RU1807438C - Method and device for stabilizing energetic scale of ionizing radiations spectrometer - Google Patents

Abstract

Использование: в области  дерного приборостроени  в  дерных геофизических приборах дл  анализа вещества в полевых услови х. Сущность изобретени : используют реперный источник низкой активности дл  измерени  сигнала, при помощи которого управл ют коэффициентом преобразовани  спектрометра, раздел ют по времени режима стабилизации и измерени , и при переходе от режима стабилизации к режиму измерени  измен ют коэффициент преобразовани  спектрометра. В режиме стабилизации , задаваемом блоков 15, ключи 7 и 10 замкнуты, а ключи 8 и 1,1 разомкнуты; Электрические импульсы От: рёперного McV точника с нагрузкойi R| Г1 е йлйтёй  накапливаюте  в $iioi&:w Gtfto cuitiaije коррекции коэффициента преобразовани  12, кртбрШ прй Измен ет Коэффициент усиЛи л  94 Ьод ержиёа об щйй коэффицйенг 11| 6|эаэ6ваййй сций- тилл тор - фЭУ,. pfaenb ti &si4&boi(ii .2 c::;iii :i :tin. 00 о а: СА) 00Usage: in the field of nuclear instrumentation in nuclear geophysical instruments for the analysis of matter in the field. SUMMARY OF THE INVENTION: a reference source of low activity is used to measure the signal by which the conversion coefficient of the spectrometer is controlled, the stabilization and measurement modes are separated by time, and the conversion coefficient of the spectrometer is changed from the stabilization mode to the measurement mode. In the stabilization mode defined by blocks 15, the keys 7 and 10 are closed, and the keys 8 and 1,1 are open; Electrical impulses From: McV reference gage with load i R | G1 can accumulate in the $ iioi & amp: w Gtfto cuitiaije the conversion factor correction 12, which will change the gain factor 94 94 Total power factor 11 | 6 | eae6vayy scii-toll tor - PMT ,. pfaenb ti & si4 & boi (ii .2 c ::; iii: i: tin. 00 about a: CA) 00

Description

Изобретение относитс  к области  дерного приборостроени  и может быть использовано в  дерных геофизических приборах полевого назначени  дл  анализа состава вещества.The invention relates to the field of nuclear instrumentation and can be used in nuclear field geophysical instruments for analyzing the composition of a substance.

Цель изобретени  - повышение надежности стабилизации в услови х работы спектрометра на нерадиоактивных средах.The purpose of the invention is to increase the stability of stabilization under the conditions of operation of the spectrometer on non-radioactive media.

Способ осуществл етс  следующим образом .. ;. V. The method is as follows ..;. V.

В режиме стабилизации спектрометра блок детектировани  посто нно облучают излучением реперного источника, имеющего энергию, например, гамма-квантов меньЧ ше нижней границы рабочего диапазона спектрометра. Коэффициент преобразовани  спектрометрического тракта выбирают такой величины, чтобы пик амплитудного распределени  от репера находилс  вблизи верхней границы рабочего диапазона, что необходимо дл  осуществлени  стабилизации ., 8 результате энергетическа  шкала спектрометра фиксируетс  в требуемом масштабе. При переключении из режима стабилизации е режим измерени  исслёду- емого спектра уменьшают коэффициент преобразовани  таким образом, чтобы пик амплитудного распределени  рт реперного источникаi оказалс  ниже нижней границы рабочего диапазона,; ; ;; In the stabilization mode of the spectrometer, the detection unit is constantly irradiated with radiation from a reference source having, for example, gamma rays less than the lower limit of the spectrometer's operating range. The conversion coefficient of the spectrometric path is chosen so that the peak of the amplitude distribution from the reference point is near the upper limit of the operating range, which is necessary for stabilization. 8 As a result, the energy scale of the spectrometer is fixed at the required scale. When switching from the stabilization mode, the e mode of measuring the spectrum under study reduces the conversion coefficient so that the peak of the amplitude distribution of the pt of the reference source i is below the lower boundary of the operating range; ; ;;

Амплитудный спектр исследуемого излучени  измер ют в рабочем диапазоне спектрометра, в границах которого уже не содержитс  мешающее амплитудное распределение 0т реперного источника,The amplitude spectrum of the investigated radiation is measured in the operating range of the spectrometer, within the boundaries of which the interfering amplitude distribution 0t of the reference source is no longer contained.

