2.5 Электрические схемы спектрометров

Спектрометры ионизирующих излучений дают информацию об энергетическом спектре источников излучения. Основной состав спектрометров: блок детектирования, усилитель, анализатор импульсов, блок питания. В зависимости от типа излучений они подразделяются на альфа-, бета-, гамма-, нейтронные. Блоки детектирования выносные с использованием всех возможных видов детекторов, то есть полупроводниковые, ионизационные, сцинтилляционные, магнитные. Структурная схема спектрометра показана на рис. 26.

Рис. 26. Структурная схема спектрометра

Блок детектирования содержит спектрометрический детектор, высоковольтное питание к нему и систему обеспечения нормальной его работы.

Усилитель содержит предусилитель, основной усилитель и усилитель-экспандер. Усилитель-экспандер предназначен для выделения определенной части интересующего нас спектра.

Анализатор импульсов включает собственно анализатор и блок вывода на обработку. Собственно анализатор импульсов является многоканальным устройством с возможным числом каналов 128, 256, 512, 1024 и т.д. На вход анализатора поступают импульсы различной амплитуды. Они сортируются по амплитуде. Анализатор скомпонован так, что чем больше номер канала, тем больше и амплитуда сигналов. Он имеет запоминающее устройство и регистрирует все импульсы в каждом канале.

Основными характеристиками спектрометров является:

- энергетическое разрешение; оно характеризует возможности различия соседних линий, зарегистрированных спектрометром;

- градуировочная характеристика; она характеризует энергию излучения, соответствующего каждому каналу;

- интегральная нелинейность; она характеризует максимальное отклонение экспериментальной точки от градуировочной характеристики в данном энергетическом диапазоне;

- временная нелинейность – характеристика стабильности градуировочной кривой за определенный промежуток времени;

- эффективность регистрации, как отношение числа частиц зарегистрированных детектором, к числу частиц падающих на детектор.

Примеры спектрометров:

- мобильный гамма-спектрометр «Гамма-1С-NB» предназначен для выполнения качественного и количественного анализов различных проб (радиоактивные материалы, продукты питания, стройматериалы, сырье) на содержание гамма-излучающих нуклидов. Разрядность – 1024 канала. Память – 32 спектра;

- портативный цифровой спектрометр Digi Dart с полупроводниковым детектором. Разрядность – 512 каналов. Память 614 спектров;

- портативный гамма-спектрометр МКС-АТ6101. Многофункциональный сцинтилляционный прибор с возможностью подключения внешних дозиметрических и радиометрических блоков детектирования. Разрядность 512 каналов. Память – 500 спектров. В качестве детектора используется счетчик СБМ-21.

2.6 Электронные схемы

2.6.1 Функциональные схемы дозиметра, радиометра, дозиметр - радиометра, спектрометра

Укрупненно любой из приборов можно представить как совокупность блока детектирования и анализатора. Последний в современной терминологии называют пультом управления прибором в составе, которого имеется собственно анализатор импульсов. Блоки детектирования во всех случаях имеют собственную электрическую схему. Ее особенности определяются видом детектора, например, в приборах с газоразрядными счетчиками различаются схемы для самогасящихся и несамогасящихся счетчиков. Анализаторы состоят из элементов, встречающихся в большинстве приборов. Это:

1. Усилитель (двухкаскадный).

2. Дискриминатор.

3. Нормализатор.

4. Интегрирующая схема (интегральная цепочка).

5. Схема световой индикации.

6. Схема обработки результатов.

7. Источник питания с преобразователем напряжения.

Конечно, они используются в разных приборах не всегда в таком полном объеме, а в некоторых приборах имеются узлы, не вошедшие в этот перечень. Например, в спектрометрах имеется запоминающее устройство, схемы управления и т.п.