ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР
БЛОКИ И УСТРОЙСТВА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
И
5 коп. БЗ 12—88/870
здание официальноеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ
Москв
а
У
Группа Ф27
ДК 539.12.074:006.354ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Б
ГОСТ
27961—88
Методы испытаний
Detector sets of X-radiation ' for spectrometry. Test methods
ОКСТУ 43 6158
Срок действия с 01.01.90 до 01.01.95
Несоблюдение стандарта преследуется По закону
Настоящий стандарт распространяется на спектрометрические блоки и устройства детектирования рентгеновского излучения на основе полупроводниковых детекторов (далее — блоки и устройства детектирования), предназначенные для преобразования энергии ионизирующих излучений в диапазоне от 1 до 200 кэВ в выходной нормированный электрический сигнал, содержащий информацию о энергии ионизирующих частиц и (или) энергетическом распределении ионизирующего излучения в форме, удобной для ее передачи последующим функциональным блокам измерительных систем, установок и приборов, и устанавливает методы испытаний по основным и дополнительным параметрам в соответствии с ГОСТ 27172 и ГОСТ 27173.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Все испытания необходимо проводить гари нормальных условиях в соответствии с ГОСТ 27173, если другие условия не установлены в нормативно-технической документации на блоки и устройства детектирования конкретного типа.
При проведении испытаний необходимо соблюдать требования безопасности по ГОСТ Г2.3.О19, ГОСТ 27173, «Основных санитарных правил» (ОСП 72/87) и «Норм радиационной безопасности» (НРБ-76).
П
Издание официальное
★
ерепечатка воспрещена© Издательство стандартов, 1989Последовательность испытаний параметров блоков и устройств детектирования может быть произвольной.
Испытания необходимо проводить по истечении времени установления рабочего режима для комплекта используемой аппаратуры, в то|м числе и испытуемого блока или устройства детектирования.
Тр ебо в а и и я к аппаратуре и средствам измерения
Многоканальный анализатор амплитуд импульсов должен иметь: число каналов не менее 4000, интегральную нелинейность не более 0,1%. устройства вывода, хранения и обработки информации.
- Аналоговый процессор или основной усилитель-формирователь импульсов должен обеспечивать компенсацию полюса нулем, восстановление постоянной составляющей, режектирование наложенных импульсов, возможность счета входных импульсов, амплитуду выходного сигнала 10 В с возможностью регулировки его в диапазоне от 0 до 10 В, интегральную нелинейность не хуже 0,05%, быстродействие не менее 1,5- Ю5 имп/с.
Источник питания детектора — по ГОСТ 18230; источник питания предусилителя должен обеспечивать напряжение питания от источника постоянного тока ±6 В; ±12 В; ±24 В при напряжении пульсаций не более 10 мВ при токе нагрузки 100 мА.
Генератор импульсов должен обеспечивать подачу импульсов экспоненциальной формы с частотой следования от 50 до 1000 Гц; временем нарастания не более 20 нс; временем спа^а, регулируемым в диапазоне от 50 до 1000 мкс; плавной регулировкой амплитуды от 0 до 10 В и временной нестабильностью амплитуды не хуже 10-3%; интегральной нелинейностью не более 0,02%.
Осциллограф должен Обеспечивать измерение временных интервалов от 5 нс, амплитуд импульсов от 0 до 20 В.
Частотомер должен обеспечивать измерение стандартных сигналов амплитудой не менее 0,3 В и длительностью не более 0,05 мкс в диапазоне частот от 10 Гц до -100 МГц. Источники ионизирующих излучений должны быть аттестованы с погрешностью не более 5%.
Применять аппаратуру и средства измерений следует в соответствии с прилагаемыми к ним описаниями и действующими правилами безопасности.
Допускается применять аппаратуру и средства измерений более высокого класса.
Применяемые средства измерений должны иметь действующие свидетельства или поверительные клейма (отметки в формулярах) о метрологической аттестации или государственной (ведомственной) поверке в соответствии с ГОСТ 8.513 и ГОСТ 8,326.Испытания основных и дополнительных параметров блоков и устройств детектирования на основе кремния и германия следует проводить по энергиям и с использованием источников ионизирующих излучений (ИИИ), указанных в разд. 2 и 3 настоящего стандарта.