Последующее выключение режима измерени  одновременно включает режим стабилизации, при котором коэффициент преобразовани  спектрометра возвращает е  к исходной величине, и вновь происходит стабилизаци  энергетической шкалы.Subsequent switching off of the measurement mode simultaneously turns on the stabilization mode, in which the conversion coefficient of the spectrometer returns e to the initial value, and the energy scale is again stabilized.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет применить дл  стабилизации  изкоэнергетический. реперный источник, что приводит к уменьшению весогабарит- ных характеристик спектрометра и упрощению его применени  в полевых услови х.Thus, the proposed method makes it possible to use iscoenergy for stabilization. a reference source, which leads to a decrease in the weight and size characteristics of the spectrometer and simplification of its application in the field.

Пример. Необходимо стабилизировать гамма-спектрометр с рабочим диапазоном 0,1-3,0 МэВ. Выбираем в качестве реперного источника америций-241 с энергией гамма-квантов 0,06 МэВ, т.е. ниже нижней границы рабочего диапазона. Устанавливаем коэффициент преобразовани  спектрометра равным 45. Это означает, что излучение 0,06 МэВ на шкале спектрометра в режиме стабилизации будет располагатьс  в точке, соответствующей энергии 0,06x45 2,7 МэВ, что и требуетс  дл  эффективной стабилизации шкалы. После выполнени  стабилизации спектрометр переключают в режим измерени , одновременно уменьша  коэффициент преобразовани , например, коэффициент усилени , в 45 раз. Это означает, что пик распределени  реперного источника оказываетс  вНе рабочего диапазона, т.е. ниже 0,1 МэВ, а исследуемое излучение регистрируетс  на стабилизированной энергетической шкале в диапазоне 0,1-3,0 МэВ. После выключени  режима измерени  процесс стабилизации повтор етс . ; ;;..-;-:л - Д :; : . -- ;.Example. It is necessary to stabilize a gamma spectrometer with an operating range of 0.1-3.0 MeV. We choose americium-241 with a gamma-ray energy of 0.06 MeV as the reference source below the lower limit of the operating range. We set the conversion coefficient of the spectrometer to 45. This means that the radiation of 0.06 MeV on the spectrometer scale in the stabilization mode will be located at a point corresponding to an energy of 0.06 x 45 2.7 MeV, which is required for effective stabilization of the scale. After stabilization is performed, the spectrometer is switched to the measurement mode, while reducing the conversion coefficient, for example, the gain, by 45 times. This means that the distribution peak of the reference source is in the Out of Range range, i.e. below 0.1 MeV, and the investigated radiation is recorded on a stabilized energy scale in the range of 0.1-3.0 MeV. After the measurement mode is turned off, the stabilization process is repeated. ; ;; ..-; -: l - D:; :. -;.

Дл  реализации способа предложено устройство, позвол ющее улучшить эксплуатационные характеристики спектрометра.To implement the method, a device has been proposed to improve the performance of the spectrometer.

