Назначение
Спектрометры энергии альфа-излучения с импульсной ионизационной камерой СЭА-ИК (далее - спектрометры) предназначены для измерений энергии альфа-частиц, испускаемых с поверхности подготовленных счётных образцов, а также активности альфа-излучающих нуклидов в счётных образцах в соответствии с аттестованными и стандартизованными методиками (методами) измерений (при использовании в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений).
Описание
Принцип действия спектрометра основан на взаимодействии альфа-частиц с молекулами газовой смеси с образованием электронно-ионных пар и регистрации на собирающем электроде заряда, пропорционального энергии и числу альфа-частиц.
Спектрометр состоит из импульсной ионизационной камеры, системы автоматизированного газонаполнения, форвакуумного насоса, анализатора импульсов на базе платы процессора импульсных сигналов SBS-75, установленной в ЭВМ с программным обеспечением «Эмулятор анализатора».
Исследуемый образец в виде металлической пластины с нанесённым тонким слоем на одну из поверхностей анализируемым веществом устанавливается в позицию измерения. После вакуумирования в камеру напускается аргон-метановая смесь с избыточным давлением 100 кПа. Появившиеся в результате взаимодействия альфа-частиц с молекулами метана электронноионные пары начинают движение в электростатическом поле, которое создаётся в рабочем объёме камеры. Для исключения экранирования движения электронов перед собирающим электродом установлена сетка, на которой собираются положительно заряженные ионы. Появившийся за счёт попадания на собирающий электрод электронов импульс заряда преобразуется в импульс напряжения и усиливается. В спектрометрическом тракте сигнал дополнительно усиливается и формируется для достижения оптимального соотношения сигнал/шум для последующей подачи на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), плата которого размещена в управляющей ЭВМ.
АЦП преобразует амплитуды импульсных сигналов в цифровой код с последующей регистрацией в буферной памяти ЭВМ для последующей обработки спектров и получения результатов измерений энергии альфа-излучения и числа зарегистрированных импульсов, пропорционального числу альфа-частиц с последующей обработкой и регистрацией содержания анализируемых альфа-радионуклидов в образце.
Обработка спектров производится ЭВМ по программе, которая предусматривает градуировку спектрометра по стандартному образцу с известным содержанием альфа-радионуклида.
Пломбирование прибора не предусмотрено.
Общий вид спектрометров представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид спектрометра СЭА-ИК
Программное обеспечение
Управление функциями по набору спектров, их визуализация и анализ, калибровки и остальные необходимые операции с альфа-спектрометрами выполняются средствами программного обеспечения (ПО) спектрометров СЭА-ИК, установленного на управляющий компьютер, работающий под управлением операционной системы Windows. ПО спектрометров СЭА-ИК включает управляющее спектрометрическое ПО «Эмулятор анализатора» и программу анализа альфа-спектров «AlfaBasic».
ПО «Эмулятор анализатора» объединяет в себе контроль системы сбора данных, управление АТ ЦП и функции качественного анализа, включает систему подсказок в режиме реального времени и защиту меню оператора паролем.
Программа «AlfaBasic» выполняет анализ спектров альфа - излучения, автоматизированную обработку результатов измерения, хранение и отображение информации в удобном для оператора виде.
Влияние ПО учтено при нормировании метрологических характеристик.
