ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
СОЮЗА ССР

БЛОКИ И УСТРОЙСТВА
ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ
СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ НА ОСНОВЕ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ГОСТ 29115-91

И

32 руб. БЗ 8—91/972

здание официальное

КОМИТЕТ СТАНДАРТИЗАЦИИ И МЕТРОЛОГИИ СССР

Л’ о с к в

а


УДК 539.12.074:006.354 Групп» Ф27

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

БЛОКИ И УСТРОЙСТВА ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ

Н

ГОСТ
29115—91

А ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ДЕТЕКТОРОВ

Методы измерения основных параметров

Detector sets of gamma radiation
for spectrometry.

Methods of basic parameters measurement

ОКП 436158

Дата введения 01.01.93

Настоящий стандарт распространяется на спектрометричес­кие блоки и устройства детектирования (БД) гамма-излучения по ГОСТ 27173, выполненные на основе полупроводниковых детек­торов (ППД), и устанавливает методы измерений их основных параметров:

коэффициента преобразования;

отношения пик/комптон;

энергетического разрешения;

отношения ПШДВ/ПШПВ;

V чувствительности регистрации;

максимальной статистической загрузки;

диапазона энергий регистрируемого излучения;

интегральной нелинейности функции преобразования;

нестабильности (амплитуды сигнала во времени);

времени установления рабочего режима;

времени непрерывной работы.

Технические требования к БД по перечню параметров стан­дарта должны устанавливаться в технической документации, ут­вержденной в установленном порядке. Основные показатели наз­начения БД — по ГОСТ 27172.

Требования настоящего стандарта являются обязательными за исключением п. 2.2 и приложений 1, 2.

Издание официальное

© Издательство стандартов, 1992

  1. Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен,
    тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта СССРАППАРАТУРА И ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ

    1. При проведении измерений используют аппаратуру и сред­ства измерений, указанные в приложений 1 и 2.

    2. Измерения проводят на установке, собранной по схеме, приведенной на черт. 1. , .

Блок-схема установки и включения БД

/ — образцовый источник излучения; 2 — источник питания детекто­ра; 3 — блок детектирования; 4 — генератор; 5 — спектрометрический усилитель; 6 — осциллограф; 7 — счетчик импульсов; 8 — анализатор импульсов



Черт. 1

  1. Применяемые средства измерений и измерительный канал в целом должны иметь действующие свидетельства о государст­венной (ведомственной) поверке или метрологической аттестации.

Используемые программы машинной обработки данных изме­рений аттестуются в установленном порядке.

  1. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ И ПОДГОТОВКА К НИМ

    1. Общие положения

      1. Все измерения проводят в нормальных условиях по ГОСТ 27173.

Не допускается воздействие на БД постоянных и переменных электрических полей напряженностью выше 0,1 В/м, акустических шумов и вибраций. Уровень индустриальных радиопомех не дол­жен быть более норм, установленных «Общесоюзными нормами N 2—72—9».

  1. Рабочее напряжение, подаваемое на детектор БД, и по­стоянную времени формирования сигнала (интегрирования и диф­ференцирования при гауссовском формировании) спектрометри­ческого усилителя устанавливают, исходя из лучшего значения энергетического разрешения БД.

  2. Интегральная статистическая загрузка БД, контролируе­мая по средней частоте следования импульсов на быстром выходе спектрометрического усилителя при наборе спектра, должна быть на порядок выше скорости счета импульсов, обусловленных фо­новым излучением, но не более (1—2)-103 с ', если не указано иное.

  3. Необходимую загрузку БД обеспечивают выбором ис­точника ионизирующего излучения и расстояния от источника до БД.

  4. Геометрические условия взаимного расположения источ­ника излучения и БД определяются видом измерения.

Источники излучения из состава стандартных комплектов ОСГИ, СОСГИ располагают на расстоянии не менее 50 мм от БД соосно рабочей оси детектора (источники с радионуклидами барий-133, европий-152, торий-228 рекомендуется располагать на расстоянии не менее 90 мм от БД).

Образцовый точечный источник специального назначения (ОИСНТ) для БД с ППД типа «колодец» устанавливают на рас­стоянии 10 мм от дна колодца и соосно его оси.

Образцовый источник специального назначения в контейнере Маринелли (ОИСНМ) располагают поверх детектора БД. Исполь­зуют источники двух типоразмеров: в контейнере модели 450, со­держащем по объему (450±2) мл радиоактивного препарата, —• для БД с крышкой детектора диаметром 76,5 мм и менее и моде­ли 1000, содержащем по объему (1000±2) мл радиоактивного пре­парата,*— для БД с. крышкой детектора диаметром более 76,5 мм (приложение 3, черт. 2).

