непрерывной работы радиометров по нейтронному каналу;
- за 1 час непрерывной работы по нейтронному каналу для радиометров с встроенным нейтронным детектором в экспортном исполнении.
Относительное энергетическое разрешение радиометра-спектрометра по линии гамма-
излучения с энергией 662 кэВ (Cs-137), %, не более
Диапазон регистрируемых энергий гамма спектра, МэВ от 0,050 до 3
Интегральная нелинейность спектрометра, %
Максимальная входная статистическая загрузка по гамма каналу, имп/c, не более
Число каналов АЦП
Количество сохраняемых 1024-канальных спектров, не менее
Температурная нестабильность характеристики преобразования, не более, %/°C
Время непрерывной работы от встроенных аккумуляторов, ч, не менее
Время установления рабочего режима:
- при работе в режиме идентификации, мин, не более
- при работе в остальных режимах, мин, не более
Диапазон рабочих температур, °С от минус 20 до плюс 50
Потребляемая мощность от сети, В-А, не более
Средняя наработка на отказ, ч, не менее 10 000
Габаритные размеры МКС-А и масса составных частей приведены в таблице 6.
Таблица 6
| Условное обозначение | Габаритные размеры, мм, не более (длинахширинахвысота/диаметрхвысота) | Масса, кг, не более |
| MKC-A02 | 310 х 160 х 135 | 3,6 |
| МКС-А03 | 280 х 130 х 181 | 3 |
| Адаптер сетевой | 60 х 160 х 40 | 0,5 |
| БДС-АБ1 | 350 х 160 х 80 | 1 |
| БДС-АБ2 | 250 х 110 х 180 | 0,7 |
| БДН-06М | 0234 х 284 | 6,1 |
| Устройство калибровочное (Th-232) | 060 х 20 | 0,078 |
| Устройство зарядки и калибровки | 297 х 138 х 92 | 1,1 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится графически или специальным штемпелем на титульные листы эксплуатационной документации и методом сеткографии или путем наклеивания шильдика на корпус радиометра.
Комплектность
В комплект поставки радиометра (согласно вариантов исполнения) входят устройства, изделия и эксплуатационная документация, указанные в таблице 7.
Таблица 7
| Наименование | Обозначение | Количество на исполнение МКС-А02- | Количество на исполнение МКС-А03- |
| 1М | 2М | 3 | 4 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А02 (с комплектом аккумуляторов) | См. таблицу 1.1 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03 | См. таблицу 1.1 | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А03 (с нейтронным каналом экспортного исполнения) | См. таблицу 1.1 | - | - | - | - | 1 | - | - | 1 |
| Блок детектирования БДС-АБ1 | ДЦКИ.418241.004 | 1 | 1 | - | - | - | - | - | - |
| Блок детектирования БДС-АБ2 | ДЦКИ.418241.006 | - | - | - | - | 1 | 1 | - | - |
| Блок детектирования нейтронного излучения БДН-06М 1) | ДЦКИ.418252.004 | 1) | 1) | 1) | 1) | 1) | 1) | 1) | 1) |
| Адаптер сетевой SA-3104 | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Адаптер сетевой | ДЦКИ.436234.053 | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Устройство калибровочное 2) | ДЦКИ.418234.001 | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Устройство зарядки и калибровки | ДЦКИ.436434.001 | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Сумка для переноски | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Кабель интерфейсный RS-232 | ДЦКИ.685621.077 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости ДЦКИ.411168.002 ВЭ | - | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Ведомость эксплуатационных документов | ДЦКИ.411168.002 ВЭ | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | - | - |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости ДЦКИ.411168.009 ВЭ | - | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Ведомость эксплуатационных документов | ДЦКИ.411168.009 ВЭ | - | - | - | - | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Комплект программного обеспечения для компьютера на носителе данных | - | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Примечание: 1) Блок детектирования БДН-06М входит в комплект поставки радиометров с условными обозначениями согласно примечанию к таблице 1. 2) Устройство калибровочное ДЦКИ.418234.001 поставляется по согласованию с заказчиком в соответствии с картой заказа или договором на поставку. 3) Для работы внешнего программного обеспечения требуется PC-совместимый компьютер, оснащенный стандартным последовательным портом. Операционная система: WINDOWS-98/ME/2000/XP |
Сведения о методах измерений
Сведения о методиках/методах измерений изложены в разделе 3 «Использование радиометра» руководств по эксплуатации ДЦКИ.411168.002 РЭ и ДЦКИ. 411168.009 РЭ.
Нормативные документы
ГОСТ 8.033-2023 Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, удельной активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников;
ГОСТ 8.070-214 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений поглощенной дозы и мощности поглощенной дозы, эквивалентна дозы и мощности эквивалента дозы фотонного и электронного излучений;
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия;
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерений основных параметров;
ГОСТ 28271-89 Приборы радиометрические и дозиметрические. Общие технические требования и методы испытаний;
СанПиН 2.6.1.2523-09 (НРБ-99/2009) Нормы радиационной безопасности;
СП 2.6.1.2612-10 (ОСПОРБ-99/2010) Основные санитарные правила обеспечения
радиационной безопасности;
ДЦКИ.411168.002 ТУ Радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А». Технические условия.
2186-66