В устройство стабил изации, содержащее реперный йстЬчнйк ионизирующего излучени , детектор излучени , регулируемый усилйтёл ь, блок коррекций коэффициента преобразовани , анализатор импульсов, дополнительно введены резистор, образующий при последовательном соединений С; выходным резистором делитель напр жени , входные и выходные ключи, пороговое устройство, блок включени  - выключени  режимов стабилиза ции и измерений. уA stabilization device containing a reference meter of ionizing radiation, a radiation detector, an adjustable amplifier, a conversion coefficient correction unit, a pulse analyzer, additionally, a resistor is formed, which forms a series connection C; an output resistor, a voltage divider, input and output switches, a threshold device, an on / off unit for stabilization and measurement modes. at

На чертеже пбказанб предлагаемое ус- тройство, :s;;),..f/.-l: :- --:In the drawing pbkazanb the proposed device,: s ;;), .. f /.- l:: - -:

Устройство содержит реперный источник излучени  1, детектор излучени  2, ФЭУ 3, предусйлитель 4 с последовательно включенными резисторами нагрузки RI 5 и Rz 6, входные ключи 7 и 8, соединенные с входом усилител  9 с регулируемым коэффициентом усилени , и выходные ключи 10 и 11, подключенные к выходу усилител  9, блок 12 коррел ции коэффициента преобразовани , через который ключ 10 соединен с вторым входом усилител  9, пороговое устройство 13, через которое ключ 11 соединен с анализатором 14, и блок 15 включени  - выключени  режимов измерени  и стабилизации, с выходами которого попарно соединены управл ющие выходы ключей 7 и 10, 8 и 11.The device comprises a reference radiation source 1, radiation detector 2, PMT 3, preamplifier 4 with load resistors RI 5 and Rz 6 connected in series, input keys 7 and 8 connected to the input of amplifier 9 with adjustable gain, and output keys 10 and 11. connected to the output of amplifier 9, a conversion coefficient correlation block 12, through which the key 10 is connected to the second input of the amplifier 9, a threshold device 13, through which the key 11 is connected to the analyzer 14, and the on / off block 15 of the measurement and stabilization modes with the outputs of which the control outputs of the keys 7 and 10, 8 and 11 are connected in pairs.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Гамма-кванты реперного источника 1, регистрируемые детектором 2, ФЭУ 3 преобразуют в электрические сигналы пропорциональной амплитуды, которые через предусилитель 4 подаютс  на омическую нагрузку от резистора 5 и 6, причемThe gamma-quanta of the reference source 1 registered by the detector 2, the PMT 3 are converted into electrical signals of proportional amplitude, which are fed through the preamplifier 4 to the ohmic load from the resistor 5 and 6, and

R2R2

Естаб.Estab.

Rl + R2 Еспектр. Rl + R2 Aspectrum.

.где Естаб. - энерги  излучени  гамма-репера;where Estab. - radiation energy of the gamma rapper;

Еспектр. - верхн   граница рабочего диапазона спектрометра или энерги  в исследуемом спектре, относительно которой осуществл етс  стабилизаци ,Aspectrum. - the upper limit of the working range of the spectrometer or the energy in the spectrum under study, with respect to which stabilization is carried out,

В режиме стабилизации, задаваемом блоком 15, ключи 7 и 10 замкнуты, а ключи 8 и 11 - разомкнуты, Электрические импульсы , возникающие от гамма-квантов реперного источника, с нагрузки Ri + R2 предусилител , через ключ 7, усилитель 9, ключ 10, накапливаютс  в блоке 12 коррекции коэффициента преобразовани , который при возникновении изменени  этого коэффициента (например, при изменений температуры окружающей среды) измен ет коэффициент усилени  усилител  9, поддержива , таким образом, общий коэффициент преобразовани  - сцинтилл тор - ФЭУ - усилитель - в неизменном виде.In the stabilization mode specified by block 15, the keys 7 and 10 are closed, and the keys 8 and 11 are open. Electrical pulses arising from gamma quanta of the reference source from the load Ri + R2 preamplifier, through key 7, amplifier 9, key 10, accumulate in the block 12 correction coefficient conversion, which when a change in this coefficient (for example, changes in ambient temperature) changes the gain of the amplifier 9, thus supporting the overall conversion coefficient - scintillator - PMT - amplifier - not a modified form.

