Назначение
Спектрометры гамма-излучения портативные полупроводниковые электроохлаждае-мые с функцией идентификации радионуклидов Detective X (далее по тексту - спектрометры Detective X) предназначены для измерений энергетического распределения гамма-излучения с целью поиска радиационных источников и идентификации их радионуклидного состава, а также для измерений мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения.
Описание
Принцип действия спектрометров Detective X основан на регистрации гамма-квантов детектором из особо чистого германия (ОЧГ детектором), преобразовании их энергии в электрические импульсы пропорциональной амплитуды, получении спектра амплитуд импульсов и выделении в спектре пиков полного поглощения (ППП) гамма-квантов. По положению ППП в спектре с помощью программного обеспечения (ПО) устройства определяются энергии гамма-квантов, энергетическая градуировка устройства автоматически поддерживается по реперному пику гамма-излучения K-40. Для идентификации радионуклидов используется интеллектуальный алгоритм, реализованный в ПО спектрометра, и встроенная библиотека радионуклидов.
Спектрометр Detective X имеет четыре модификации Detective X, Detective X-N, Detective X-8 и Detective X-8-N. Модификации отличаются диапазоном регистрируемых энергий гамма-квантов и наличием/отсутствием нейтронного счетчика.
Спектрометр Detective X рассчитан на работу в диапазоне регистрируемых энергий до 3 МэВ (модификации Detective X и Detective X-N) или до 8 МэВ (модификации Detective X-8 и Detective X-8-N).
Опционально спектрометр Detective X может комплектоваться нейтронным детектором на основе счетчика 6LiF/ZnS, обеспечивающим регистрацию нейтронов с энергией от 0,025 эВ до 1 кэВ для оценки наличия и интенсивности нейтронного излучения (модификации Detective X-N и Detective X-8-N).
Спектрометр Detective X представляет собой носимый прибор, выполненный в виде компактного моноблока в корпусе из сверхпрочного поликарбоната, обеспечивающим механическую защиту компонентов. В моноблоке установлены:
- ОЧГ детектор;
- 2 энергокомпенсированных счетчика Гейгера-Мюллера;
- цифровой многоканальный анализатор (МКА);
- встроенный микрокомпьютер с жидкокристаллическим (ЖК) сенсорным экраном, вибромодулем и динамиком;
- приемник системы глобального позиционирования GPS;
- криостат и электроохладитель;
- 2 батареи (аккумуляторы).
На задней панели расположены разъем для зарядного устройства, а также панель порта данных, содержащая разъемы Ethernet для подключения к сети или к внешнему компьютеру, USB для подключения флеш-накопителя и miniUSB для считывания накопленных файлов данных на внешний компьютер. Панель порта данных также содержит специальные разъемы для обслуживания прибора авторизированными специалистами ORTEC.
Для дистанционного управления и передачи данных в приборе предусмотрены средства проводной (Ethernet, USB) и беспроводной связи (WiFi, Bluetooth).
ОЧГ детектор гамма-квантов диаметром 65 мм и высотой 50 мм помещён в усиленный криостат, охлаждаемый с помощью электромеханического охладителя на цикле Стирлинга, обладающего повышенной охлаждающей способностью на фоне малого энергопотребления. Усиленный криостат позволяет включать и выключать охладитель в любой момент без риска повреждения кристалла.
Мощность амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения при уровнях ниже 20 мкЗв/ч определяется по спектру, полученному с помощью ОЧГ детектора. При превышении этого уровня МАЭД гамма-излучения определяется по скорости счета импульсов от двух встроенных энергокомпенсированных счетчиков Гейгера. Переключение между измерительными каналами осуществляется автоматически.
Выполнение всех функций спектрометра осуществляется c помощью встроенного программного обеспечения DetectiveX и Mobile MCB Server, работающих под управлением операционной системы Windows Mobile. ПО DetectiveX обеспечивает функции поиска и идентификации в автономном режиме, ПО Mobile MCB Server служит для установления связи с внешним компьютером и работы в спектрометрическом режиме с использованием установленного на внешний компьютер ПО Maestro (входит в комплект поставки) или других совместимых с устройствами ORTEC приложений.
Для спектрометра предусмотрено три основных режима работы:
- Обнаружение (Detect Mode) - основной инструмент для обнаружения радиоак
тивного материала, индекс сигнала (Signal Index) показывает изменение уровня излучения, помогая локализовать и затем идентифицировать источник;
- Идентификация (ID Mode) - режим предназначен для накопления и анализа
данных с целью идентификации радионуклидов. Экран режима ID также позволяет пользователю просматривать спектральные данные и перечень наиболее интенсивных линий гамма-спектра во время накопления данных;
- Спектрометрия (Mobile MCB Server) - режим подключения внешнего компью
тера для работы в качестве спектрометра энергий гамма-излучения.
