Радиометры-спектрометры универсальные портативные МКС-А

Назначение

Радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А» (далее по тексту - радиометры) включают в себя две модификации: МКС-А02 и МКС-А03 с различными вариантами исполнения

Радиометры предназначены: для поиска (обнаружение, локализация) радиоактивных материалов; измерения количественных характеристик ядерных излучений по альфа-, бета-, гамма- и нейтронному каналам, для идентификации гамма-излучающих радионуклидов путем обработки гамма-спектров; для хранения измеренных гамма-спектров для их возможной обработки на компьютере. Радиометры позволяет проводить измерения плотности потока альфа-, бета излучения, мощности амбиентного эквивалента дозы гамма- и нейтронного излучения.

Описание

В основу работы радиометров по гамма-каналу положен принцип преобразования энергии гамма-квантов в чувствительном объеме сцинтилляционного детектора в электрические импульсы пропорциональной амплитуды с последующей их регистрацией и анализом многоканальным амплитудным анализатором. Гамма-спектр является исходной информацией для идентификации гамма-излучающих радионуклидов, а также для расчета мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения. Радиометры также могут иметь два встроенных детектора на 3Не-трубках для регистрации нейтронного излучения и внешний полупроводниковый детектор для регистрации альфа и бета излучения.

Радиометры предназначены для эксплуатации в лабораторных и полевых условиях. Условия эксплуатации радиометра соответствуют группе В2а ГОСТ 27451-87 с расширением диапазона в сторону низких температур до минус 20 оС, относительной влажности до 95 % при температуре окружающего воздуха 35 оС. По устойчивости к воздействию вибрации радиометры соответствуют группе исполнения L3 ГОСТ 27451-87.

Радиометры выпускаются в различных исполнениях. Обозначения радиометров в соот-

ветствии с вариантами исполнения приведены в таблице 1. Таблица 1

Примечание - Возможна комплектация радиометра блоком детектирования нейтронного излучения БДН-06М с дополнением к условному обозначению радиометра буквы «Н», например: «МКС-А02-1Н,      МКС-А03-1Н» и т.д.

Гамма-канал состоит из сцинтилляционного детектора, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), усилителя-формирователя, управляемого высоковольтного преобразователя, светодиодной системы стабилизации. Сцинтилляционный детектор выполнен на основе кристалла NaI(Tl). Световые вспышки, образующиеся в кристалле при прохождении ядерного излучения, регистрируются ФЭУ, усиливаются, формируются и подаются на вход амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП). АЦП взаимодействует с микропроцессорной системой, в энергонезависимой памяти которой формируется спектр регистрируемого излучения.

Стабилизация гамма-канала осуществляется по реперному пику, образующемуся в гамма-спектре при засветке ФЭУ световыми импульсами от специального светодиода.

Нейтронный канал содержит два детектора в виде трубок с газом He-3 под давлением 8 атмосфер, помещенных в замедлитель из полиэтилена. Один из детекторов закрыт экраном из кадмия. Детекторы работают в пропорциональном режиме. Сигналы с детекторов отдельно усиливаются, дискриминируются и поступают на счетчики микропроцессора. В радиометрах предусмотрена возможность подключения внешнего детектора нейтронного излучения.

Предусмотрена работа радиометра в трех основных режимах: спектрометрическом, поисковом и радиометрическом.

В спектрометрическом режиме радиометры позволяют осуществлять накопление гамма-спектров, выводить полученные спектры на жидкокристаллический дисплей, выполнять энергетическую калибровку, идентификацию изотопов и другие функции по обработке спектров предусмотренные программой, занесенной в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

В поисковом режиме радиометры фиксируют превышение скорости счета в заданных энергетических диапазонах гамма- спектра, а также по нейтронному каналу над соответствующими фоновыми значениями с учетом статистической значимости получаемых величин. Превышение индицируется на жидкокристаллическом дисплее, подтверждается светодиодным индикатором и звуковым сигналом.

