Назначение
Спектрометры рентгенофлуоресцентные энергодисперсионные портативные СПЕКТРОСКАН GEO (далее по тексту - спектрометры) предназначены для измерения содержания элементов, входящих в состав твердых и жидких веществ, порошков, пленок и материалов, в соответствии с аттестованными и стандартизованными методиками (методами) измерений.
Описание
Принцип действия спектрометров основан на регистрации интенсивности вторичного рентгеновского излучения образца, возбуждаемого излучением рентгеновской трубки. Первичное рентгеновское излучение, испускаемое встроенной миниатюрной рентгеновской трубкой, поглощается и рассеивается на атомах исследуемой среды (образца). Следствием этих процессов является вторичное рентгеновское рассеянное и флуоресцентное излучение. Спектральный состав вторичного излучения позволяет оценить элементный состав среды. Идентификация элементного состава основана на том, что для каждого химического элемента спектр флуоресцентного излучения индивидуален, а интенсивность этого излучения пропорциональна массовой доле этого элемента.
Рентгеновский излучатель, включающий рентгеновскую трубку, содержит регулируемый источник накала катода трубки и регулируемый высоковольтный источник анодного напряжения, задающего ускоряющий потенциал трубки.
Регистрация вторичного рентгеновского излучения осуществляется с помощью детектора, состоящего из SDD-структуры, предварительного усилителя и термоэлектрического охладителя. Детектор преобразует энергию регистрируемого кванта в электрический импульс пропорциональной амплитуды. Рабочая температура детектора (от -30 до +50 °C) поддерживается термоэлектрическим охладителем.
Анализатор амплитуд импульсов состоит из спектрометрического усилителя импульсных сигналов и 12-ти разрядного спектрометрического аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выполняющего преобразование амплитуд импульсов в цифровой код, максимальное значение которого составляет 4096 (2 ). АЦП оснащен буферной памятью, в которой накапливаются результаты измерения амплитуд импульсов (в цифровом коде значения от 0 до 4095) и формируется спектр излучения от исследуемой среды (образца) - массив размерностью 4096, каждый элемент которого содержит число зарегистрированных импульсов (фотонов) амплитудой пропорциональной номеру элемент. Такой элемент массива называют энергетическим каналом, так как его номер пропорционален амплитуде импульса, а, следовательно, и энергии зарегистрированного фотона. Число таких каналов, зависящую от разрядности АЦП, характеризует дискретность (детальность) получаемого аппаратурного спектра.
Специализированный контроллер содержит микропроцессор, энергонезависимую память, таймеры, счетчики, буферные регистры и т.п. и предназначен для:
- организации связи между управляющим компьютером и блоком регистрации рентгеновского излучения (пересылка команд управления и данных);
- определения и учета временных характеристик процесса измерения («реальное время, «живое время», «мертвое время»);
- управления работой блока питания термоохладителя (контроль и поддержание рабочей температуры детектора);
- управления генератором рентгеновского излучения (подъем и сброс высокого напряжения, контроль и поддержание постоянного тока эмиссии катода). Спектрометр включает в себя спектрометрический блок и отдельный карманный компьютер, подключаемый к спектрометрическому блоку с помощью кабеля. В спектрометрическом блоке установлены основные узлы (рентгеновский излучатель, детектор, анализатор импульсов и контроллер) а также вспомогательные электронные узлы. Спектрометр выпускается в двух исполнениях: GEO и GEO D. В исполнении GEO спектрометр оснащен рукояткой с кнопкой (курком). Этот курок является основным органом управления в условиях автономной работы. Питание датчика спектрометра осуществляется от аккумуляторной батареи, расположенной в рукоятке.
В исполнении GEO D спектрометр снабжается специальным стендом, который позволяет использовать прибор как настольный. Стенд обеспечивает полную защиту обслуживающего персонала от неиспользуемого рентгеновского излучения. Питание датчика в этом исполнении осуществляется от внешнего аккумулятора.
Управление датчиком (подача команд установки режима работы и включения/выключения рентгеновской трубки, запуск/останов измерения спектра, получения параметров статуса датчика и т.д.) осуществляется посредством карманного персонального компьютера (КПК) с запущенным программным обеспечением «СПЕКТРОСКАН GEO».
Команды пользователя могут приниматься как через запрограммированные интерфейсные элементы управления сенсорного экрана КПК, так и с помощью кнопки-курка, расположенной на рукоятке датчика (для исполнения GEO).
Программное обеспечение
Спектрометры оснащены автономным ПО СПЕКТРОСКАН GEO, которое управляет работой спектрометра и отображает, обрабатывает и хранит полученные данные. ПО предназначено для карманных компьютеров (КПК), работающих под управлением операционной системы Windows Mobile 5.0 и выше. Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | СПЕКТРОСКАН GEO |
| Номер версии | Не ниже 1.1.2.1 |
| Цифровой идентификатор | - |
Все ПО является метрологически значимым и выполняет следующие функции:
• управление спектрометром;
• считывание, хранение, обработка результатов измерений,
• редактирование и хранение базы методов измерения и стандартных образцов,
• определение и хранение калибровочных коэффициентов энергетической шкалы. Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует
уровню «низкий» по Р 50.2.077-2014. Влияние ПО на метрологические характеристики учтено при их нормировании.
