ИСОТОПИК Измерение отходов гамма - спектра

ISOTOPIC предлагает практические и интегрированные решения для различных гамма - измерений, возникающих при анализе и представлении радиоактивных отходов. Он может анализировать спектр германия высокой чистоты (HPGE) с высоким разрешением и определять результаты измерений крупногабаритных образцов.

ISOTOPIC может использоваться как часть простой в эксплуатации мобильной системы (например, ORTEC ISO - CART - 85) или интегрирована в автоматизированные системы, например, для измерения высокого потока крупногабаритной тары в списанных проектах.

Применимость
Применяется в следующих геометрических формах:

• Ящик, барабан, трубка или поверхность (коллимационный детектор)
• Закрытые небольшие геометрические контейнеры (например, бутылки с концевой крышкой)
• Крупномасштабная съемка почвы и поверхности (неконвергентный детектор: метод М - 1)

ISOTOPIC предлагает множество стандартных геометрических "шаблонов", из которых могут быть разработаны конкретные конфигурации измерений. Эти шаблоны включают цилиндры (сверху и сбоку; включая цилиндры (трубопроводы) с подкладкой), ящики, точечные источники (дальнее поле), закрытые геометрические небольшие контейнеры с концевой крышкой и бесконечные плоскости. Вариант подсчета бутылок на ISO - CART - 85 является примером закрытой геометрии « крышки с концами». Модель бесконечной плоскости (почвы) обеспечивает некорректные измерения загрязнения, выпадения или обширной утечки в бесконечной плоскости или на бесконечной плоскости, как это видно из наземных измерений почвы.

метод
В режиме контейнера детектор калибруется с помощью однократных измерений точечного источника для подсчета пакетов, трубопроводов и поверхностей даже при использовании коллиматоров. Эта первичная калибровка соответствует сертификационным стандартам любого детектора и может быть экстраполирована или смоделирована для соответствия физическому состоянию образца, геометрии контейнера, составу материала и матрицы. Модель основана на методе « точка - ядр», который разбивает всю проблему измерения на несколько исходных / матричных пикселей и вычисляет их вклад в сложный спектр суммирования. Этот метод аналогичен методу Монте - Карло и использует предоставленные пользователем параметры детектора (диаметр кристалла, длина кристалла, мертвый слой и толщина концевой крышки) в рамках конфигурации измерений. За исключением калибровки точечного источника, специальные отдельные измерения для калибровки детектора не требуются.

ISOTOPIC включает улучшенный алгоритм « замкнутой геометрии», в котором расстояние между детектором и контейнером составляет менее 15 сантиметров.

Для некорректного подсчета больших площадей почвы можно использовать метод « 1м», разработанный американской компанией DOE EML2 и более поздним расширением 3. Это применимо ко многим ситуациям:

• Оценка очистки ранее использовавшихся участков
• Оценка нуклидов, осажденных в чрезвычайных ситуациях
• Обычный экологический мониторинг вблизи ядерных установок

Метод EML сводит сложные задачи измерения к произведению трех легко определяемых факторов. Пиковая площадь гамма - излучения коррелирует с определенной активностью нуклида, умножая три фактора. Был определен ряд типов детекторов и факторов почвенных условий, которые перечислены в программе. Калибровка эффективности определяется эффективностью, указанной в ANSI / IEEE 325 - 1996 под 1.33 Mev, а также длиной и диаметром кристалла.

Для повышения точности при низкой энергии пользователи могут использовать ту же калибровку, что и в режиме контейнера, вместо метода EML.

Не требуется специальная (и дорогостоящая) калибровка детектора Монте - Карло. Коррекция затухания определяется путем выбора типа почвы и типа распределения нуклидов: недавние (поверхностные) отложения, более старые (смытые) отложения или естественные (однородные) отложения. Энергетическая и пиковая калибровка осуществляется с использованием многолинейных источников и может быть автоматизирована. Если вы используете ISOTOPIC, непредвиденных затрат на калибровку детектора не будет.

