DD290062A5 - METHOD FOR THE DRIFT COMPENSATION OF CORE RADIATION DETECTORS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Driftkompensation von Kernstrahlungsdetektoren in Nuklearspektrometern, Kernstrahlungsdosimetern und Kernstrahlungsmeszeinrichtungen zur Untersuchung von Stoffeigenschaften. Es soll eine automatische Driftkompensation vorgenommen werden ohne Einsatz aeuszerer Referenzquellen, die nicht nur auf Kernstrahlungsdetektoren, deren Impulsamplitudenspektrum Proportionalitaet zur absorbierten Energie besitzt, anwendbar ist. Erfindungsgemaesz wird waehrend der Kernstrahlungsmessung das Impulsamplitudenspektrum des Kernstrahlungsdetektors mit einem Vielkanalanalysator aufgenommen und aus diesem Spektrum oder aus Charakteristika dieses Spektrums durch Vergleich, zum Beispiel mittels Mikrorechner, mit Referenzspektren bzw. mit Charakteristika von Referenzspektren Groeszen abgeleitet, die die durch die Drift aufgetretenen Veraenderungen im Impulsamplitudenspektrum korrigieren.{Driftkompensation; Kernstrahlungsdetektoren; Vielkanalanalysator; Impulsamplitudenspektrum; Referenzspektrum}The invention relates to a method for the drift compensation of nuclear radiation detectors in nuclear spectrometers, nuclear radiation dosimeters and nuclear radiation measuring devices for the investigation of material properties. An automatic drift compensation is to be performed without the use of external reference sources, which is applicable not only to nuclear radiation detectors whose pulse amplitude spectrum has a proportionality to the absorbed energy. According to the invention, the pulse amplitude spectrum of the nuclear radiation detector is recorded with a multi-channel analyzer during nuclear radiation measurement and derived from this spectrum or characteristics of this spectrum by comparison, for example by microcomputers, with reference spectra or characteristics of reference spectra, which are the changes in the pulse amplitude spectrum caused by the drift . {correct drift compensation; Nuclear radiation detectors; MCA; Pulse amplitude spectrum; Reference spectrum}

Description

bestimmte Charakteristika des Spektrums mit Referenzspektren oder bestimmten Charakteristika von Referenzspektren verglichen wird. Aus dem Vergleich werden Größen abgeleitet, welche die durch die Drift aufgetretenen Veränderungen im Impulsamplitudenspektrum korrigieren. Diese Driftkompensation kann sowohl durch die Berechnung eines Korrekturspektrums als auch durch Veränderung der Kanalgrenzen des aufgenommenen Impulsamplitudonspektrums, innerhalb derer zur Meßwertbildung integriert wird, erfolgen.certain characteristics of the spectrum are compared with reference spectra or specific characteristics of reference spectra. From the comparison, quantities are derived which correct the changes in the pulse amplitude spectrum caused by the drift. This drift compensation can be done both by calculating a correction spectrum and by changing the channel boundaries of the recorded pulse amplitude spectrum, within which is integrated for the formation of measured values.

Mit der Erfindung kann eine hochgenaue Messung durchgeführt werden. Es werden sämtliche Drifteffekte kompensiert. Es sind keine aufwendigen Versuchsreihen zur Beherrschung der Drifteffekte notwendig. Bei der Untersuchung von Stoffeigenschaften, insbesondere beim Einsatz in der Prozeßmeßtechnik, sind durch die wesentlich genaueren Meßergebnisse bedeutende ökonomische Vorteile gegeben. Im Vergleich zu den bisher eingesetzten Driftkompensationsverfahren verringert sich der personelle Aufwand für Wartung, Bedienung und Betreuung. Die Anwendungsbreite der Kernstrahlungsmeßeinrichtungen zur Untersuchung von Stoffeigenschaften erweitert sich wesentlich.With the invention, a highly accurate measurement can be performed. All drift effects are compensated. There are no costly series of experiments to control the drift effects necessary. In the investigation of material properties, in particular when used in the process measuring technique, are given by the much more accurate measurement results significant economic benefits. In comparison to the previously used drift compensation methods, the personnel expenses for maintenance, operation and support are reduced. The scope of the Kernstrahlungsmeßeinrichtungen for the investigation of material properties extends significantly.

