4.5.2. Спектрометрический радиометр (спектрометр).

В отличие от радиометров, к высоковольтному блоку пита­ния спектрометров предъявляются более жесткие требования к стабиль­ности выходного напряжения. Это связано с тем, что ФЭК сцинтилляцион­ного детектора имеет узкое плато со значительным наклоном, и нестабиль­ность напряжения ФЭУ искажает амплитуду импульса, что приводит к ухудшению энергетического разрешения детектора. В настоящее время, в современных спектрометрах, для привязки энергетической шкалы исполь­зуют калибровочный режим: на вход ФЭУ подают опорные световые импу­льсы и амплитуду опорного сигнала регулируют автомати­чески коэффи­ци­ен­том усиления усилителя. Это более эффективно, чем стабилизировать высоковольтное напряжение ФЭУ, потому что калибруется весь измери­тель­ный тракт.

Блок-схема одноканального аналогового спектрометра показана на рисунке. В блоке детектирования значимых различий между радиометром и спектрометром нет, за исключением сцинтиллятора – спектрометрах, для повышения эффективности детектора, применяются сцинтилляторы боль­ших размеров (диаметр 80 мм, высота 60 мм). Все отличие спектрометра от радиометра – в системе амплитудного анализа импульсов. Амплитудный анализ проводится устройством, в который входят два дискрими­натора (верхнего и нижнего уровня) и схемой антисовпадений ( САС). САС на выходе даст сформированный импульс только в том слу­чае, если импульс будет выше нижнего уровня дискриминации, но ниже верхнего уровня. Раз­ность между уровнями дискриминации называют «окном». Обычно, на панели упра­вления спектрометром, выставляют «окно» и для получения спектра (амплитудного распределения) пошагово двигают нижний уровень – верхний уровень дискриминации выставляется автома­тически. В полевых -спектрометрах обычно имеется три канала: канал урана (радия), канал тория и канал калия-40. Чтобы реализовать трехка­нальный спектрометр, необходимо иметь три независимых устройства анализа импульсов и три интенсиметра. Регистратор один на все каналы – опрос каналов ведется пошагово.

Современные цифровые спектрометры, как правило, многоканальные (255, 1023 или 2047 каналов). Это позволяет получать весь спектр -излу­че­ния за короткое время, что резко поднимает представительность и точность анализа.

Блок детектирования цифрового спектрометра подобен блоку детек­ти­рования аналогового спектрометра, за исключением тракта калибровки энергетической шкалы. Аналоговый сигнал в виде импульса поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который измеряет макси­мальную амплитуду импульса и представляет показания в двоичном цифро­вом коде (на рисунке шина 2⁰ ÷ 2⁷). Выходная шина АЦП соединяется на­прямую с адресной шиной ОЗУ. Сигнал об окончании преобразования АЦП (ОП) добавляет в ячейку памяти ОЗУ по адресу, соответствующему ампли­туде импульса, единичку (+1). Таким образом, через заданное время накоп­ления спектра t, получаем энергетический спектр излучения. В данном слу­чае мы получаем спектр по 255 каналам (2⁸-1), потому что использован 8-разрядный АЦП. При использовании 12 и более разрядного АЦП получим большее число каналов.

Управление спектрометром, обработка данных и визуализация спектра осуществляется при помощи ЭВМ.