Многократное измерение отдельных контейнеров
При измерении любого крупногабаритного контейнера для отходов, как правило, проводится несколько измерений в разных направлениях, чтобы гарантировать получение результатов. Если доступна только одна аппаратная система, измерения могут быть выполнены последовательно, а если доступно несколько групп оборудования, измерения могут быть завершены одновременно. ISOTOPIC может автоматически объединять полученные результаты на основе средневзвешенных значений, определенных пользователем. При одновременном использовании нескольких детекторов спектр в реальном времени может быть показан на экране одновременно для обеспечения точности данных.

Стандартные и пользовательские отчеты
ISOTOPIC обеспечивает гибкую отчетность в стандартных продуктах. Все изменяемые параметры могут быть включены в стандартный отчет о выходе. Результаты анализа хранятся в базе данных, совместимой с MS Access, и легко печатаются или экспортируются для дальнейшей обработки в итоговый отчет. Пользовательские отчеты могут быть сгенерированы с помощью кристаллических отчетов.

Совместимость оборудования
Как и все приложения ORTEC Connections, ISOTOPIC совместим со всеми аппаратными средствами ORTEC MCA. В частности, он идеально подходит для работы с IDM - 200 - V, полной долговечной портативной системой спектрометров HPGE, которая не требует использования жидкого азота.

Поддержка системных интеграторов
Системным интеграторам часто приходится разрабатывать автоматизированные системы, в которых детали аппаратного контроля и анализа в значительной степени скрыты под программным уровнем, который предназначен для обеспечения упрощенного пользовательского интерфейса и / или для обеспечения беспилотных операций. Стандартный набор пользовательских документов содержит большое количество документов, в которых используются примеры, иллюстрирующие, как управлять аналитическим движком из командной строки. Аналитические параметры и результаты будут храниться в базе данных, совместимой с ACCESS. Он предоставляет всю необходимую информацию о структуре файла, включая структуру файла базы данных ISOTOPIC. Спектр или структура файла "SPC" представлены в отдельном сопроводительном руководстве.

Управление аппаратным обеспечением ORTEC осуществляется с помощью так называемого UMCBI, который обеспечивает универсальный API для всех поддерживаемых спектральных устройств. Набор инструментов для программиста в качестве опции предоставляет системным интеграторам инструкции о том, как легко управлять оборудованием MCA из программы, которую он / она разработал. Как правило, базовые программы ISOTOPIC используются для настройки системного оборудования и калибровки, а затем приложения интегратора будут управлять системой в течение обычного рабочего цикла. Используя эти инструменты и предлагаемый уровень документации, системные интеграторы могут легко разрабатывать сложные измерительные системы.

Использование ISOTOPIC
Существует два режима ISOTOPIC: администратор и оператор. Оператор должен сделать выбор только из минимальной концентрации системных опций, определенных администратором. Режим администратора используется для определения действий, которые могут выполняться оператором. Мастер поможет администратору настроить программу оператора. Мастер отображает параметры на экране логической группировки и подчеркивает осуществимость метода.

Раздел администратора / оператора позволяет даже полуквалифицированным операторам собирать хорошие данные на месте, сокращая при этом время повторения (стоимость каждого измерения ниже). Конечно, опытные пользователи могут выбрать запуск двух режимов.

Администратор может откалибровать систему, создать библиотеку, определить геометрию образца, матрицу, коллиматор и другие функции для последующего использования оператором. Администратор также может определить функции, которые позволяют оператору получить доступ.

Главный экран оператора определяется правами, предоставленными администратором, и намного проще, чем экран администратора. В повседневном использовании, для анализа контейнера, оператору просто нужно запустить сбор, выбрать конфигурацию (стандартную конфигурацию контейнера), а затем ввести "данные записи", такие как идентификатор контейнера, тип, вес и ключевые измерительные данные (например, расстояние от детектора до контейнера).