Ausführungsbeispiel Es zeigenEmbodiment show

Fig. 1: SchematischerVerfahrensablaufFig. 1: Schematic procedure

Fig. 2: Ungeglättetes!.npulsamplitudenspektrumFig. 2: Unflattened! Npulsamplitu Spectrum

Fig.3: Geglättetes ImpulsamplitudenspektrumFig.3: Smoothed pulse amplitude spectrum

Fig.4: Normiertes ImpulsamplitudenspektrumFig.4: Normalized pulse amplitude spectrum

Fig.5: Vergleichs-ImpulsamplitudanspektrumFig.5: Comparison pulse amplitude spectrum

Fig.β: Korrigiertes ImpulsamplitudenspektrumFig. Β: corrected pulse amplitude spectrum

Fig.7: Korrigiertes und normiertes ImpulsamplitudenspektrumFig.7: Corrected and normalized pulse amplitude spectrum

Zur automatischen Driftkompensation eines Bortrifluorid-Proportionalzählrohres 3, welches sich in einer Neutronentauchsonde 1 mit Am/Be-Neutronenquelle 2 und Vorverstärker 4 zur Feuchtigkeitsbestimmung von anorganischen Schüttgütern befindet, wird das Verfahren entsprechend Fig. 1 verwendet. Der Vielkanalanalysator 5 ermittelt innerhalb der Meßzeit das Impulsamplitudenspektrum. Dieses ist in Fig.2 als Abhängigkeit der Impulsdichte pro Kanal N von der Kanallage dargestellt. Im Mikrorechner 6 wird das Impulsamplitudenspektrum geglättet (Fig.3) sowie normiert (Fig.4) und anschließend mit dem ersten im Speicher 7 des Mikrorechners 6 enthaltenen Vergleichsspektrum A, welches in Fig.5 dargestellt ist, verglichen. Ist Identität vorhanden, wird zur Meßwertbildung für die Feuchtemessung das aufgenommene Impulsamplitudenspektrum innerhalb vorgegebener Kanalgrenzen integriert. Wird keine Übereinstimmung ermittelt, erfolgt durch einen Vergleich der Extrema Em und E_A beider Spektren die Ermittlung der reversiblen Drift und die Berechnung des in Fig. 6 abgebildeten Korrekturspektrums. Dieses korrigierte Spektrum wird normiert (Fig. 7) und mit dem Vergleichsspektrum A (Fit;. 5) auf Identität überprüft. Ist Übereinstimmung vorhanden, wird die Meßwertbildung wie bereits beschrieben durchgeführt. Bei Unterschieden zwischen normiertem Korrekturspektrum und Vergleichsspektrum A erfolgt ein weiterer Vergleich mit dem im Speicher 7 des Mikrorechners 6 enthaltenen Spektrum B. Ist Identität vorhanden, wird zur Meßwertbildung das aufgenommene Spektrum zwischen den für das Vergleichsspektrum B vorgegebenen Kanälen Kg_u und Ky₀ integriert. Sind Abweichungen zwischen den beiden Spektren vorhanden, erfolgt ein weiterer Vergleich mit dem Vergleichsspektrum C etc. Zur Driftkorrektur wird nach der Aufnahme und Normierung des folgenden Impulsamplitudenspektrums der Vergleich sofort mit dem letzten Vergleichsspektrum der vorhergehenden Messung durchgeführt.For automatic drift compensation of a boron trifluoride proportional counter tube 3, which is located in a neutron immersion probe 1 with Am / Be neutron source 2 and preamplifier 4 for moisture determination of inorganic bulk solids, the method according to FIG. 1 is used. The multi-channel analyzer 5 determines the pulse amplitude spectrum within the measuring time. This is shown in Fig.2 as a function of the pulse density per channel N of the channel position. In the microcomputer 6, the pulse amplitude spectrum is smoothed (FIG. 3) and normalized (FIG. 4) and then compared with the first comparison spectrum A contained in the memory 7 of the microcomputer 6, which is shown in FIG. If there is identity, the recorded impulse amplitude spectrum is integrated within predefined channel limits for measuring the moisture measurement. If no match is found, the comparison of the extremes Em and E _{A of} both spectra determines the reversible drift and the calculation of the correction spectrum depicted in FIG. This corrected spectrum is normalized (Figure 7) and checked for identity with the comparison spectrum A (Fit; If there is agreement, the measuring value formation is carried out as already described. In the case of differences between the normalized correction spectrum and the comparison spectrum A, a further comparison is made with the spectrum B contained in the memory 7 of the microcomputer 6. If identity is present, the recorded spectrum is integrated between the channels Kg _u and Ky ₀ specified for the comparison spectrum B for the purposes of measuring value formation. If there are deviations between the two spectra, a further comparison is made with the comparison spectrum C etc. For the drift correction, after the recording and normalization of the following pulse amplitude spectrum, the comparison is carried out immediately with the last comparison spectrum of the preceding measurement.