Схемы расположения источников излучения относительно БД приведены в приложении 4 (черт. 3—5).

  1. Параметры БД в зависимости от диапазона энергий ре­гистрируемого излучения нормируют:

по энергии 122,1 кэВ (источник излучения с радионуклидом кобальт-57) — на диапазон энергий до 400 кэВ;

по энергии 661,6 кэВ (источник излучения с радионуклидом цезий-137) — на диапазон энергий до 1 МэВ;

по энергии 1332,5 кэВ (источник излучения с радионуклидом кобальт-60) — на диапазон энергий до 10 МэВ.

  1. Измерения по определению диапазона и интегральной нелинейности (ИНЛ) функции преобразования проводят не ме­нее, чем в шести точках по диапазону значений регистрируемых энергий (включая точки, соответствующие значениям 0,2—0,4; 0,6—-'0,8 каждого десятикратного поддиапазона изменения энер­гий). Число точек измерения и соответствующие им значения энергий излучения указывают в стандартах или технических усло­виях, утвержденных в установленном порядке, на БД конкретных тииов.

Для БД на диапазон энергий от 50 до 6130 кэВ последователь- но измеряют энергии 6129 кэВ (источник излучения ИВГИ); 3253,. 2598, 1771, 1037 кэВ (Источник излучения с радионуклидом ко­бальт-56); 1408, 779,''344, 122 кэВ (источник излучения с радио­нуклидом европий-152); 59,5 кэВ (источник излучения с радио­нуклидом америций-241), если не оговорено иное.

  1. При определении числа каналов, необходимого для ре­гистрации спектра, исходят из того, что для регистрации спектра десятикратного диапазона изменения энергии с погрешностью измерения не более 1 % (погрешность измерения нижнего зна­чения диапазона) необходимо 1000 и более каналов.

  2. Число импульсов, зарегистрированных в канале макси­мума пика полного поглощения (ППП) измеряемой энергии, дол­жно быть не менее 2-Ю3, а число каналов в пределах полной ши­рины ППП на уровне 0,5 его высоты соответственно не менее 6.

  3. Значение характеристической энергии излучения, до­полнительно используемой для градуировки спектрометрической системы (определения ширины канала анализатора в энергетичес­ких единицах: электронвольтах или килоэлектронвольтах на канал), должно быть достаточно близким к значению энергии, выбранной для определения энергетического разрешения. Интен­сивности потоков фотонов измеряемой и дополнительно исполь­зуемой энергий не должны отличаться более, чем в 10 раз.

В случае применения источников с радионуклидами кобальт-60 и кобальт-57 по п. 2.1.6 в качестве второй дополнительной энер­гии выбирают соответственно энергии 1173,2 и 136,5 кэВ.

При калибровке тракта по источнику высокоэнергетического гамма-излучения Используют пики вылета.

    1. Измерения начинают не ранее, чем через 30 мин после подачи рабочего напряжения на детектор БД и включения всех приборов из числа задействованных в схеме измерений. При на­боре спектра — не ранее, чем через 3 мин после появления на экране осциллографа неискаженных спектрометрических импуль­сов.

    2. Вместе с результатами измерений должны приводиться сведения о типе задействованного при .измерении спектрометри­ческого усилителя, постоянной времени формирования сигнала БД и значении рабочего напряжения, подаваемого на детектор БД.

  1. Подготовка к измерениям

    1. Проверяют правильность включения и соединений аппа­ратуры, задействованной в составе установки по п. 1.2.

    2. На спектрометрическом усилителе устанавливают:

коэффициент усиления — в пределах 40—50;

постоянную времени формирования — 2 мкс;

переключатель полярности входного сигнала — в положение, соответствующее полярности выходного сигнала БД.

Регуляторы дискриминаторов верхнего и нижнего, уровней на. анализаторе устанавливают в положение 10,0 и 0,1- 0,15 делений- соответственно.

  1. Включают БД. Наблюдая по осциллографу за сигналом на выходе спектрометрического усилителя, подают на детектор БД высокое напряжение, равное начальному значению диапазона его рабочих напряжений (300—400 В для германиевых детекто­ров). При подъеме напряжения:

не должно наблюдаться подергиваний и резких изменений раз­маха шумовой дорожки;

возможно кратковременное исчезновение сигнала при резком изменении напряжения на детекторе;

появление случайных, соответствующих полярности сигнала БД импульсов на выходе усилителя, свидетельствует о том, что БД регистрирует фоновое излучение.