Стандартная конфигурация контейнера и конфигурация коллиматора определяются и указываются администратором. Конфигурация контейнера включает размеры по умолчанию, материалы и детали матрицы. При необходимости оператор может указать и вызвать любое количество этих конфигураций.

Аналитические инструменты
Интерактивная диаграмма результатов
После завершения анализа оператор может настроить физические параметры контейнера / матрицы (например, плотность матрицы или толщина стенки контейнера), используя нуклидную карту для оптимизации результатов.

На диаграмме показана процентная разница между скорректированной измеренной активностью и расчетной пиковой активностью каждого нуклида. Администратор может выбрать эталонный пик. Оператор может оптимизировать анализ, отрегулировать весовую долю контейнера, матрицы и урана для оптимизации результатов. Если точки из многопиковых нуклидов имеют нормальное распределение вблизи « нулевой линии», это означает хорошие результаты. При анализе урана, если известно об обогащении U - 235, это значение может быть введено для более точного расчета значений U - 238 и U - 234 в пробах, содержащих активность слабого урана. Этот метод позволяет анализировать однородные и неравномерные образцы с большей точностью. Для пакетов с неравномерным распределением материала пользователь получает комбинацию параметров, которые могут сделать некоторые карты активности нуклидов более плоскими. Эта диаграмма вместе со спектральной диаграммой может быть частью отчета о выходе.

Калькулятор поля зрения
Поле зрения детектора является важным параметром измерения. Программный алгоритм « корректирует» или настраивается на основе содержимого, « видимого» в поле зрения коллиматора, для анализа содержимого всего контейнера. Как правило, выбор поля зрения, чтобы заполнить его контейнером, намного дальше этого положения снизит отношение сигнала и шума в спектре, а близость к этому положению приведет к тому, что измерения будут более уязвимы к локальной неоднородности (воздействие может быть дополнительно уменьшено за счет многократных измерений в разных направлениях). Удобный калькулятор поля зрения позволяет оператору оценить, какая часть контейнера фактически находится в поле зрения коллимационного детектора.

доклад
После точной настройки оператор может сообщить о выборе каждого нуклида, показывающего активность и вес. Затем распечатать эти результаты и архивировать. Отчетные документы могут быть записаны в виде резюме базы данных или полного отчета, в котором будет показана вся входная и корректирующая информация. Использование параметров генератора отчетов позволяет создавать пользовательские отчеты. Таблицы компонентов для оценки ошибок могут быть использованы для уменьшения общей неопределенности, например, путем увеличения времени подсчета или перенаправления детектора. Если какая - либо коррекция выглядит слишком большой, пользователь также получает предупреждение. Расчет минимальной обнаруживаемой активности каждого нуклида (MDA). Многократное измерение активности, граммов U или Pu или MDA может быть сообщено как средневзвешенное значение. Вес может быть определен пользователем.

Точность результатов
Основная гипотеза однократных измерений заключается в том, что весь объект содержит ту же матрицу и ту же удельную активность, что и объем измеренной части. Неопределенность, вызванная неправильной гипотезой, может быть уменьшена путем многократных измерений и сравнения сходства с различными точками на поверхности объекта. Эти сравнения могут быть использованы для разработки стратегий измерения отдельных объектов, тем самым уменьшая такие системные ошибки. При необходимости, ISOTOPIC может предоставить средневзвешенный отчет, включая соответствующую минимальную поддающуюся обнаружению активность.

В целом, основными факторами, влияющими на точность результатов, являются: статистическое время и время подсчета, неопределенность калибровки, количество повторных измерений отдельных объектов (случайная неопределенность), неравномерность плотности матрицы и распределения нуклидов, а также количество измерений отдельных объектов с разных направлений (системная ошибка).

Диапазон точности от 10 до 50% следует рассматривать как репрезентативный, а меньший диапазон - это геометрия, четко определенная в однородной и легкой матрице.