Для блоков и устройств детектирования на основе теллурида кадмия (арсенида галлия, иодида ртути, алмаза и других полупроводниковых материалов) энергии ИИИ, по которым проводят испытания, и требования к аппаратуре должны быть приведены в стандартах и (или) технических условиях (ТУ) на блоки и устройства детектирования конкретного типа.
Подготовка аппаратуры и средств измерений к и-с пытаниям
Аппаратуру и средства измерений для проведения испытаний по основным и дополнительным параметрам блоков и устройств детектирования включают по схеме, приведенной на черт. 1.
ИИИ — источник ионизирующих излучений; БД(УД) — испытуемый блок или устройство детектирования; ИППД-нс- точник питания детектора; ИПУ — источник питания предусилителя; АП—аналоговый процессор; ГИ — генератор импульсов; ПП — пересчетный прибор; О — осциллограф; АЙ — многоканальный амплитудный анализатор импульсов
Черт, І
Настройку и проверку используемых приборов проводят в соответствии с нормативно-технической документацией.МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ПО ОСНОВНЫМ ПАРАМЕТРАМ
Метод измерения энергетического разрешения
1. Требования к аппаратуре и средствам измерений — по п. 1.5.
Требования к подготовке испытаний
Подготовка аппаратуры и средств измерений к испытаниям — по п. 1.6.
Электрические режимы на испытуемом блоке или устройстве детектирования устанавливают в соответствии с нормативно-технической документацией. Проверяют при помощи осциллографа шумовую дорожку с выхода предусилителя на отсутствие засветок и наводок со стороны электромагнитных и других помех.
Перед входным окном блока или устройства детектирования следует установить ИИИ, который выбирают в зависимости от блока или устройства детектирования конкретного типа, причем интегральная статистическая загрузка должна быть не более 103 с-1, что достигается выбором активности используемого источника и расстоянием от источника до центра чувствительной поверхности детектора. Контроль выходной загрузки проводят при помощи переочетного прибора.
2Л.2.4. Для блока или устройства детектирования на основе кремниевого детектора используют ИИИ из радионуклидов железо-55 и америций-241 и проводят измерение энергетического разрешения по энергиям 5,9 и 59,6 кэВ соответственно.
Для блока и устройства детектирования на основе особо чистого германия используют ИИИ из радионуклидов желе- > 30-55 и кОбальт-57 и проводят измерение энергетического разрешения по энергиям 5,9 и 122 кэВ соответственно.
Проводят регулировку и подстройку вспомогательных органов управления аналогового процессора (компенсацию полюса нулем, подстройку порога и выбор усиления, установку нулевого потенциала на выходе и др.).
При проведении испытаний необходимо экспериментально установить постоянные времени формирования импульса аналогового процессора для получения минимального значения энергетического разрешения, если значения этих постоянных или условия их выбора не приведены в эксплуатационных документах.
.2.1.3. Проведение испытаний
Набор и регистрацию спектра амплитудного распределения импульсов проводят при помощи анализатора, при этом устанавливают такой режим, чтобы ширина пика на его полувысоте была не менее 10 каналов. Число импульсов в максимуме' пика должно быть не менее 2-Ю3.
Для определения ширины канала в энергетических единицах используют вторую моноэнергетическую линию от того же или другого источника ионизирующего излучения.
Энергетическое разрешение (п), эВ, рассчитывают по фоірмуле
^ = ДпЛГ, (1)
где Ап — ширина пика полного поглощения моноэнергетической линии на его полувысоте, канал;
К—значение энергетической ширины канала, эВ/канал
Значение энергетической ширины канала определяют по формуле
К= (2)
■ Пз—П'
тле Ei, Е2— значения энергии соответствующих пиков полного поглощения, кэВ;
Пі, п2—номера каналов, соответствующие положениям центроид пиков с энергиями Ei и Е2.