Claims (2)

1. Verfahren zur Driftkompensation von Kernstrahlungsdetektoren, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kernstrahlungsmessung das Impulsamplitudenspektrum des Strahlungsdetektors mit einem Vielkanalanalysator aufgenommen wird und aus diesem Spektrum oder aus Charakteristika dieses Spektrums, zum Beispiel mittels Mikrorechner, durch Vergleich mit Referenzspektren bzw. mit Charakteristika von Referenzspektren Größen abgeleitet werden, die die durch die Drift aufgetretenen Veränderungen im ImpulsamplitJdenspektrum korrigieren.1. A method for drift compensation of nuclear radiation detectors, characterized in that during the nuclear radiation measurement, the pulse amplitude spectrum of the radiation detector is recorded with a Vielkanalanalysator and from this spectrum or characteristics of this spectrum, for example by microcomputer, by comparison with reference spectra or with characteristics of reference spectra sizes which corrects the changes in the pulse amplitude spectrum caused by the drift. .1. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem aufgenommenen, mit der Drift behafteten Impulsamplitudenspektrum ein Korrekturspektrum, das zur Auswertung gelangt, berechnet wird. .1. Method according to Claim 1, characterized in that a correction spectrum which is evaluated is calculated from the recorded impulse amplitude spectrum affected by the drift. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Meßwertbildung aus dem mit der Drift behafteten Impulsamplitudenspektrum die Kanalgrenzen, innerhalb derer zur Meßwertbildung zu integrieren ist, verändert werden.3. The method according to claim 1, characterized in that in the formation of the measured value from the subject with the drift impulse amplitude spectrum, the channel boundaries, within which is to be integrated for the formation of measured values, are changed. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eir, Verfahren zur Driftkompensa'.ion von Kernstrahlungsdetektoren in Nuklearspektrometern, Kernstrahlungsdosimetern und Kernstrahlungsmeßeinrichtungen zur Untersuchung von Stoffeigenschaften.The invention relates to a method for drift compensation of nuclear radiation detectors in nuclear spectrometers, nuclear radiation dosimeters and nuclear radiation measuring devices for the investigation of material properties. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Änderungen von Ausgangssignalen beim Einsatz von Kernstrahlungsdetektoren, hervorgerufen durch Spannungs- und Temperaxurschwankungen, Einlaufverhalten, Alterung und Frmüdung, werden als Drift bezeichnet und verfälschen die Meßergebnisse.Changes in output signals when using nuclear radiation detectors, caused by voltage and Temperaxurschwankungen, run-in behavior, aging and fatigue, are referred to as drift and distort the measurement results. Es ist bekannt, daß von Kernstrahlungsdetektoren, deren Impulsamplitudenspektrum proportional zu der im Detektor absorbierten Energie ist, die Drift mittels von Diskriminatoren und Einkanalanalysatoren durch die Verschiebung von Charakteristika des Impulsamplitudenspektrums ermittelt wird. Die Driftkompensation erfolgt dann über eine Änderung der Detektorarbeitsspannung bzw. der elektronischen Verstärkung (Rosza, S., Radioaktive Messungen in der Industrie, Akademiai Kiado, Budapest 1987, S.94). Diese Charakteristika können sowohl durch äußere Referenzquellen hervorgerufen werden, wie in DD-PS 156338, DE-PS 2442215, DE-OS 1472112, DE-OS 2622223, DE-AS 2359732 und DE-AS 1298649 beschrieben, als auch dem Impulsamplitude-.spektrum der Meßstrahlung, wie in DE-AS 1809 520 und DE-PS 2 826484 dargelegt, zugehörig sein. Der wesentliche Nachteil obengenannter offenbarter Verfahren ist. daß irreversible Driftanteile, wie Alterung, nicht beherrsch* werden können. Weiterhin ist nachteilig, daß diese Verfahren bei Kernstrahlungsdetektoren prinzipiell ungeeignet sind, da deren Impulr.amplituden-Maxima keine Proportionalität zu der vom Detektor absorbierten Energie aufweisen (z.B. Geiger-Müller-Zählrohre). Da die äußeren Referenzquellen selber driften können und die Charakteristika der Impulsamplitudenspekfen der Meßstrahlung teilweise von der Intensität der Meßstrahlung abhängig sind, wird die sichere Funktion der genannten Verfahren angezweifelt. Die Verfahren sind insgesamt bei schnell ablaufenden Einlauf- und Ermüdungseffekten nicht einsetzbar, da die Korrektur des gedrifteten Impulsamplitudanspektrums erst für die nächste Messung erfolgen kann. Weiterhin sind Verfahren