Менеджер аналитических библиотек
ISOTOPIC содержит интегрированный редактор библиотеки для создания пользовательской аналитической библиотеки. Редактор позволяет оператору вырезать и вставлять нуклиды и пики из основной библиотеки, добавлять идентификационные метки (отдельные пики побега, рентгеновские лучи или другие) и анализировать (критические линии или исключенные из вычислений активности) на каждый пик и сохранять библиотеку под любым именем. Он также включает в себя полный набор инструментов библиотеки Nuclide Navigator (Nuclide Navigator). ISOTOPIC будет использовать « нуклидный навигатор» для чтения библиотеки « нуклидный навигатор» (без преобразования) в формате базы данных Microsoft Access и сохранения библиотеки в формате базы данных для использования « нуклидным навигатором».

гарантия качества
Гарантия качества ISOTOPIC соответствует требованиям ANSI N13.30. Для каждого детектора будет контролироваться следующее:

• Общий фон детектора
• Общая активность всех калиброванных нуклидов (с поправкой на распад)
• Среднее отношение FWHM (спектральные и калибровочные стандарты)
• Среднее отношение FW1 / 10M (спектральные и калибровочные стандарты)
• & Средний пиковый сдвиг значений библиотеки
• Реальный пиковый центр энергии

Расчет деталей

Обзор изотопного режима контейнера
Активность изотопов в контейнере определяется следующим образом:

среди

А_изотоп= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =Изотопная активность (Бк/μЦиВ)).

ПА_Мес= Коэффициент учета пиковой площади (с / с) измеренного изотопного эталонного гамма - излучения. Это количество может быть определено непосредственно по спектру и времени сбора. При наличии быстрых изменений активности образца в изотопах с коротким периодом полураспада или в проточных образцах, алгоритм ORTEC для коррекции времени смерти ZDT будет очень полезен.

CF_пункт= Корректирующие факторы самораспада тары, матрицы и образца. ISOTOPIC рассчитывает эти данные на основе физических данных, представленных в конфигурации.

CF_кол= Коэффициент коррекции коллиматора. Некоторые гамма - лучи проникнут в коллиматор вокруг германиевого детектора. Коэффициент коррекции коллиматора в значительной степени зависит от диаметра коллиматора, глубины коллиматора и толщины стенки коллиматора, а также угла излучения и его энергии.

Коэффициент коррекции коллиматора может быть определен путем вычисления части активности, не покрытой коллиматором, а затем длины остаточной активности, проникающей в коллиматор. Это определяется для каждого соматического элемента испытуемого предмета.

Если коллиматор отсутствует, он устанавливается как 1.

БРАРэй*В гамма - лучах больше ветвей. Эта информация содержится в базе нуклидов.

det = эффективность детектора (cps / Bq, мкCi), измеренная с помощью источника отслеживаемой точки NIST. Типичное калибровочное расстояние составляет 30 см, и на этом расстоянии детектор и источник могут рассматриваться как точечные объекты. На близком расстоянии нельзя игнорировать длину и диаметр детектора. Предоставляя эти размеры в процессе калибровки, можно автоматически корректировать простые гипотезы « точечного детектора». Исправление закрытой геометрии описано в руководстве администратора ISOTOPIC 1.

Когда нужно сообщить количество граммов изотоповМасса_изотопКогда, эти даны следующей формулой:


среди
N = количество атомов, сообщающих об изотопах.
Лямбда_изотоп= сообщаемая константа распада изотопов (секунда - 1).
Ат = атомный номер измеренного изотопа (g / av).
Av = постоянная Авогадро.

Результаты средних многократных измерений
После объединения результатов многократных измерений средневзвешенное значение может быть рассчитано следующим образом:

А_{средний}*СигмаА_ив_и/Сигмав_и

среди
А_и= результат каждой активности (г или MDA).
в_и= Весовой фактор, определяемый пользователем.

