СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Блок-схема современного гамма - спектрометра
1.1 Предусилитель
1.2 Блок высокого напряжения
1.3 Усилитель
1.4 Аналого-цифровой преобразователь
1.5 Система визуализации спектра
1.6 Защита
2. Назначение блоков спектрометра
3. Назначение спектрометра
4. Устройство и работа гамма - спектрометра РКГ – 01 «Алиот»
5. Технические данные
6. Меры безопасности при работе на спектрометре
7. Порядок работы на спектрометре
7.1 Измерение фона
7.2 Подготовка проб
7.3 Проведение измерения
8. Техническое обслуживание
9. Правила хранения
10. Транспортировка
11. Принцип идентификации радионуклидов по энергии
12. Спектрометрическое определение цезия – 137 в пробах
Выводы
Список используемых источников
ВВЕДЕНИЕ
РАДИОМЕТРИЯ (от лат. гadio - излучаю и греч. metreo - измеряю), регистрация с помощью радиометрических приборов излучений, испускаемых ядрами радионуклидов. Основана на различных эффектах взаимодействия излучения с веществом.
Радиометрические приборы состоят из детекторов, в которых происходит преобразование энергии излучения в электрическую или др. сигнал регистрирующих устройств. Детекторы могут быть ионизационными, сцинтилляционными, трековыми и др. (в зависимости от того, на каком из эффектов основано их действие). По агрегатному состоянию рабочего тела различают газонаполненные, жидкостные, твердотельные детекторы; по типу регистрируемого излучения - детекторы α – частиц, β - частиц, γ - квантов, нейтронов. Важная характеристика детектора - его эффективность, т.е. вероятность регистрации частиц или квантов, попадающих в чувствительный объем детектора. При регистрации у - квантов она может составлять от долей процента до 100% для сцинтилляционных детекторов с неорганическими сцинтилляторами достаточно больших размеров. Для α -частиц и высокоэнергетических β - частиц эффективность большинства современных детекторов близка к 100%. Выбор детектора для регистрации радиоактивных излучений производят на основе критерия качества (КК) (коэффициент качества критерия надежности)
При регистрации γ - квантов часто приходится выбирать между эффективностью регистрации и разрешающей способностью детектора по энергии. Так, эффективность регистрации сцинтилляционными детекторами больших размеров с неорганическими сцинтилляторами может приближаться к 100%, но разрешающая способность их сравнительно низка (7-10%). В то же время современные полупроводниковые детекторы на основе Gе обладают гораздо лучшей разрешающей способностью, но эффективность их составляет обычно доли процента. Ведутся интенсивные поиски полупроводниковых материалов для более эффективной регистрации γ- излучения. Современные радиометрические приборы позволяют автоматически выполнять измерения сотен радиоактивных препаратов по заданной программе с обработкой результатов измерений с помощью ЭВМ.[6]
Цель курсовой работы: изучить устройство и принцип работы гамма - спектрометра РКГ – 01 «Алиот ».
1. БЛОК – СХЕМА СОВРЕМЕННОГО ГАММА – СПЕКТРОМЕТРА
Спектрометр состоит из детектора, который служит для преобразования энергии гамма–квантов в электрический импульс предусилителя, усиливающего сигнал и служащего также для развязки детектора от всех остальных устройств, блока питания детектора и предусилителя, спектрометрического усилителя, формирующего сигнал нужной формы и защищающего последующие устройств от шумов малой амплитуды, отсекая их специальным дискриминатором, и аналогово–цифрового преобразователя (АЦП), измеряющего амплитуду каждого импульса и накапливающего информацию о них в памяти. Еще один блок (это может быть осциллограф или экран компьютера) служит для визуализации гистограмм пришедших импульсов. [3]
1.1 ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ
Предусилитель представляет из себя очень чувствительный усилитель с низким уровнем собственных шумов, расположенный обычно непосредственно в детекторе или рядом с ним, чтобы свести к минимуму электрические наводки в проводах. Обычно через предусилитель подается и высокое напряжение на детектор. Главная часть любого предусилителя – полевой транзистор, подключенный прямо к электродам детектора или ФЭУ. Сочетание большой чувствительности транзистора и высокого напряжения на детекторе делает его наиболее уязвимым местом всего спектрометра. Особенно это касается ППД. При скачкообразной подаче или снятии высокого напряжения на детектор полевой транзистор, как правило, выходит из строя. Вот почему снимать и подавать напряжение на детектор рекомендуется плавно, без скачков. [3]
1.2 БЛОК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Практически во всех типах детекторов используется высокое напряжение (обычно от 500В до 4000В). Чтобы обеспечить плавную подачу высокого напряжения на детектор, в современных блоках высокого напряжения предусмотрен медленный рост напряжения до установленного на регуляторе. Обычно скорость роста напряжения составляет 50-100 В/с, то же относится и снятию напряжения. Большинство блоков снабжено защитой от перегрузок, а некоторые блоки высокого класса для ППД имеют аварийное отключение при повышении температуры охлаждаемого детектора до критической (при которой детектор под напряжением выходит из строя). Блоки высокого напряжения отличаются очень высокой стабильностью, т.к. это непосредственно влияет на энергетическое разрешение детектора.[3]
1.3 УСИЛИТЕЛЬ
Спектрометрический усилитель не является обязательным элементом спектрометрического комплекса. Его не используют, если предусилитель дает сигнал необходимой амплитуды и формы. Усилитель предназначен для подготовки сигнала с предусилителя к обработке АЦП.
