Назначение
Спектрометр энергий гамма-излучения полупроводниковый с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К (далее - спектрометр) предназначен для измерения параметров, регистрации, накопления, визуализации и обработки спектров гамма-излучения при контроле производства и аттестации радиоактивных источников и препаратов, при
элементном анализе состава веществ радиоактивационными методами.
Описание
В основу работы спектрометров положен принцип преобразования энергии гамма-квантов в чувствительном объеме полупроводникового детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией и анализом многоканальным амплитудным анализатором с соответствующим программным обеспечением.
Рисунок 1 - Общий вид спектрометра энергий гамма-излучения полупроводникового с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К
Спектрометр (Рисунок 1) состоит из следующих устройств: - спектрометра;
- блока контроллера;
- персонального компьютера;
- присоединительных электрических кабелей.
Спектрометр представляет моноблочную конструкцию, состоящую из следующих сборок:
- СЕКЦИЯ АНАЛИЗАТОРА;
- СЕКЦИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ.
СЕКЦИЯ АНАЛИЗАТОРА включат в себя:
- детектор (типа ДЕГ-ОГК-4К), состоящий из:
- детекторного блока (ДОГКГ-2К) с первичным охлаждаемым каскадом усиления;
- криостата (КР-ЕЗ-4К);
- предусилитель спектрометрический (ПУС-1), состоящий из:
- секции предусиления и усиления (СПУ-1К);
- фильтра смещения детектора (ФСД-2К);
- цифровой анализатор спектра (ЦАС-1), состоящий из:
- цифрового сигнального процессора (ЦСП-1);
- блока питания комбинированного (БПК-1);
- микрокриогенную систему типа МСМГ-5А-1,7/80, состоящую из:
- охладителя;
- компрессора;
- автоматического блока управления.
- внутренние электрические кабели и соединители.
Примечание - микрокриогенная система МСМГ-5А-1,7/80 работает по обратному циклу Стирлинга с использованием постоянного количества криоагента (газообразный гелий). МКС предназначена для съема тепла с детектора и тем самым охлаждения ППД до температуры ~100К, что эквивалентно охлаждению жидким азотом.
СЕКЦИЯ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ включает в себя:
- источник питания типа SP-320-24-AC/DC;
- комплектующие элементы подключения и отключения сети переменного тока.
БЛОК КОНТРОЛЛЕРА БК-02 (комплект принадлежностей) обеспечивает:
- контроль температуры детекторного блока спектрометра;
- работу и контроль тока насоса НМДМ-0,1 (характеристика состояния вакуума в
криостате спектрометра).
Защита спектрометра энергий гамма-излучения полупроводникового с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К от несанкционированного доступа реализуется использованием клейких лент с фирменным рисунком, которые закрывают головки винтов, крепящих наружные кожухи спектрометра. (Рисунок 2).
Рисунок 2 - Защита спектрометра энергий гамма-излучения полупроводникового с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К от несанкционированного доступа
Программное обеспечение
Спектрометр энергий гамма-излучения полупроводниковый с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К содержит как микроконтроллерное, так и прикладное программное обеспечение.
Цифровой анализатор спектров СЕГ-ГЗ-4К имеет встроенное, микроконтроллерное программное обеспечение нижнего уровня управления, которое полностью закрыто и защищено от стороннего вмешательства защитой спектрометра от несанкционированного доступа (Рисунок 2).
Оно обеспечивает собственный самоконтроль, а также самоконтроль аппаратных узлов, выход на рабочий режим, измерение энергетического распределения гамма-излучения, передачу от цифрового анализатора спектров результатов по закрытому протоколу интерфейса в формате RS-422/USB в прикладное программное обеспечение верхнего уровня управления спектрометром, устанавливаемое на персональный компьютер с операционной системой Windows.
Прикладное программное обеспечение обеспечивает: функции приёма-передачи данных и команд через закрытые протоколы связи; контроль аппаратного обеспечения; управление режимами функционирования спектрометра; отображение энергетического распределения; сохранение результатов в энергонезависимой памяти компьютера и возможность последующей работы с ними.
Микроконтроллерное программное обеспечение нижнего уровня управления имеет защиту программного обеспечения от преднамеренных или непреднамеренных изменений. Уровень защиты «А» по МИ 3286-2010.
Прикладное программное обеспечение может быть различным, исходя из решаемых задач. В спектрометре СЕГ-ГЗ-4К используется тестовое прикладное программное обеспечение “Gamma MCA 8000”. Его составляющие части имеют уровень защиты «C» по МИ 3286-2010 и защищены цифровыми индентификаторами данных программного обеспечения, которые приведены в Таблице 1.
Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии(идентифи кационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатор а программного обеспечения |
| Прикладное ПО | uGammaCtrl. dll | 8.5 | 5ff88fa9fd609e87583f 94bbdc62e216 | MD 5 |
| uGammaMCA .exe | 9.5 | e9970d7a8a57cde69a3 7a04cef312bf9 |
Для обеспечения работы спектрометра с программами сторонних производителей в комплект поставки включена библиотека API(DLL), позволяющая обращаться ко всем функциям управления спектрометром из программ, написанных на таких языках программирования, как VC++, VB, Delfi.
Технические характеристики
приведены в Таблице 2.
Таблица 2
| Наименование | Номинальное значение |
| 1 Диапазон регистрируемых энергий гамма излучения, кэВ: | От 60,0 до 3000,0 |
| 2 Относительная эффективность ДОГКГ(50х30) для энергии 1,33 МэВ [по отношению к NaJ(Tl) 3x3”], % | От 9,5 до 15,0 |
| 3 Энергетическое разрешение СЕГ-ГЗ-4К по линиям гамма излучения: 57Со с энергией 122 кэВ, кэВ, не более 60Со с энергией 1,33 мэВ, кэВ, не более | 1,4±0,2 2,1±0,3 |
| 4 Максимальная входная статистическая загрузка, имп./с | 5x105 |
| 5 Время установления рабочего режима СЕГ-ГЗ-4К (время выхода на рабочий режим МКС -100 К),ч, не более. | 4 |
| 6 Нестабильность характеристики преобразования за время непрерывной работы (временная нестабильность), не более, % | ±0,2 |
| 7 Пределы допускаемой относительной погрешности характеристики преобразования (интегральная нелинейность) в диапазоне измеряемых энергий, %: | ±0,05 |
| 8 Время непрерывной работы, ч | 24 |
| 9 Напряжение питания микрокриогенной системы, В | ±24 |
| 10 Напряжение смещения полупроводникового детектора,В, не болееВ | 4000 |
| 11 Средняя наработка на отказ, ч, не менее. | 10000 |
| 12 Средний срок службы, лет, не менее | 3 |
| 13 Габаритные размеры СЕГ-ГЗ-4К, мм, не более | 360х200х200 |
| 14 Масса СЕГ-ГЗ-4К, кг, не более | 10 |
| 15 Условия транспортирования: температура окружающего воздуха, °С относительная влажность при температуре 30 °С не более, % | От -50 до +50 98 |
| 16 Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха, °С относительная влажность при температуре 30 °С не более, % | От +5 до +40 75 |
Знак утверждения типа
наносится графически или специальным штемпелем на титульный лист руководства по эксплуатации УЛКА.412161.002 РЭ.
Комплектность
Таблица 3
| Обозначение | Наименование | Кол-во | Примечание |
| УЛКА.412161.002 | Спектрометр энергий гамма-излучения полупроводниковый с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К: | 1 | |
| УЛКА.412168.501 | Секция анализатора | 1 | |
| УЛКА.412168.502 | Секция источника питания | 1 | |
| УЛКА.411218.001 | Блок контроллера (комплект принадлежностей) | 1 | |
| Кабель сетевой (компьютерный) | 2 | 1шт. для БК-02 |
| Кабель связи с ПЭВМ (преобразователь RS422-USB) | 1 | по условиям поставки |
| Эксплуатационная документация: |
| УЛКА.412161.002РЭ | Спектрометр энергий гамма-излучения СЕГ-ГЗ-4К Руководство по эксплуатации | 1 | |
| УЛКА.412131.002 МП | Методика поверки | 1 | |
| УЛКА.412131.038 РП | Цифровой анализатор спектра ЦАС-1 Руководство пользователя | 1 | |
| Библиотека прикладного программирования - файл “uGammaCtrl.dll” | 1 | на CD -по условиям поставки |
| Прикладное программное обеспечение «uGammaMCA.exe» | 1 |
| КВО.0729.000-01РЭ | Система микрокриогенная МСМГ-5А-1,7/80 Руководство по эксплуатации | 1 | |
Поверка
осуществляется по документу УЛКА. 412161.002 МП «Спектрометры энергий гамма-излучения полупроводниковые с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ОАО ФНТЦ «Инверсия» 28.02.2012 г.
Основные средства поверки:
- комплект образцовых спектрометрических источников гамма-излучения типа ОСГИ (диапазон энергий гамма-квантов 59-1836 кэВ), ОСГИ-М (диапазон энергий гамма-квантов 50-3500 кэВ).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Сведения о методах измерений
Методики измерений приведены в Технических условиях УЛКА.412161.002 ТУ.
Нормативные документы
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерений основных параметров
ГОСТ Р52931-2008 Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия
НРБ-99/2009 Нормы радиационной безопасности.
ОСПОРБ-99/2010 Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности
УЛКА.412161.002 ТУ. Спектрометр энергии гамма-излучения полупроводниковый с микрокриогенной системой охлаждения СЕГ-ГЗ-4К. Технические условия
810-53