Почва
Удельная активность A (Bq / m2 или Bq / g) связана с чистой пиковой скоростью Nf:

среди
Н_f/ N₀= Для распределения источника в почве детектор корректирует фактор угла при этой энергии.
Н₀ /Φ= для параллельных гамма - лучей с пиковой энергией, падающей перпендикулярно поверхности детектора, пиковая скорость на единицу потока без столкновения(cpm/γс^{- Да.1})А.
Φ/ А= общий неконфронтационный поток или концентрация нуклидов в почве на единицу запаса, достигающего зонда при пиковой энергии(γсм^{- Да.2}с^{- Да.1})или(γг^{- Да.1}с^{- Да.1})А.

Метод расчета калибровочных коэффициентов основан на информации о детекторе и распределении измеренных радионуклидов:

• Эффективность детектора (обозначена как%)
• Направление детектора (вверх или вниз)
• Отношение длины и ширины детектора (по длине кристалла / диаметру кристалла)
• Параметры профиля осадков Альфа /

Для всех естественных эмиттеров предполагается, что α / равен 0 (равномерно распределен). Для оседания на исходных почвах предполагается, что α / является бесконечным (только для поверхностного распределения).

Метод Бека применяется в ISOTOPIC путем вычисления значения каждого параметра калибровки. Каждый гамма - луч будет рассчитан для всех идентифицированных нуклидов.

1Hagenauer，R.C.， "Количественный анализ неразрушающего обнаружения радиоактивных изотопов с плохой характеристикой", сборник документов четвертой Конференции по неразрушающему обнаружению и неразрушающим характеристикам отходов, Солт - Лейк - Сити, 1995 год.

2H.L.Beck et al. "Environmental Measurement Laboratories," Ge (Li) in situ и Nai (Tl) спектрометрия гамма - излучения ", Министерство энергетики США, Лаборатория экологических измерений, HASL-258， Сентябрь (1972).

3I.K. Helfer и K.M. Miller, "Калибровочный фактор детектора Ge для полевой спектрометрии", Физика здоровья, том 55, № 1, стр. 15 - 29 (1988).

42012 NPL Испытание потенциала ядерной промышленности. Отчет NPL IR 30 2013 (Британская национальная физическая лаборатория). Система ORTEC имеет номер 9.

5 Для характеристики почвы в режиме М - 1 рекомендуется использовать HPGe с длиной / диаметром кристалла от 0,5 до 1,3. 80% детекторов HPGE соответствуют этому стандарту. Детекторы серии Ortec Profile M идеально подходят для таких измерений контейнеров и ISOTOPIC. Спецификация -

Общие спецификации
Функции управления сбором и количественного анализа были объединены в сжатый пакет для системы измерения гамма - спектра на базе ПК, которая измеряет радиоактивность контейнеров, объектов, поверхностей и почвы.

операционная система
64 - разрядная аппаратная совместимость Windows 7 доступна для всех приборов ORTEC, использующих протоколы USB и TCP / IP. 32 - разрядные операционные системы Windows 7 и XP также поддерживают эти приборы и другое традиционное оборудование.

Аппаратная поддержка спектрометрии
Рекомендуется использовать ISOTOPIC в сочетании с интегрированным HPGE - спектрометром ORTEC IDM - V - 200. Но он совместим со всеми ORTEC MCB (прошлым и настоящим) и всеми другими устройствами, поддерживаемыми ORTEC CONNECTIONS. Поддержка расширенных операций (требуется аппаратная поддержка): усиление усилителя / управление формированием, автоматический PZ, « оптимизация» и InSight ™ Режимы, полевые режимы digiDART, графические настройки стабилизатора спектра MCB и пик статистической неопределенности. В целом рекомендуется использовать IDM - 200 - V для полевых измерений.