В радиометрическом режиме производится подсчет мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения с помощью программы пересчета спектр-доза, хранящейся в ПЗУ прибора. Подсчет плотности потока и МАЭД нейтронного излучения производится микроконтроллером прибора путем деления набранной за определенное время счетной информации на соответствующие калибровочные коэффициенты. Для определения величин плотностей потоков альфа- и бета-излучения используется детектор БДС-АБ2. Разделение альфа- и бета каналов производится путем амплитудной дискриминации и по форме импульса. Подсчет плотностей потоков альфа- и бета- излучения производится путем обработки спектра, накопленного от детектора при помощи программы пересчета, хранящейся в ПЗУ прибора путем умножения интегрального счета по соответствующему каналу на калибровочные коэффициенты, хранящиеся в энергонезависимой памяти прибора.

Через стандартный последовательный порт RS-232 возможен обмен данными с компьютером и управление радиометром.

Питание радиометра производится как от встроенных аккумуляторов, так и от сети переменного тока (110...240 В, 50...60 Гц) через прилагаемый адаптер. Этот же адаптер используется для зарядки аккумуляторов.

Внешний вид радиометра в максимальной комплектации и места опломбирования представлены на рисунке 1.

Блок радиометра МКС-А03

Блок БДН-06М

Пломба

Блок БДС-АБ2

Устройство зарядки и калибровки

Пломба

Рисунок 1 - Внешний вид радиометра

Программное обеспечение

Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) приведены в таблице 2.

Таблица 2

При комплектации ПО с номером версии выше указанного в таблице 2 в сопроводительной документации должны быть указаны идентификационные данные ПО для последующего метрологического обслуживания.

Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р50.2.077-2014 - высокий.

Технические характеристики

Радиометр должен обеспечивать измерение характеристик, приведенных в таблице 3.

Таблица 3

Примечание - Знаком “+” отмечены характеристики, измеряемые радиометром в данном исполнении. Знаком “ - ” отмечены характеристики, не измеряемые радиометром в данном исполнении.

Диапазон измерения, диапазон энергий и предельные значения основной относитель-

ной погрешности радиометров для каждого вида ионизирующего излучения должны соответствовать значениям, приведенным в таблице 4.

Таблица 4

Примечание:

1) Н X (10) - измеренное значение МАЭД в мкЗв/ч

2) При измерении по Pu-a-Be источнику

В режиме спектрометра радиометры позволяют получать статистическое распределение зарегистрированных гамма-квантов в энергетическом диапазоне (спектр) и проводить идентификацию гамма-излучающих радионуклидов в соответствии с хранящейся во внутренней памяти библиотекой радионуклидов, которая может редактироваться и записываться в прибор через. внешний IBM-совместимый компьютер.

Значения минимальных обнаруживаемых радиометром активностей источников гамма-излучения в поисковом режиме с вероятностью 0,5 при доверительной вероятности 95 %, при интенсивности фона не более 25 мкР/ч., на расстоянии 0,2 м, при движении прибора со скоростью (0,5+0,05) м/c, должен соответствовать данным, указанным в таблице 5.

Таблица 5

Значение минимально обнаруживаемого радиометрами (кроме радиометров со встро-

енным нейтронным детектором в экспортном исполнении) потока нейтронов от источника нейтронного излучения Cf-252 в поисковом режиме, с вероятностью 0,5 при доверительной вероятности 95 % на расстоянии 0,2 м за время экспозиции 1 с составляет не более (2x104+20%) с-1.

Значение минимально обнаруживаемого радиометрами со встроенным нейтронным детектором в экспортном исполнении (МКС-А03-1Е, МКС-А03-3Е) потока нейтронов от источника нейтронного излучения Cf-252 в поисковом режиме, с вероятностью 0,9 при доверительной вероятности 95 % на расстоянии 0,2 м за время экспозиции 5с составляет      не бо

лее (2x104+30%) с-1.

Радиометры с детектором БДН-06М должны иметь чувствительность к нейтронному излучению не менее 0,4 (имп/с)/(мкЗв/ч). Энергетическая зависимость чувствительности для набора типовых спектров (спектр Ри-а-Ве, 252Cf, спектры этих источников, размещенных в контейнере-коллиматоре установки УКПН-1М, спектры рассеянного в помещении излучения радионуклидных источников) не должна превышать значение ±40 %.

Частота ложных срабатываний радиометров в режиме «Поиск / м. дозы»- не более одного ложного срабатывания:

- за 1 мин непрерывной работы радиометров по гамма-каналу;

- за 10 минут непрерывной работы радиометров по нейтронному каналу;

- за 1 час непрерывной работы по нейтронному каналу для радиометров с встроенным нейтронным детектором в экспортном исполнении.