bekannt, welche versuchen, durch Vergleichsmessungen in einem Bezugsstrahlungsdetektor, wie in DE-OS 2114500offenbart,oderdurch Eichnormale, wie in DD-PS 33753, DE-AS 1598950, DE-OS 2264674, DE-OS 2747440 und SU-PS 991271 beschrieben, eine Driftkompensation vorzunehmen. Die Wirksamkeit dieser Kompensationsverfahren für irreversible Driftanteile wird erheblich angezweifelt. Weiterhin ist von großem Nachteil, daß bei der Driftkompensation über Vergleichsmessungen, für die Zeit der Vergleichsmessung, die mit dem Kernstrahlungsdetekto.' durchzuführende Meßaufgabe unterbrochen ist.It is known that of nuclear radiation detectors whose pulse amplitude spectrum is proportional to the energy absorbed in the detector, the drift by means of discriminators and single channel analyzers is determined by the displacement of characteristics of the pulse amplitude spectrum. The drift compensation then takes place via a change in the detector operating voltage or the electronic amplification (Rosza, S., Radioactive Measurements in Industry, Akademiai Kiado, Budapest 1987, p.94). These characteristics can be caused by external reference sources as described in DD-PS 156338, DE-PS 2442215, DE-OS 1472112, DE-OS 2622223, DE-AS 2359732 and DE-AS 1298649, as well as the pulse amplitude spectrum the Meßstrahlung, as disclosed in DE-AS 1809 520 and DE-PS 2,826,484, belonging. The essential disadvantage of the above disclosed methods is. that irreversible drift components, such as aging, can not be controlled. A further disadvantage is that these methods are in principle unsuitable for nuclear radiation detectors, since their pulse amplitude maximums have no proportionality to the energy absorbed by the detector (for example Geiger-Müller counter tubes). Since the external reference sources themselves can drift and the characteristics of the Impulsamplitudenspekfen the measuring radiation are partly dependent on the intensity of the measuring radiation, the safe function of said methods is doubted. Overall, the methods can not be used for fast-running intake and fatigue effects, since the corrected pulse amplitude spectrum can only be corrected for the next measurement. Furthermore, methods are known which attempt to obtain by comparison measurements in a reference radiation detector, as disclosed in DE-OS 2114500, or by calibration standards, as in DD-PS 33753, DE-AS 1598950, DE-OS 2264674, DE-OS 2747440 and SU-PS 991271 described to make a drift compensation. The effectiveness of these compensation methods for irreversible drift components is considerably doubted. Furthermore, it is a great disadvantage that in the drift compensation over comparative measurements, for the time of the comparison measurement, with the Kernstrahlungsdetekto. to be performed measuring task is interrupted. Ziel der ErfindungObject of the invention Mit der Erfindung soll der Einfluß von Störgrößen auf die Detektoren in Kornstrahlungsmeßeinrichtungen verengert werden und damit die Meßgenauigkeit und Reproduzierbarkeit dieser Meßeinrichtungen erhöht werden.With the invention, the influence of disturbances on the detectors in Kornstrahlungsmeßeinrichtungen is to be narrowed and thus the accuracy and reproducibility of these measuring devices are increased. Wesen der ErfindungEssence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Driftkompensation vorzunehmen, ohne daß äußere Strahlungsquellen zum Einsatz gelangen und das Verfahren nur auf Kernstrahlungadetektoren, deren Impulsamplitudenspektrum Proportionalität zur absorbierten Energie besitzt, anwendbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß während der Kernstrahlungsmessung das Impulsamplitudenspektrum des Kernstrahlungsdetektors mit einem Vielkanalanalysator aufgenommen wird. Die Driftkompensation wird dadurch erreicht, daß zum Beispiel mittels Mikrorechner das mit dem Vielkanalanalysator aufgenommene Impulsamplitudenspektrum oderThe invention has for its object to provide an automatic drift compensation, without external radiation sources are used and the method only on nuclear radiation detectors whose pulse amplitude spectrum has proportionality to the absorbed energy, is applicable. According to the invention the object is achieved in that the pulse amplitude spectrum of the nuclear radiation detector is recorded with a multi-channel analyzer during the nuclear radiation measurement. The drift compensation is achieved in that, for example by means of microcomputer recorded with the multichannel analyzer pulse amplitude spectrum or