Блоки и устройства детектирования гамма-излучения спектрометрические на основе полупроводниковых детекторов. Методы измерения основных параметров

. Л

где Х(<7) — значение коэффициента асимметрии пика на уровне q его высоты; q = 0,1;

л

X, X_mW) — см. формулы (1), (2), (3).

Коэффициент асимметрии пика должен быть в пределах 0,9— 1,0. -

При форме пика, близкой к симметричной, асимметрию пика допускается рассчитывать относительно линии максимума пика (моды пика). _х

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

   1. Метод измерения коэффициента преобразования

      1. Требуемый по п. 2.1.6 источник излучения (далее, если не оговорено иное, — источник излучения, с радионуклидом ко­бальт-60) из состава стандартных комплектов ОСГИ устанавли­вают с помощью дистанцерного устройства на соответствующем условиям по пп. 2.1.3, 2.1.5 расстоянии от БД.

''3.1.2. Усиление спектрометрического усилителя регулируют так, чтобы ППП измеряемой по п. 2.1.6 энергии соответствовал по ширине требованиям п. 2.1.9. Проводят подстройку цепи kom-v пенсации полюса нулем усилителя. Напряжение на детекторе БД и постоянную времени формирования усилителя устанавливают до начала измерений в соответствии с сопроводительными дан­ными на БД или требованиям п. 2.1.2.

(б>

где А — амплитуда импульса (по данным п. 3.1.6), мВ;

Е — значение измеряемой энергии излучения (по данным паспорта или свидетельства об аттестации на источник), МэВ. '

t 3.2. Метод измерения отношения пик/комптон

для участка слева от ППП

л?_/+4= ~ ; (7>

для участка справа от ППП

т-)-8
S N_i

N_m+i= , ₍₈>

где Nt — отсчет числа импульсов, зарегистрированных в Xi кана­ле, имп; 1 = 1... (1 + 8) для участка спектра слева от ППП; i=tn... (m + 8) для участка спектра справа от ППП.

Через точки, определенные по пп. 3.2.3, 3.2.4, проводят прямую линию, аппроксимирующую границу фонового пьедеста­ла. /Значение фона в Xi кана'ле может быть определено графически (см. приложение 5, черт. 7) или по формуле

, -г, ('gNl+4)^m,п»

Y Y ’

^to Ф A_m—Л(

где 1g — интерполированное значение логарифма числа им­пульсов в Xi канале под ППП.

Вычитания фона не проводят, если число импульсов, обуслов­ленных фоном в каждом из каналов, не превышает 2 % числа им­пульсов в канале максимума ППП.

Фон допускается вычитать в линейном масштабе без преобра­зования по п. 3.2.4. В этом случае значение фона в Xi канале оп­ределяют:

при представлении линии фона в виде плавной ступеньки —- по формуле

М_ф=ДГ_/+4- -%- W₊4

где А — полная площадь размеченной по пп. 3.2.2—3.2.4 зоны спектра (определяется суммированием числа импульсов,, зарегистрированных в каналах), имп.;

At—і-я частичная площадь размеченной зоны спектра, имп.;

Ai== 2 Ni; t=(/-(-4)...(m4-4);

-J=U+4>

при линейном интерполировании — по формуле

Х

(И)

‘Ф “ ⁴

Если средние арифметические значения ординат участков спек­тра, размеченных по п. 3.2.2, в пределах статистической погреш­ности применю одинаковы (постоянный фон под пиком), линию фона по п. 3.2.5 проводят параллельно оси абсцисс. В этом слу­чае N і =Ni—Мф.

Вид интерполяции для определения должен соответство­вать указанному в НТД на БД.

® 3.2.7. После получения пиков спектра с исключенным фоновым распределением по формуле (1) определяют положение их цент­роиды. }

</= -л^£а" 7— ’ ' ⁽¹²>

^ХЕ~

где Е], Е₂— значения энергий излучения, используемых для, ка­либровки тракта измерений (по данным свидетель- ' ства об аттестации на источник), кэВ: для источника излучения с радионуклидом кобальт-60 Еі = = 1173,21 кэВ, Е,= 1332,47 кэВ);

л л

Х_(Ег), X_(£1) — номера каналов, соответствующие положениям цен­троид ППП с энергиями Ei и Е₂ (по данным п. 3.2.7).

Для измерений по п. 3.2 допускается ширину канала опреде­лять, исходя из соответствия максимумов ППП измеряемым энер­гиям. — . _

Среднее значение ординаты этого участка спектра вычисляют по формуле т

где N_k— среднее арифметическое значение отсчетов числа им­пульсов в каналах участка' спектра, соответствующего комптоновскому распределению, имп.;

■— отсчет числа импульсов, зарегистрированных в Xi кана­ле, имп.; i = l. . . т;

Xi, Х_т— номера каналов, соответствующих границам слева и справа наиболее плоской части профиля выбранного участка спектра; (т—/)>10.

р N^ , (14)

Nk

где Nmax — отсчет числа импульсов в канале максимума ППП, соответствующего измеряемой энергии (по данном п. 3.2.6), имп.; '

N_k— см. формулу (13). ■ .