Переключение из одного режима в другой может осуществляться как автоматически, так и по команде оператора.
Безопасная работа оператора дополнительно обеспечивается сигналами тревоги. Спектрометр Detective X подает сигнал тревоги (звук или вибрация) в следующих случаях (порядке убывания приоритета):
- опасность персонала (превышение мощностью дозы гамма- и/или нейтронного излучения заданного порога безопасности);
- ошибка системы;
- перегрузка измерительного тракта;
- идентифицированный нуклид.
Встроенная редактируемая библиотека содержит более 100 нуклидов. Работа спектрометра Detective X настроена и оптимизирована для обнаружения ключевых изотопов, с которыми сталкиваются в области ядерной безопасности и радиационной защите (Uranium, Plutonium, Bremsstrahlung) в промышленных применениях (Industrial), в области защиты окружающей среды (NORM), в радиационной медицине (Medical) и других (Other).
Общий вид спектрометра Detective X показан на рисунке 1.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке в случае его оформления. Серийный номер по принятой нумерации предприятия-изготовителя наносится на самоклеющуюся фирменную табличку на задней панели корпуса спектрометра.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) спектрометра Detective X состоит из встроенного ПО DetectiveX и Mobile MCB Server, а также автономного ПО Maestro, установленного на подключаемый к спектрометру внешний компьютер.
ПО DetectiveX и Mobile MCB Server установлены на встроенный компьютер с операционной системой Windows Mobile. ПО DetectiveX обеспечивает функции поиска и идентификации в автономном режиме, ПО Mobile MCB Server служит для установления связи с внешним компьютером и работы в спектрометрическом режиме с использованием установленного на внешний компьютер ПО Maestro.
MAESTRO объединяет в себе контроль системы сбора данных, управление МКА и функции качественного анализа для использования в гамма-спектрометрах на основе ПК. Включает систему подсказок в режиме реального времени и защиту меню оператора паролем.
Влияние ПО учтено при нормировании метрологических характеристик.
В соответствии с Р 50.2.077-2014 уровень защиты ПО спектрометра Detective X от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний».
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО спектрометров Detective X
| Идентификационные данные (признаки) | Значения |
| Встроенное | Встроенное | Автономное |
| Наименование ПО | DetectiveX | Mobile MCB Server | Maestro |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 2.3.8.51) | 2.3.8.51) | 7.011) |
| Цифровой идентификатор ПО | недоступен | недоступен | 9F1D4EBA5FD9C812078257F9 E2FA55842) |
| Алгоритм получения цифрового идентификатора | - | - | MD5 |
| 1) Номер версии ПО не ниже указанного в таблице. 2) Контрольная сумма относится к версии ПО, указанной в таблице. |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики спектрометров Detective X
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон энергий регистрируемого гамма-излучения, кэВ | от 40 до 3000 от 40 до 8000 |
| Пределы допускаемой основной погрешности характеристики преобразования спектрометрического канала, приведённой к верхней границе диапазона энергий , % | ±0,025 |
| Энергетическое разрешение, не более, кэВ - по линии гамма-излучения радионуклида 152Eu с энергией 122 кэВ - по линии гамма-излучения радионуклида 60Co с энергией 1332 кэВ | 1,6 2,5 |
| Относительная эффективность регистрации гамма-квантов с энергией 1332 кэВ (Co-60) в пике полного поглощения, %, не менее | 40 |
| Диапазон измерений мощности амбиентного эквивалента дозы, мкЗв/ч | от 5 до 1-106 |
| Диапазон показаний мощности амбиентного эквивалента дозы, мкЗв/ч | от 5-10-1 до 1-106 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерения мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения, % | ±40 |
| Энергетическая зависимость чувствительности при измерении МАЭД гамма-излучения в диапазоне энергий от 0,06 до 1,25 МэВ относительно чувствительности к энергии 662 кэВ гамма-излучения 137Cs, %, не более - при измерении ОЧГ детектором - при измерении счетчиком Г ейгера | ±30 ±50 |
| Предел допускаемой дополнительной погрешности характеристики преобразования спектрометрического канала при изменении температуры окружающего воздуха в рабочем диапазоне температур (от -20 до +50 °C), %/°C | ±0,015 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Нормальные условия измерений: | |
| - температура, °С | от +15 до +25 |
| - атмосферное давление, кПа | от 86,0 до 106,7 |