Для повышения точности измерения, если пик полного поглощения моноэнергетической линии расположен на распределении фонового излучения, необходимо провести вычитание фоновых отсчетов пика амплитудного спектра. Вычитание фона не проводят, если его отсчеты в каналах не превышают 2% числа отсчетов в канале максимума пика.
Положение центроиды пика (п,) канала определяют по средневзвешенному значению в соответствии с формулой
m
2 Ai-tii
<3>
Jm ’
2 Al
1=1
где Aj— отсчет в канале;
П{—номер канала.
При определении центроиды выбирают симметричную часть пика, лежащую выше его полувысоты.
Определение ширины пика на его полувысоте проводят после операции вычитания фонового распределения методом линейной интерполяции. Для этого на полувысоте пика проводят прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с предполагаемой огибающей линией. На левом склоне надодят две точки спектра, лежащие ниже и выше полувысоты, т. е. канал пк с чис-
л
ом отсчетов Ак и канал nK+i с числом отсчетов'Лк+ь Аналогичную операцию выполняют на правом склоне пика и определяют канал п/ с числом отсчетов Аг и канал n,i+i с числом отсчетов А/+1. После этого вычисляют ширину на полувысоте пика по формуле ■^тах / ^тах
+ ! . / Лк + 1—
где Атах — значение максимального отсчета в пике.
Значение энергетического разрешения вычисляют по формуле (1), используя данные, полученные в пп. 2.1.3.4 и 2.1.3.7. Блок или устройство детектирования считают выдержавшим испытание, если значение его энергетического разрешения лежит в пределах норм, установленных в стандартах и (или) технических условиях (ТУ) на блоки и устройства детектирования конкретного типа.
Метод измерения чувствительности регистрации и проверки диапазона энергий измеряемого рентгеновского излучения
Требования к аппаратуре и средствам измерения — по п. 1.5.
Требования к подготовке испытаний
Подготовка аппаратуры и средств измерений к испытаниям — по п. 1.6.
22:2.2. При выполнении измерений статистическая загрузка блока или устройства детектирования должна быть не более 1(Яс-1.
Измерение чувствительности регистрации проводят в диапазоне Энергий измеряемого рентгеновского излучения, определенного для блока или устройства детектирования конкретного типа, в зависимости от материала используемого детектора.
Для блоков и устройств детектирования на основе кремниевых детекторов проводят измерение чувствительности- по энергиям 1,74 или 1,012; 5,9; 59,6 кэВ с использованием НИИ из радионуклидов железо-55, америций-241 и набора стандартных образцовых источников рентгеновского излучения (СОИРЙ-1).
Для блоков и устройств детектирования на основе особо чистого германия проводят измерение чувствительности регистрации по энергиям 5,9; 59,6; 122 кэВ .с использованием ИИИ из радионуклидов железо-55, америций-241 и кобальт-57. -
Перед входным окном блока или устройства детектирования необходимо установить ИИИ на расстоянии не менее десяти диаметров площади чувствительной поверхности полупроводникового детектора (ППД) при использовании ИИИ из ра- дионуклцдов железо-55, америций-241 и кобальт-57. В случае применения ИИИ из набора СОИРИ-1 его устанавливают непосредственно перед входным окном на крышку блока или устройства детектирования. При этом коллиматор источника выбирают таким, чтобы все кванты излучения попадали в чувствительную поверхность детектора, при смене мишеней положение коллиматора должно быть неизменным.
Проведение, испытаний
Проводят набор и регистрацию пика полного поглощения за фиксированное время с учетом «мертвого времени», при этом число импульсов в пике должно быть не менее ГО4.
Проводят вычитание энергии фона под пиком зарегистрированной энергии.
Проводят расчет чувствительности регистрации (S), мм2, по формуле
5—‘ (5) 7Wexp(--^-)
где As — сумма зарегистрированных импульсов в пике полного поглощения за вычетом фонового распределения;
R—расстояние от Источника до чувствительной поверхности детектора, мм;
Т — время набора, с;
N — поток квантов излучения, испускаемый источником в телесном угле 4 л, с-1;