Технические характеристики
приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Метрологические и технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение характеристики |
| Диапазон определяемых элементов | от Ti(22) до U(92) |
| Энергетическое разрешение (ширина пика на полувысоте) на линии 8,04 кэВ (^Ка), эВ, не более | 190 |
| Скорость счета и контрастность пиков контрольных элементов, не менее | Значения приведены в таблице 2 |
| Пределы допускаемой основной аппаратурной погрешности (Ао) спектрометра при измерении скорости счета (по линии CuKa), % | 0,5 |
| Пределы допускаемой дополнительной аппаратурной погрешности при изменении температуры окружающего воздуха на каждые 10 °С в рабочем диапазоне температур, % | 2,0 |
| Дрейф показаний спектрометра за 8 ч непрерывной работы, %, не более | ±1,0 |
| Число энергетических каналов спектрометра | 4096 |
| Рабочее напряжение рентгеновской трубки, кВ | до 50 |
| Ток рентгеновской трубки, мкА | до 100 |
| Напряжение питания постоянного тока от встроенной аккумуляторной батареи (для исполнения «СПЕКТРОСКАН GEO»), В | 7,2+0,1 |
| Напряжение питания постоянного тока от внешней аккумуляторной батареи, В | от 18 до 24 |
| Напряжение питания зарядного устройства встроенного/внешнего аккумулятора, В | От 100 до 240 |
| Потребляемая мощность зарядного устройства, В-А, не более | 168 |
| Г абаритные размеры спектрометрического блока, мм, не более: без рукоятки (диаметрхдлина) с рукояткой, ДхШ*В | 103x300 300x103x280 |
| Масса спектрометрического блока с рукояткой, кг, не более | 2,4 |
| Г абаритные размеры управляющего устройства (КПК), мм, не более | 120x40x190 |
| Масса управляющего устройства, кг, не более | 0,35 |
| Габаритные размеры настольного стенда, мм, Д*Ш*В | 515x360x275 |
| Масса настольного стенда, кг, не более | 12 |
| Средний срок службы, лет | 2 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 2200 |
| Условия эксплуатации: -диапазон температуры окружающего воздуха (рабочие условия эксплуатации), °С -диапазон температуры окружающего воздуха (нормальные условия эксплуатации) , °С -атмосферное давление, кПа -относительная влажность воздуха (при 25 °С), %, не более | от -40 до +40 от +15 до +25 от 84 до 107 80 |
Таблица 3 - Скорость счета и контрастность
| Эле мент | Анали тиче ская линия | Энер гия линии, кэВ | Г раницы интервала энергии, кэВ | Cтандартный образец | Скорость счета, c-1, не менее | Контрастность, не менее |
| Левая | Правая |
| Mn | Ka | 5,90 | 5,79 | 6,01 | ГСО 10662-2015 VSAC11-4 | 25 | 0,6 |
| Fe | Ka | 6,40 | 6,19 | 6,60 | ГСО 10662-2015 VSAC11-4 | 100 | 2,8 |
| Cu | Ka | 8,04 | 7,86 | 8,21 | ГСО 9424-2009 VSAC2-5 | 710 | 21 |
| Zn | Ka | 8,63 | 8,48 | 8,78 | ГСО 9424-2009 VSAC2-5 | 610 | 30 |
| Pb | La | 10,54 | 10,35 | 10,75 | ГСО 10662-2015 VSAC11-4 | 40 | 2,8 |
| Zr | Ka | 15,75 | 15,53 | 16,00 | ГСО 10662-2015 VSAC11-4 | 175 | 6,0 |
| Sn | Ka | 25,19 | 24,81 | 25,58 | ГСО 10662-2015 VSAC11-4 | 1050 | 4,8 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист Руководства по эксплуатации методом компьютерной графики и на левую стенку корпуса спектрометра в виде наклейки.
Комплектность
приведена в таблице 4.
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Примечание |
| Спектрометрический блок | РА14.200.000 | |
| Карманный персональный компьютер в ударопрочной оболочке | | Покупное |
| Рукоятка c аккумуляторным отсеком | РА14.220.000 | Только для исполнения «СПЕКТРОСКАН GEO» |
| Аккумулятор Inspired Energy ND2057 | | Покупное. Только для исполнения «СПЕКТРОСКАН GEO» |
| Кабель соединительный | РА14.400.100 | |
| Стенд для настольной работы | РА14.600.000 | Только для исполнения «СПЕКТРОСКАН GEO D» |
| Внешняя аккумуляторная батарея eX-power II (20200 mAh, 75 Wh) | | Покупное. Только для исполнения «СПЕКТРОСКАН GEO D» |
| Комплект инструмента и принадлежностей | | Согласно ведомости ЗИП |
| Комплект эксплуатационных документов: | | |
| Паспорт | РА14.000.000 ПС РА14.000.000-01 ПС | «СПЕКТРОСКАН GEO» «СПЕКТРОСКАН GEO D» |
| Руководство по эксплуатации | РА14.000.000 РЭ РА14.000.000-01 РЭ | «СПЕКТРОСКАН GEO» «СПЕКТРОСКАН GEO D» |
| Руководство пользователя программы СПЕКТРОСКАН GEO для карманного персонального компьютера (КПК) | | |
| Ведомость ЗИП | РА14.000.000 ЗИ | |
| Методика поверки | МП-242-2039-2016 | |
Поверка
осуществляется по документу МП-242-2039-2016 «Спектрометры рентгенофлуоресцентные энергодисперсионные портативные СПЕКТРОСКАН GEO. Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 30.08.2016 г.
Основные средства поверки: стандартный образец состава сплавов алюминиевых ГСО 10662-2015 (индекс VSAC11-4); стандартный образец состава сплавов алюминиевых ГСО 9424-2009 (индекс VSAC2-5). Стандартный образец состава алюминия ГСО 9083-2008 (индекс VSA3-K).
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на боковую поверхность спектрометра как показано на рисунке 1.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
Технические условия ТУ 4276-009-23124704-2015.
66035-16: Методика поверки МП-242-2039-2016Скачать877.2 Кб
19164-00