Относительное энергетическое разрешение радиометра-спектрометра по линии гам-

ма-излучения с энергией 662 кэВ (Cs-137), %, не более

Диапазон регистрируемых энергий гамма спектра, МэВ                от 0,050 до 3

Интегральная нелинейность спектрометра, %

Максимальная входная статистическая загрузка по гамма каналу, имп/c, не более

Число каналов АЦП

Количество сохраняемых 1024-канальных спектров, не менее

Температурная нестабильность характеристики преобразования, не более, %/°C 0,1 Время непрерывной работы от встроенных аккумуляторов, ч, не менее

Время установления рабочего режима:

- при работе в режиме идентификации, мин, не более

- при работе в остальных режимах, мин, не более

Диапазон рабочих температур, °С                          от минус 20 до плюс 50

Потребляемая мощность от сети, В-А, не более

Средняя наработка на отказ, ч, не менее                                      10 000

Габаритные размеры МКС-А и масса составных частей приведены в таблице 6.

Таблица 6

Знак утверждения типа

Знак утверждения типа наносится графически или специальным штемпелем на титульные листы эксплуатационной документации и методом сеткографии или путем наклеивания шильдика на корпус радиометра.

Комплектность

В комплект поставки радиометра (согласно вариантов исполнения) входят устройства, изделия и эксплуатационная документация, указанные в таблице 7.

Таблица 7

Примечание:

11) Блок детектирования БДН-06М входит в комплект поставки радиометров с условными обозначениями согласно примечанию к таблице 1.

22) Устройство калибровочное ДЦКИ.418234.001 поставляется по согласованию с заказчиком в соответствии с картой заказа или договором на поставку.

3 Для работы внешнего программного обеспечения требуется PC-совместимый компьютер, оснащенный стандартным последовательным портом. Операционная система: WINDOWS-98/ME/2000/XP

Поверка

осуществляется в соответствии с документом МП 17406-10 «Радиометр-спектрометр универсальный портативный МКС-А. Методика поверки», согласованным ГЦИ СИ ФГУ «Менделеевский ЦСМ» в октябре 2010 года.

Основное поверочное оборудование:

- набор образцовых спектрометрических гамма-источников (ОСГИ-3);

- альфа-источники типа 6П9, рабочие эталоны 2 разряда, плотность потока альфа-частиц в диапазоне от 1 до 5* 103 см-2 мин -1 ;

- бета-источники типа 6СО, рабочие эталоны 2 разряда, плотность бета-частиц в диапазоне от 2 см-2 мин -1 до 5*103 см-2 мин -1;

- установка типа УПГД, рабочий эталон 2 разряда, гамма-источники создающие на расстоянии 1 м мощность эквивалентной дозы от 0,3 до 1*10 4 мкЗв/ч;

- установка типа УКПН, рабочий эталон 2 разряда, создающий в широком пучке на расстоянии 1 м мощность эквивалентной дозы до 104мкЗв/ч.

Сведения о методах измерений

Сведения о методиках/методах измерений изложены в разделе 3 «Использование радиометра» руководств по эксплуатации ДЦКИ.411168.002 РЭ и ДЦКИ. 411168.009 РЭ.

Нормативные документы

1 ГОСТ 8.033-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений активности радионуклидов, потока и плотности потока альфа-, бета-частиц и фотонов радионуклидных источников.

2 ГОСТ 8.070-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений поглощенной и эквивалентной доз и мощности поглощенной и эквивалентной доз фотонного и электронного излучений.

3 ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия.

4 ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

5 ГОСТ 26874-86 Спектрометры энергий ионизирующих излучений. Методы измерений основных параметров.

6 ГОСТ 28271-89 Приборы радиометрические и дозиметрические. Общие технические требования и методы испытаний.

7 СанПиН 2.6.1.2523-09 (НРБ-99/2009) Нормы радиационной безопасности.

8 СП 2.6.1.2612-10 (ОСПОРБ-99/2010) Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности.

9 ОСП-72. Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений

10 ДЦКИ.411168.002 ТУ Радиометры-спектрометры универсальные портативные «МКС-А». Технические условия.