Назначение
Спектрометры энергий альфа-излучения полупроводниковые «СЭА-13П», «СЭА-13Ш» (далее - спектрометры) предназначены для измерения энергетического распределения альфа-частиц, идентификации и определения активности альфа-излучающих радионуклидов.
Описание
В основу работы спектрометра положен принцип преобразования энергии альфа-частиц в чувствительном объеме полупроводникового кремниевого ионно-имплантированного детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией многоканальным амплитудным анализатором и обработкой полученного спектра с помощью программного обеспечения.
Тип детектора - кремниевый полупроводниковый с планарной ионно-имплантированной детектирующей структурой, созданной на основе n-типа.
Спектрометры выпускаются в двух исполнениях - «СЭА-13П» и «СЭА-13П1», отличающихся друг от друга тем, что в спектрометре «СЭА-13П» плата амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП) устанавливается в персональный компьютер, а в спектрометре «СЭА-13П1» АЦП интегрирован в блок альфа-спектрометра.
В состав спектрометра входят следующие устройства:
- блок альфа-спектрометра «СЭА-13П» или «СЭА-13Ш»;
- АЦП установлен в ПК («СЭА-13П») или интегрирован в блоке альфа-спектрометра («СЭА-13П1»);
- персональный компьютер (ПК);
- принтер;
- насос вакуумный (НВ).
Функциональная схема спектрометра приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Функциональная схема спектрометра
Сигнал с детектора поступает на вход зарядочувствительного предусилителя (ПУ), расположенного в корпусе блока вне измерительной камеры. Сигнал с выхода предусилителя усиливается электроникой блока и далее поступает в АЦП.
Блок альфа-спектрометра содержит вакуумную измерительную камеру прямоугольной формы, в верхней части которой расположен кремниевый полупроводниковый альфа-детектор (ППД), и подставку с пазами для установки измеряемого образца на различных расстояниях от детектора.
Разрежение в измерительной камере создается с помощью вакуумного насоса. Соединение объема измерительной камеры с вакуумной линией и с атмосферным воздухом осуществляется через два электромагнитных клапана, установленных на задней стенке измерительной камеры и управляемых переключателем, расположенным на лицевой панели блока.
Напряжение смещения на детектор подается от источника опорного напряжения, встроенного в блок спектрометра. Цифровая индикация значения поданного напряжения расположена на лицевой панели блока.
Контроль разрежения в измерительной камере осуществляется малогабаритным датчиком типа ДМИ-1-2, сигнал с которого выведен на светодиодную шкалу на лицевой панели блока.
Общий вид блока альфа-спектрометра приведен на рисунке 2.
1
2
3
4
5
7
6
1 - светодиоды «Вакуум»
2 - индикатор «Напряжение, V»
3 - вакуумная камера
4 - тумблер со светодиодом «Работа»
5 - дверца
6 - тумблер со светодиодом «Сеть»
7 - место для пробы
8 - пазы для установки измеряемого образца на различных расстояниях от детектора
Рисунок 2 - Общий вид блока альфа-спектрометра
Сигнал с детектора поступает на вход зарядочувствительного предусилителя (ПУ), расположенного в корпусе блока вне измерительной камеры. С выхода предусилителя сигнал поступает на плату усилителя (УИС) и далее на АЦП.
Управление работой спектрометра производится специальным программным обеспечением, установленным на ПК.
Внешний вид и место пломбировки спектрометра приведены на рисунке 3.
Место пломбировки
Рисунок 3 - Внешний вид и место пломбировки спектрометра
Программное обеспечение
Программное обеспечение спектрометра обеспечивает следующие функциональные возможности:
- измерение спектров с экспозициями по "живому" и реальному времени;
- калибровки по энергии, по форме пика и по эффективности;
- автоматическая обработка спектров, включая идентификацию и расчет активности радионуклидов;
- возможность работы программы с внесенной меткой в измеряемый образец;
- возможность сохранения спектров и результатов обработки в базе данных программы;
- визуализация спектров и результатов обработки на экране дисплея ПК;
- возможность вывода результатов обработки и спектров в графическом виде на принтер.
Уровень защиты программного обеспечения «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО: | SpectraLine-ADA |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО: | 1.5.3068 |
| Цифровой идентификатор ПО | 01e02e82 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора | CRC32 |
ПО защищено электронным ключом от несанкционированного доступа к настройкам.