БД выдерживают под напряжением в течение 30 мин. На вы­ходе усилителя должен наблюдаться однородный белый шум без наводок и разрывов. В спектре шума не должно просматриваться модуляционных гармоник и высокочастотных микровозбуждений. Должны отсутствовать шум от микрофонного эффекта и мицро- пробои (небольшие импульсы противоположной основному сигна­лу полярности).

  1. Если шум стабилен и гармоники отсутствуют, увеличи­вают напряжение на детекторе БД до требуемого значения. Как и при проверке по п. 2.2.3, импульсов от микропробоев наблюдать­ся не должно.

  2. От генератора импульсов на БД подают сигнал экспо­ненциальной формы с фронтом нарастания до 50 нс, временем спада 100—300 мкс, частотой следования 100 с-1 и полярностью, обеспечивающей на выходе БД сигнал одной полярности с сигна­лом от регистрации ионизирующего излучения.

  3. На выходе усилителя по осциллографу изменением ам­плитуды импульсов генератора устанавливают сигнал 6—7 В.

  4. Наблюдая за сигналом на уровне вершины при разверт­ке 0,1 В/дел и менее, проверяют стабильность амплитуды импуль­сов от генератора. Скачков или подергиваний амплитуды импуль­сов наблюдаться не должно.

  5. Подстраивают цепь компенсации полюса нулем усили­теля.

  6. При необходимости проводят балансировку усилителя по постояному току, т. е. устанавливают напряжение смещения близким к нулю (в пределах ±20 мВ).

  7. В режиме работы анализатора на максимальное число каналов регистрируют спектр импульсов от генератора. Ампли­тудное распределение импульсов от генератора должно наблю- .даться в виде узкого пика. Гистограмма пика должна иметь сим- метричную форму, которая может быть описана плавной огибаю­щей кривой. Левостороннее распределение (затянутая левая ветвь огибающей пика — отрицательная асимметрия) свидетель­ствует о недокомпенсации сигнала по п. 2.2.8, правостороннее распределение (затянутая правая ветвь огибающей пика — поло­жительная асимметрия) — о перекомпенсации.

  8. Для более детальной проверки формы пика (при необ­ходимости) по данным набранного спектра (приложение 5, черт. 6) определяют:

  1. положение центроиды пика — по формуле

т

S XiNi

, (1)

2 IVz і=і

л

где X— интерполированный номер канала, соответствующего по­ложению на шкале анализатора центроиды пика (указы­вают с точностью до десятых долей канала);

Хі номер 1-го канала в области пика, расположенной выше его полувысоты (0,5 ААпах) (Л^тах — ОТСЧЄТ ЧИСЛЭ ИМПуЛЬ- сов, зарегистрированных в канале, соответствующем мак­симуму пика); i=l... т; (т—Г)>5',

  1. т— индексы обозначения каналов, соответствующих грани­цам размеченной области пика с левой и правой сторон;

Ni отсчет числа импульсов, зарегистрированных в Хі кана­ле, М>0,5 А^тах’,

  1. границы пика на уровне 0,1 его высоты/ с левой стороны — по формуле

у у qN max

, (^)

где Xlw интерполированный номер канала, соответствующего границе пика с левой стороны на уровне q его высоты;

Xi номер канала, соответствующего границе слева для области пика, расположенной выше ординаты qNmax, Nmax высота пика;

q коэффициент, задающий уровень по высоте пика; <? = = 0,1 для уровня, соответствующего 0,1 высоты пика; Nt, Ni-i отсчеты числа импульсов в двух соседних каналах Xz> соответственно больше И меньше qNmax', с правой стороны — по формуле ч

у у ХтqNmax

пт—/vnt+lгде т —индекс обозначения каналов, соответствующих правому склону пика, остальное — по формуле (2).

Полную ширину пика на уровне q его^высоты ДЛ^) рассчиты­вают по формуле *

^^(<7) Цд) ’ (^)

где XmW, —см. формулы (2), (3);

в частности ДХ(од>— ПШДВ, полная ширина пика на уровне 0,1 его высоты;

ДД(о,5) — ПШПВ, полная ширина пика на уровне 0,5 его высоты;

3)'коэффициент асимметрии пика х<0,1) — по формуле