УСИЛИТЕЛЬ

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:

Ø  узел включения фотоэлектронного умножителя (ФЗУ), обеспечивающий поддержание потенциалов определенной величины на электродах;

Ø  узел предусилителя - зарядочувствительный двухкаскадныи усилитель, выполненный на операционном усилителе КР544УД2А, охваченный глубокой, отрицательной обратной связью, стабилизирующей параметры схемы, эмиттерный повторитель на выходе усилителя обеспечивает согласование с нагрузкой (кабель типа РК)

Питание блока детектирования осуществляется от блока питания электронного блока, на выходе блока детектирования формируются импульсы с амплитудой, пропорциональной энергии попадающих в детектор гамма - квантов. Анализ амплитудного распределения импульсов позволяет с определенной достоверностью судить об энергетическом распределении гамма - квантов, взаимодействующих с детектором, и однозначно определять активность радионуклидов в пробе. Радиометр - двухканальный. Один канал (цезия) настроен на энергию в диапазоне 150-900 КЭВ, второй (калия) на энергию в диапазоне 900- 1600 КЭВ. Исследования проб продуктов питания и других объектов из районов, подвергшихся радиоактивному загрязнению позволили установить, что основной вклад в активность вносят радионуклиды цезия-134, цезия-137 и стронция - 90, присутствие природного радионуклида калия - 40 и значительный разброс его содержания в пробах затрудняет проведение анализа. Присутствие в пробах стронция-90 не сказывается на точности определения гамма - излучающих нуклидов, так как этот радионуклид - чистый бета-излучатель.

Высокие требования к спектрометрическому тракту, к усилителям и дискриминатору блока электронного обусловлены необходимостью выдачи стабильных показаний за время непрерывной работы и значительным временем измерения на верхнем пределе диапазона измерений (порядка 2000 с), они обеспечиваются системой обратной связи по физическому реперу-америцию- 241 (59, 537 КЭВ). Система обратной связи поддерживает на постоянном уровне амплитуду импульсов, соответствующих гамма - квантам, изменяя питающее ФЗУ высокое напряжение, стабилизируя тем самым энергетическое соотношение по цезиевому и калиевому каналам.

После выделения и разделения импульсов по каналам, они поступают в контроллер, входящий в состав блока электронного и обеспечивающий необходимые вычисления с учетом геометрии кристалла, спектрального распределения ФИИ, активности радионуклида калия-40 в пробе, веса пробы и времени экспозиции. Контроллер также обеспечивает обработку сигналов, поступающих от органов управления радиометра, и управляет элементами индикации. Текущее значение удельной активности смеси радионуклидов цезия-134 и цезия-137 в пробе и статистическая погрешность измерений отображаются на цифровом индикаторе в основных единицах БК/кг. [5]