Уровень защиты программного обеспечения спектрометров СЭА-ИК от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний», согласно Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО спектрометров СЭА-ИК
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Наименование ПО | Эмулятор анализатора | AlfaBasic |
| Идентификационное наименование ПО | eSBS | AlfaBasic |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 2017.11.7.01) | 1.01) |
| Цифровой идентификатор ПО (по методу MD5) | F6D4ECE6F03420AAE BB73E0166C3366E2) | 350C6360F924674232 A50D5D3E83E6DF2) |
| 1) Номер версии ПО не ниже указанного в таблице. 2) Контрольная сумма относится к указанной в таблице версии ПО. |
Таблица 2 - Метрологические характеристики спектрометров энергии альфа-излучения с импульсной ионизационной камерой СЭА-ИК_
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений энергии альфа-частиц, МэВ | от 4,0 до 6,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность) в энергетическом диапазоне от 4 до 6 МэВ, кэВ | ±20 |
| Энергетическое разрешение по линии 5156,7 кэВ плутония-239, кэВ, не более | 50 |
| Эффективность регистрации альфа-частиц, отн. ед., не менее | 0,475 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики спектрометров энергии альфа-излучения с импульсной ионизационной камерой СЭА-ИК_
| Наименование характеристики | Значение |
| Максимальная статистическая загрузка, с-1, не менее | 500 |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 30 |
| Временная нестабильность за 12 ч непрерывной работы, кэВ, не более | ±15 |
| Питание от сети переменного тока: | 230 -23 |
| напряжением, В |
| частотой, Гц | 50±1 |
| Потребляемая мощность, В-А, не более | 350 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - ионизационная камера - длина | 600 |
| - ширина | 600 |
| - высота | 500 |
| - системный блок с платой процессора импульсных сигналов SBS-75 - длина | 250 |
| - ширина | 500 |
| - высота | 450 |
| Масса спектрометра в сборе, кг, не более | 64 |
| Рабочие условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С | от +10 до +35 |
| - атмосферное давление, кПа | от 84,0 до 106,7 |
| - относительная влажность (при температуре +25 °С), %, не более | 80 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 5000 |
Знак утверждения типа
наносится графически или специальным штемпелем на титульные листы эксплуатационной документации и на пленочную этикетку, клеящуюся на лицевой панели корпуса
Таблица 4 - Комплектность спектрометра СЭА-ИК
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Спектрометр энергии альфа-излучения с импульсной ионизационной камерой СЭА-ИК в составе: - импульсная ионизационная камера с модулем автоматического газонаполнения - устройство загрузки проб - предусилитель спектрометрический зарядочувствительный - процессор импульсных сигналов 1) | АНК282.00.00.00 АНК250.00.00.00 АНК250.00.11.00 ПУ-Г-1К SBS-75 | 1 1 1 1 |
| Управляющая ЭВМ 2) с предустановленным программным обеспечением: - эмулятор анализатора - программа анализа спектров альфа-излучения «Alfa Basic» | 643.18634722.00100-01 34 01 643.71351625.00008-01 34 01 | 1 1 1 |
| Форвакуумный насос | НВМ-10 2) 3) | 1 |
| Паспорт | АНК 282.00.00.00 ПС | 1 |
| Руководство по эксплуатации | АНК 282.00.00.00 РЭ | 1 |
| Методика поверки | МП 2101-001-2019 | 1 |
| 1) Установлен в системном блоке управляющей ЭВМ. 2) Модель согласуется при заказе. 3) Поставка по желанию заказчика. |
Поверка
осуществляется по документу МП 2101-001-2019 «ГСИ. Спектрометры энергии альфа-излучения с импульсной ионизационной камерой СЭА-ИК. Методика поверки», утверждённому ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» 27 февраля 2019 г.
Основные средства поверки:
- рабочий эталон 2-го разряда по ГОСТ 8.033-96 - источники альфа-излучения радионуклидные спектрометрические эталонные ОСАИ (рег. № 56659-14) на основе
236 234 239 241 244
радионуклидов U, U, Pu, Am, Cm активностью от 100 до 2000 Бк, аттестованные с погрешностью не более ±6 %.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.
Знак поверки (оттиск поверительного клейма) наносится на свидетельство о поверке.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров
ГОСТ 8.033-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников
АНК 282.00.00.00 ТУ Спектрометр энергии альфа-излучения с импульсной ионизационной камерой СЭА-ИК. Технические условия
75646-19: Методика поверки МП 2101-001-2019Скачать5.6 Мб
19922-00