Усилитель имеет несколько регулировок: усиления, постоянной времени, порога дискриминатора, компенсация нуля. Все регулировки , кроме порога дискриминатора, служат для управления формой и амплитудой импульса, дискриминатор же отсекает сигналы, амплитуды которых меньше установленного порога, т.к. убирает шум, облегчая работу АЦП и уменьшая загрузку спектрометра. Регулировка постоянной времени влияет на длительность, и, в какой-то мере, на амплитуду импульса. Еще одна важная регулировка – восстановление нуля (или основной линии). Регулировка восстановления основной линии позволяет сделать импульс почти симметричным, что является благоприятным фактором для АЦП.
1.4 АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
АЦП – сложнейшая электронная система, преобразующая значение амплитуды импульса в цифровой код. АЦП имеет некоторое количество каналов или цифровых ячеек. Обычно число ячеек 1024, 4096 или 8192, т.е. кратно двум – 1024=210, 4096=212, 8192=213. Степень двойки означает разрядность АЦП. Говорят, что АЦП имеет 12 разрядов или 4096 каналов. Иногда используют обозначение 210=1К, 212=4К, 213=8К. Когда на вход АЦП приходит импульс напряжения, его амплитуда превращает в цифру, которая лежит в диапазоне от 0 до 1024 (в случае 10-ти разрядного АЦП) или то 0 до 4096 (в случае 12-ти разрядного) и т.д. После этого в канал с номером, равным этой цифре, добавляется единица. И так для всех импульсов. В итоге в канале АЦП набирается гистограмма амплитуд импульсов, которая является спектром гамма-излучения в цифровом виде. [3]
1.5 СИСТЕМЫ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СПЕКТРА
Цифровой вид спектра не слишком удобен для работы, поскольку чаще всего требуется оперативная информация о виде спектра, т.е. его графической форме. Можно, конечно, считать значение каналов и построить на бумаге график – по оси Х – номер канала, по оси V – значение в канале, но, как правило, сейчас это делается автоматически на экране осциллографа или компьютера. Такой способ представления информации позволяет рассмотреть общий вид спектра, выделить его часть и рассмотреть в подробностях, изменить вертикальный и горизонтальный масштабы и т.д.
1.6 ЗАЩИТА
Как правило, детекторы гамма- излучений помещают в специальные контейнеры, которые называют защитой.[3]
2. НАЗНАЧЕНИЕ БЛОКОВ СПЕКТРОМЕТРА
1.запись радиоактивного фона в долговременную память;
2. запись в оперативную память массы и объема пробы;
3. измерение скорости счета импульсов от пробы вещества;
4. математическая обработка информации, записанной в памяти прибора и поступающей с детекторного блока;
5. вывод на дисплей окончательных данных об удельной радиоактивности пробы по радионуклидам цезия и калия; [2]
3. НАЗНАЧЕНИЕ СПЕКТРОМЕТРА
Радиометр предназначен для измерения удельной или объемной активности (УО, ОА) гамма - излучающих нуклидов в пробах пищевых продуктов. Основное назначение - санитарно - гигиенический контроль в стационарных условиях. Радиометр найдет широкое применение для измерения УА (ОА) гамма - излучающих нуклидов в пробах почв, донных отложений, продуктах растениеводства и животноводства в районах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС. Радиометр позволяет автоматически учитывать содержание в измеряемой пробе радионуклида калия-40 и свести его влияние на точность измерения к минимуму. Диапазон регистрируемого фотонного ионизирующего излучения ( ФИИ ), КЭВ ......50-3000.В качестве датчика в радиометре могут быть использованы блоки детектирования спектрометрические типов 6931-17, 6931 -20, БДЭГ2-22, БДЭГ2-23, БДЭГ-20Р - БДЭГ-20Р7. В настоящем радиометре использованы блоки детектирования на базе кристаллов йодистого натрия, активированного таллием с размерами, мм, 40x40. Радиометр предназначен для работы и закрытых сухих отапливаемых помещениях при нормальных климатических условиях. [4]
4. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ГАММА - СПЕКТРОМЕТРА РКГ-01
Радиометр включает в себя электронный блок и детектор спектрометрический со свинцовой защитой.В основе работы блоков детектирования лежит принцип преобразования энергетических потерь гамма - квантов в чувствительном объеме сцинтилляционного детектора.Блоки детектирования спектрометрические типа БДЭГ преобразуют поглощенную в чувствительном объеме детектора энергию гамма - квантов ФИИ в электрические импульсы пропорциональной амплитуды.Блоки детектирования включают: