Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Duglas_Raylli_gamma_neytrony.pdf
Скачиваний:
205
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
7.88 Mб
Скачать

88

Дж. Паркер

поддерживать эти две скорости счета равными. Стабилизаторы для детекторов NaI выполняются в виде модулей в стандарте NIM и могут содержать сочетания усилитель/стабилизатор или отдельные стабилизаторы. Когда в спектрах NaI отсутствуют пики, подходящие для стабилизации, в качестве их заменителя нельзя использовать пик от генератора импульсов, потому что он может только корректировать нестабильность предусилителя и усилителя; основной дрейф в системе анализа с детектором NaI связан с фотоумножителем. Хотя внешний источник гамма-излучения дает пик стабилизации, комптоновское распределение от источника может чрезмерно интерферировать с гамма-излучением рассматриваемых энергий. В качестве альтернативного решения можно использовать детектор со встроенным генератором световых импульсов. Кристаллы NaI могут быть выращены с внедрением небольшой примеси ядер, испускающих альфа-частицы (например, 241Am). Взаимодействие альфа-частиц с кристаллом NaI дает четкий пик с фиксированной скоростью счета и энергией, эквивалентной энергии гам- ма-излучения. Поскольку температурные зависимости сцинтилляции, вызванной альфа-частицами и гамма-излучением, не одинаковы, точная стабилизация для большого температурного диапазона может потребовать специальной цепи температурной компенсации.

4.8.3 Память многоканального анализатора, дисплей и анализ данных

После того как АЦП преобразует импульс напряжения от усилителя в двоич- ный адрес, этот адрес запоминается для последующего анализа. Все системы МКА имеют память, предназначенную для запоминания спектра, а большинство систем содержат спектральный дисплей и встроенные устройства анализа данных.

Хотя наиболее принятым размером памяти является 4096 каналов, имеются МКА с другими размерами памяти, такими как 1024, 8192 или 16384 канала. Меньший размер памяти обычно используется вместе с детекторами NaI, а также с германиевыми или кремниевыми детекторами при рассмотрении узкого энергетиче- ского диапазона. Чтобы иметь достаточное число каналов в пике полного поглощения, обычно требуется общее усиление системы порядка 0,1 кэВ/канал; однако с таким коэффициентом усиления 1024-канальный МКА может собрать данные в диапазоне с шириной до 100 кэВ. Большие системы МКА обычно могут принимать данные от нескольких АЦП одновременно. 16384-канальный МКА может собирать четыре 4096-канальных спектра одновременно. Имеются МКА с большим числом каналов (до 65536).

Максимальное число отсчетов, которое может быть записано в канал, часто является важной характеристикой, поскольку оно устанавливает предел сходимости результатов измерения, который может быть получен при одном измерении. Первые транзисторные МКА часто имели максимальную емкость 65536 от- счетов в канале. Современным стандартом обычно является 106 отсчетов в канале, однако, имеются большие МКА с числом отсчетов в канале, равным 1,6Ч107, 2,56×108 è äàæå 4×109 (последнее число, возможно, больше, чем когда-либо потребуется). Хотя действующий стандарт в 106 отсчетов в канале подходит для многих задач с низкой скоростью счета, он является определенным ограничением, например, для высокоточных измерений образцов высокой активности. Это ограниче-

Глава 4. Аппаратура для гамма-спектрометрии

89

ние особенно заметно, когда необходимо измерить в одном спектре слабые и интенсивные пики, как это бывает во многих случаях измерения плутония. Время счета должно быть выбрано таким, чтобы самый интенсивный пик в рассматриваемой области не переполнял емкость канала; к сожалению, это время счета может давать неприемлемо низкие сходимости для определения площадей более слабых пиков. В результате потребуется проведение многократных измерений. Когда решаются вопросы о размере памяти МКА и требования к емкости, особенно внимательно следует рассматривать предполагаемые области пр именения.

Самый быстрый и полезный путь получения качественной и полуколичественной информации из спектра, записанного в памяти, это просмотр на графике содержимого канала. Большинство МКА имеют дисплей для отображения спектра, и многие предлагают широкий диапазон возможностей отображения на дисплее. Все дисплеи обладают вертикальными и горизонтальными шкалами, а многие имеют линейные и логарифмические масштабы. Большинство дисплеев имеют один или два курсора, которые могут перемещаться по спектру; номер канала, соответствующего положению курсора, и содержимое этого канала в численном виде отображаются на экране. Большинство МКА могут увеличивать отдельные рассматриваемые области или изменять цвет рассматриваемого диапазона, чтобы выделить конкретные спектральные характеристики. Хороший МКА может показать два или более спектров одновременно, а также наложить спектры для проведения тщательного визуального сравнения.

До недавнего времени в большинстве дисплеев МКА использовались катод- но-лучевые трубки с электростатическим отклонением, которое используется только для небольших экранов дисплеев, размером приблизительно 15Ч15 см. Сейчас большинство МКА используют магнитное отклонение, что позволяет получить больший размер экрана; изображение идентично телевизионному изображению. Некоторые дисплеи многоцветны, но большинство еще монохромны. В каждом типе дисплея канал представлен точкой или полосой, высота которой по вертикали пропорциональна содержимому канала. Жидкокристаллические дисплеи только начали производиться и используются, главным образом, для низкоэнергетических применений в портативных МКА.

Магнито-отклоняющие дисплеи с большими экранами экономичны и дают отличное изображение, но имеют один существенный недостаток. Генератор развертки в цепи магнитного отклонения генерирует импульсы электромагнитной помехи на частотах приблизительно 16 кГц; помеха легко проходит по линиям сигналов предусилителя и может вызвать значительное ухудшение качества спектра. Значительное внимание должно быть уделено заземлению, экранированию и расположению сигнальных кабелей, чтобы исключить или минимизировать эту проблему. Обычно используемые с большими МКА и компьютерными системами видеотерминалы также генерируют подобный шум; все сигнальные кабели должны быть проложены на значительном расстоянии от терминалов.

Большинство крупных МКА имеют несколько встроенных функций для проведения анализа, которые обычно определяют положения пиков и их ширину в числе каналов, проводят энергетическую градуировку, определяют полное число импульсов в выбранном диапазоне, а также площади пиков полного поглощения. Другие имеющиеся функции могут включать сглаживание, нормировку и вычи- тание фонового спектра. Результаты в численном виде обычно изображаются на экране или печатаются на терминале системы. Указанные функции обеспечива-

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]