| - относительная влажность, % | от 30 до 80 |
| *) Для спектрометров с диапазоном регистрируемых энергий до 8000 кэВ пределы допускаемой основной погрешности характеристики преобразования спектрометрического канала нормированы в диапазоне до 3000 кэВ. |
Таблица 3 - Основные технические характеристики спектрометров Detective X
| Наименование характеристики | Значение |
| Время установления рабочего режима, мин, не более | 8 |
| Нестабильность характеристики преобразования спектрометрического канала за 8 часов непрерывной работы, %, не более | 0,05 |
| Максимальная статистическая загрузка спектрометрического тракта, с-1 | 50000 |
| Габаритные размеры, мм, не более длина | 395 |
| ширина | 160 |
| высота | 210 |
| Масса, кг, без нейтронного счетчика, не более | 6,98 |
| Масса, кг, c нейтронным счетчиком, не более | 7,62 |
| Питание: от встроенного аккумулятора: тип | Li-Ion |
| емкость, Вт-ч, не менее | 98 |
| напряжение, В | 12 |
| Время работы от встроенного аккумулятора (при 25°С и охлажденном ППД), ч, не менее при использовании двух батарей | 7 |
| при использовании одной батарей | 3,5 |
| Время зарядки аккумулятора от входящего в комплект поставки зарядного устройства (при 25 °С и выключенном приборе), ч, не более | 4 |
| Число каналов цифрового многоканального анализатора (МКА) | 16384 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С | от -20 до +50 |
| - относительная влажность воздуха при 25 °С без конденсации, %, не более | 95 |
| - атмосферное давление, кПа | от 84,0 до 106,7 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 20000 |
| Средний срок службы, лет | 14 |
Знак утверждения типа
наносится на пленочную этикетку, клеящуюся на корпус спектрометров Detective X, и методом компьютерной графики на титульный лист Руководства по эксплуатации.
Таблица 4 - Комплект поставки спектрометров Detective X
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Спектрометр гамма-излучения портативный полупроводниковый электроохлаждаемый с функцией идентификации радионуклидов Detective X 1) | Detective X Detective X-N Detective X-8 Detective X-8-N | 1 |
| Аксессуары2): | - | 1 |
| - Кейс для транспортирования и хранения или кейс | | |
| для транспортирования и хранения повышенной за- | - | 1 |
| щищенности (IP67) | | |
| - Кабель USB (USB A / USB мини B, 3 м) | - | 1 |
| - Универсальный источник питания с кабелем постоян | | 1 |
| ного тока | | |
| - Наплечный ремень | - | 1 |
| - Автомобильный адаптер 12 В | - | 1 |
| - Гарнитура и зарядник Bluetooth | - | 1 |
| - Крышка детектора | - | 1 |
| - Сегментированный Li6F/ZnS счетчик нейтронов | - | 1 |
| - Коллиматор из нержавеющей стали | - | 1 |
| - Коллиматор из вольфрама | - | 1 |
| - Фильтр низкоэнергетических излучений | - | 1 |
| Базовое спектрометрическое программное обеспечение | MAESTRO A65-BW | 1 |
| | Maestro Pro, Gamma- | |
| Совместимое программное обеспечение для количе | Vision, PC/FRAM, | i |
| ственного анализа спектров 3) | ISOPLUS, MGA, Семей- | |
| | ство SpectraLine (ЛСРМ) | |
| Руководство по эксплуатации | - | 1 |
| 1) - Модификация согласуется при заказе. | | |
| 2) - Перечень аксессуаров согласуется при заказе. | | |
| 3) - Дополнительная поставка по желанию заказчика. | | |
Сведения о методах измерений
приведены в документе «Спектрометры гамма-излучения портативные полупроводниковые электроохлаждаемые с функцией идентификации радионуклидов Detective X. Руководство по эксплуатации» (раздел 3 «Использование Detective X»).
Нормативные документы
ГОСТ 4.59-79 Система показателей качества продукции. Средства измерений ионизирующих излучений. Номенклатура показателей
ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические
условия
ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерения основных параметров
Государственная поверочная схема для средств измерений активности, удельной активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников, утвержденная приказом Росстандарта от 29.12.2018 № 2841
Государственная поверочная схема для средств измерений кермы в воздухе, мощности кермы в воздухе, экспозиционной дозы, мощности экспозиционной дозы, амбиентного, направленного и индивидуального эквивалентов дозы, мощностей амбиентного, направленного
и индивидуального эквивалентов дозы и потока энергии рентгеновского и гамма-излучений, утвержденная приказом Росстандарта от 31.12.2020 г. № 2314
Техническая документация AMETEK Advanced Measurement Technology, Inc
85578-22: Методика поверкиСкачать7.7 Мб