По методике пп. 3.2.2—3.2.8 находят положение центроид ППП и ширину канала.

r_t=d- АХ(о,5), (15J

где d — значение энергетической ширины канала (по данным п. 3.3.1), кэВ/канал;

ДХ₍₀,5) — ПШПВ ППП измеряемой энергии (по данным п. 3.3.2).

При измерении энергетического разрешения БД с ППД типа «колодец» положение источника излучения должно соответство,- вать схеме, приведенной в приложении 4, черт. 4 (см. п. 2.1.5).

- 3.4.2. По методике, изложенной в пп. 3.2.2—3.2.6 строят гисто­грамму ППП, соответствующего энергии 1332,5 кэВ (или другой выбраннор для измерения энергетического разрешения БД) с ис­ключенным фоновым распределением.

ПШДВ = 1,85 ПШПВ для чисто гауссовского распределения.

Число импульсов, зарегистрированных в канале максимума ППП измеряемой энергии, должно быть не менее 10⁴

.Живое время Набора Спектра Т_ж может быть определено по формуле

Т =Т (1— *^{м о}™ (17)

гДе 7„ —полное время набора спектра (измеряется по секундо­меру или таймером анализатора), с;

4«.отн — относительная доля-мертвого йремени измерения (по­правочный коэффициент для учета потерь счета); опре­деляют методом внешнего генератора или подобия спек­тров при малой и большой загрузке перед измерениями, %.

В случае использования генератора импульсов мертвое время спектрометрического тракта определяют по методике:

одновременно с потоком излучения от источника регистрируют сигнал от генератора по п. 2.2.5;

амплитуду импульсов генератора регулируют так, чтобы спек- тральйый пик от генератора регистрировался на шкале анализа­тора на -10—15 % по энергетическому эквиваленту дальше ППП измеряемой энергии;

на анализаторе устанавливают время экспозиции 10³ с; набирают спектр входных импульсов БД;

определяют число импульсов, зарегистрированное в пике ам­плитудного распределения от генератора, по формуле

(18)

где AG_r — Отсчет импульсов в X, канале пика за вычетом фона, 'йміп.;

вычисляют мертвое время спектрометрического тракта по фор­муле

Jm.otk = (1- „-4-) -10Q, (19)

' ”г ' ■* Э '

где Лг — число импульсов, зарегистрированное в пике амплитуд­ного распределения от генератора;

п_г — частота следования импульсов генератора, с^-1; _л_г=1.00с-’;

Т_э— время экспозиции, с; Т₃= 10³ с.

Мертвое время можно не учитывать, если цно не превышает 1%.

Фон под пиком не вычитают, если он не превышает 5 % сум­марного числа импульсов в ППП.

S= .Q.(K hr)’, (20)

где Лп — по данным п. 3.5.1.2, имп.;

Т_ж— по данным п. 3.5.1.1, с;

/ — значение внешнего излучения (интенсивности выхода фо­тонов излучения) источника в телесный угол Q для из­меряемой энергии на день проводилщх измерений, с~1 (расчет см. ниже);

Q— телесный угол (2л или 4л — по данным, свидетельства об аттестации на источник излучения), ср;

R — расстояние от источника излучения до БД, мм; 7? = 250 мм;

г — расстояние от чувствительной поверхности ППД до на­ружной поверхности крышки БД (по данным паспорта на БД), мм.

Эффективность регистрации может быть определена по фор­муле

-7- - (²¹⁾

где S — по формуле (20);

F — площадь чувствительной поверхности детектора БД, мм².

Примечание. Для БД с детектором коаксиальной геометрии опреде­ляют эффективность регистрации, %, относительно сцинтилляционного кристал­ла NaJ(TZ) диаметром 75 и высотой 75 мм, умножая значение чувствительности регистрации S, мм², определенной для энергии 1333,5 кэВ, на коэффициент 0,106.

Значение внешнего излучения J рассчитывают по формуле

, , I 0,693-Z _/ооч

J=J₀-exp '_г , (22)

⁷ 1/2 ]

где J_o— значение внешнего излучения источника в телесный угол⁴ 2л или 4л ср на дату аттестации (по данным свидетель­ства об аттестации на источник, рассчитывается как про­изведение активности радионуклида и абсолютной ин­тенсивности выхода фотонов измеряемой энергии Е, ис­пускаемых при распаде радионуклида), с^-1;

I —цремя,'прошедшее после аттестации источника, сут;

71/2 — период полураспада радионуклида источника излучения, сут.

Из-за относительно высокой чувствительности регистрации в БД с «колодцем» более заметно, чем для геометрических форм, при которых источник излучения располагают вне .детектора, про­является эффект каскадного суммирования энергий фотонов, в результате чего в спектре появляется пик наложений. При исполь­зовании источника с радионуклидом кобальт-60 (энергии фото­нов излучения 1173,2 и 1332,5 кэВ) в спектре амплитуд будет регистрироваться пик с энергией 2505,7 кэВ. Число фотонов изме­ряемой энергии, прореагировавших с материалом детектора БД, будет определяться суммой числа импульсов, зарегистрированных в ППП измеряемой энергии Л_п и пике наложений A_s (суммарном пике)'.