Поддерживаемые форматы файлов
ORTEC.SPC и... CHN и ASCII «.SPE» являются стандартными форматами в функциях сохранения, вызова и сравнения файлов. Другие форматы файлов можно импортировать с помощью A49 - B32 Data Master.

Метод количественного спектрального анализа

Пиковый поиск
Используются пиковый поиск по указанным нуклидам в направлении библиотеки, а также пиковый поиск по не указанным нуклидам Mariscotti, как основная библиотека, так и дополнительная (« подозрительная») библиотека.

Интерактивная настройка параметров выборки
Интерактивная коррекция матрицы и тары и автоматическая коррекция затухания новой матрицы. Простое в использовании графическое отображение результатов соответствующего анализа позволяет отображать матрицы.

метод свертывания
Как пиковые поисковики, так и библиотеки могут использоваться для руководства процессом свертывания. Там, где это возможно, энергия / канал автоматически откалиброваны в соответствии с идентифицированным пиком.

Выберите ограниченную форму обнаружения

• Традиция Ortec
• Критический уровень ORTEC
• Отсутствие MDA (нулевое значение, если оно ниже MDA)
• Правила KTA
• Тест ограничен 2 Сигма - Япония
• Тест ограничен 3 Сигма - Япония
• Предел Кюри
• РИСО МДА
• ООО ОРТЕК
• Пиковая площадь
• Мониторинг воздуха - метод Gimrad
• Руководство по регулированию 4.16 Методология
• Цифровая лаборатория - США
• DIN 25 482.5 Предел обнаружения
• DIN 25 482.5 Предел обнаружения
• GTN5 / CEA / EDF (Франция)
• Нурег 0472

поправка на распад

• Корректировка распада назад или вперед на любую дату / время

Спектральная коррекция

• Пиковая коррекция фона
• Случайное суммирование (потеря высокоскоростного счета)
• коррекция пиковых помех на основе библиотеки

доклад
Выберите стандартный вариант отчета ORTEC:

• Прямая печать
• Автоматическая запись в базу данных
• Экспорт в формате Crystal Report
• Отчетность в формате HTML. Отсюда его можно сохранить в виде файла на диске.

калибровка

Энергетическая калибровка

• Многоточечный, энергетический и квадратичный FWHM
• Автоматическая калибровка энергии (№ 6006162)

Параметры калибровки полуэмпирической эффективности:

Изотопные шаблоны
Установить калибровку точечного источника одним из следующих способов:

• Однофункциональный многочлен (точка x)
• Интерполяция выше и ниже точки перегиба
• Пользователь устанавливает квадрат выше или ниже точки перегиба
• Пользователь устанавливает линейность выше или ниже точки перегиба

С помощью вычислений ядра точечного источника внутри программы калибровка точечного источника экстраполируется на физическую геометрию матрицы.

Бесконечный плоский режим (для почвы и поверхности: некорректный детектор)
Метод Beck21 м может быть расширен до размера большого детектора 3 и используется Лабораторией экологических измерений (EML) Министерства энергетики США. Метод EML генерирует кривую эффективности, основанную на размерах детектора и значениях эффективности IEEE. Плотность и затухание почвы указываются в редактируемых пользователем файлах α /.

Коэффициент ослабления почвы
В почве затухание зависит от толщины и плотности почвы и моделируется параметром α / (где α является обратным отсчетом длины релаксации, определяемой как толщина почвы, необходимая для уменьшения потока при определенной энергии в e раз, а - плотность почвы в единицах gm / cc). Для поверхностного распределения альфа / является бесконечно большим, а для равномерного (естественного эмиттера) распределения альфа / - 0. Было обнаружено, что значения α / в диапазоне от 0,05 до 0,5 точно описывают истинное распределение осадков, а более длительные осадки выражаются меньшими значениями α /.

Значения α / относятся к конкретному нуклиду и хранятся в таблице, которая может быть отредактирована пользователем, чтобы отразить условия измерения.