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Диапазон регистрируемых энергий, МэВ | от 3,5 до 9,0 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность) в энергетическом диапазоне до 5,5 МэВ, кэВ | ±10 |
| Энергетическое разрешение по линии 5156 кэВ 239Pu из комплекта ОСАИ, размещенного на расстоянии 50 мм от детектора, и энергетический эквивалент шумов, в зависимости от площади чувствительной поверхности используемого детектора, кэВ, не более: | |
| Для детекторов c площадью чувствительной поверхности, 2 мм | Абсолютное энергетическое разрешение, кэВ, не более | Энергетический эквивалент шумов, кэВ, не более |
| 3000 | 80 | 70 |
| 2000 | 70 | 60 |
| 1000 | 50 | 40 |
| 600 | 40 | 30 |
| 450 | 35 | 25 |
| 100 | 25 | 15 |
| Фон в энергетическом диапазоне от 3,5 до 6,0 МэВ, с-1, не более | 0,003 |
| Временная нестабильность за время непрерывной работы, кэВ, не более | 10 |
| Максимальная входная статистическая загрузка, с-1, не менее | 10 000 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 45 |
| Время непрерывной работы, ч | 8 |
| Число каналов анализатора | 4096 (8192) |
| Спектрометр имеет следующие функциональные возможности: - измерение проб на расстояниях (5; 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50) мм от детектора; - максимальный диаметр подложки анализируемой альфа-пробы, которая может быть установлена, равен 90 мм. |
| Электропитание - переменный ток: - напряжение, В - частота, Гц | (220+22-33) (50+1) |
| Мощность, потребляемая от сети переменного тока, В-А, не более | 500 |
| Масса составных частей спектрометра, кг, не более: - блок альфа-спектрометра «СЭА-13П», «СЭА-13Ш» | 7,5 |
| - вакуумный насос | 10 |
| - ПК и принтер | 30 |
| Габаритные размеры составных частей спектрометра (длинахширинахвысота), мм, не более: - блок альфа-спектрометра «СЭА-13П», «СЭА-13Ш» - вакуумный насос - ПК | 350x180x250 340x136x210 400x400x600 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность воздуха при температуре +30 °С и при более низких температурах без конденсации влаги, % | от +10 до +35 до 75 |
| Срок службы, лет, не менее | 8 |
| Примечание - Масса и габаритные размеры вакуумного насоса, ПК и принтера указаны орие-тировочно и могут отличаться в зависимости от конкретной модели |
Знак утверждения типа
наносится графически или специальным штампом на титульные листы эксплуатационной документации и методом сеткографии на задней панели блока альфа-спектрометра.
Комплектность
В комплект поставки спектрометра «СЭА-13П» входят следующие устройства и эксплуатационная документация указанные в таблице 4.
Таблица 4 - Комплектность спектрометра «СЭА-13П»
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Спектрометр энергий альфа-излучения полупроводниковый «СЭА-13П» в составе: | ДЦКИ.412131.003 | 1 шт. |
| Блок альфа-спектрометра «СЭА-13П» | ДЦКИ.418213.002 | 1 шт. |
| Преобразователь амплитудно-цифровой спектрометрический АЦП | - | 11) шт. |
| Насос вакуумный | - | 12) шт. |
| Программное обеспечение | «SpectraLine-ADA» | 13) экз. |
| Компьютер | - | 12) шт. |
| Принтер | - | 12) шт. |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости | ДЦКИ.412131.003 ВЭ | 1 экз. |
| Ведомость эксплуатационных документов | ДЦКИ.412131.003 ВЭ | 1 экз. |
| Упаковка | - | 1 шт. |
| Примечания: 1) По согласованию с заказчиком спектрометр «СЭА-13П» комплектуется АЦП, исходя из интерфейсной шины используемого компьютера, из ряда: - шина PCI: АЦП-8К-В1, АЦП-8К-В2, АЦП-8К-П1, АЦП-8К-П2; - интерфейс USB: АЦП-ЗК-USB. 2) Модели используемого компьютера, принтера, вакуумного насоса определяются на этапе оформления договора (контракта) на поставку спектрометра. 3) ПО поставляется в установленном на рабочий компьютер виде, с настройками под конкретную (поставляемую) конфигурацию спектрометра и в виде инсталляционных пакетов программ на внешнем носителе (CD, DVD, USB-флеш-накопитель). |
В комплект поставки спектрометра «СЭА-13П1» входят следующие устройства и эксплуатационная документация указанные в таблице 5.
Таблица 5 - Комплектность спектрометра «СЭА-13Ш»
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Спектрометр энергий альфа-излучения полупроводниковый «СЭА-13Ш» в составе: | ДЦКИ.412131.003-01 | 1 шт. |
| Блок альфа-спектрометра «СЭА-13Ш» | ДЦКИ.418213.002-01 | 1 шт. |
| Насос вакуумный | - | 11) шт. |
| Программное обеспечение | «SpectraLine-ADA» | 12) экз. |
| Компьютер | - | 11) шт. |
| Принтер | | 11) шт. |
| Комплект эксплуатационных документов согласно ведомости | ДЦКИ.412131.003 ВЭ | 1 экз. |
| Ведомость эксплуатационных документов | ДЦКИ.412131.003 ВЭ | 1 экз. |
| Упаковка | - | 1 шт. |
| Примечания: 1) Модели используемого компьютера, принтера, вакуумного насоса определяются на этапе оформления договора (контракта) на поставку спектрометра. 2) ПО поставляется в установленном на рабочий компьютер виде, с настройками под конкретную (поставляемую) конфигурацию спектрометра и в виде инсталляционных пакетов программ на внешнем носителе (CD, DVD, USB-флеш-накопитель). |
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
Приказ Росстандарта № 2841 от 29.12.2018 Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений активности, удельной активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников
ДЦКИ.412131.003 ТУ. Спектрометры энергий альфа-излучения полупроводниковые «СЭА-13П», «СЭА-13Ш». Технические условия
22608-02