При переключении блока 15 в режим измерени  исследуемого спектра ключи 7 и 10размыкаютс , а 8и 11 -замыкаютс . При этом, импульсы с предусилител  4 поступают на-усилитель 9 не полной нагрузкой Rr+Ra, а с делител , образованного Ri nRa, v.; . : --У-.- /; - - У - R2 уменьшенные по амплитуде в-р ±в РазWhen the unit 15 is switched to the mode of measurement of the studied spectrum, the keys 7 and 10 open and 8 and 11 are closed. In this case, the pulses from the preamplifier 4 are supplied to the amplifier 9 not by the full load Rr + Ra, but from the divider formed by Ri nRa, v .; . : --U -.- /; - - Y - R2 reduced in amplitude bp ± times

т.е.,; именно во столько раз, чтобы амплитуда импульсов реперного источника стала меньше нижней границы рабочего диапазона , а исследуемое измерение уложилось полностью в этот диапазон. Тем самым электрические импульсы исследуемого излучени , снимаемые с резистора нагрузки R2 6 через ключ 8. усилитель 9, ключ 11, пороговое устройство 13, задающее нижнюю границу рабочего диапазона, поступают на анализатор 14, где накапливаютс  и обрабатываютс  требуемым образом,those.,; just so many times that the amplitude of the pulses of the reference source becomes less than the lower boundary of the working range, and the measurement under consideration fits completely into this range. Thus, the electrical pulses of the investigated radiation, taken from the load resistor R2 6 through the key 8. amplifier 9, key 11, the threshold device 13 that sets the lower limit of the operating range, are fed to the analyzer 14, where they are accumulated and processed as required.

После набора искомого спектра блок 15 выключает режим измерени , одновременно включа  режим стабилизации, и процесс повтор етс . : ..After entering the desired spectrum, block 15 turns off the measurement mode, simultaneously turning on the stabilization mode, and the process is repeated. : ..

Таким образом, изменение коэффициента преобразовани  при переходе от режима стабилизации к режиму измерени  исследуемого спектра, использование реперного источника низкой энергии и реализации способа стабилизации путем введени  в электрическую схему делител  Ri, R2 и р да ключей обеспечивает более простой и надежный способ стабилизации спектрометров ионизирующего излучени , особенно в случае их полевого применени , при этом значительно снижаютс  весогаба- ритные характеристики прибора, не вноситс  искажений в исследуемый спектр реперным излучением, обеспечиваетс  радиационна  безопасность обслуживающего персонала.Thus, changing the conversion coefficient when switching from the stabilization mode to the measurement mode of the spectrum under study, using a low-energy reference source and implementing the stabilization method by introducing the divider Ri, R2 and a series of keys into the circuitry provides a simpler and more reliable way to stabilize ionizing radiation spectrometers. especially in the case of their field application, the weight and size characteristics of the device are significantly reduced, and no distortions are introduced into the studied spectrum p Pernod radiation, radiation safety is provided by the staff.

Claims (1)

Формула изобретени  1. Способ стабилизации энергетиче- 5 ской шкалы спектрометра ионизирующих излучений полевого типа, включающий измерение исследуемого спектра с заданным коэффициентов преобразовани , регистрацию в режиме стабилизации излучени  .10 реперного источника с энергией, не превышающей энергию нижней границы рабочего энергетического диапазона спектрометра, выработку сигнала рассогласовани , в соответствии с которым осуществл ют управле- 15 ние коэффициентом преобразовани  спектрометрического тракта, -отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности стабилизации в услови х работы спектрометра на нерадиоактивных сре0 дах, осуществл ют временное разделение режимов стабилизации и измерени , при этом при переходе к режиму стабилизации устанавливают величину коэффициента преобразовани  из услови  трансформацииSUMMARY OF THE INVENTION 1. A method for stabilizing the energy scale of a field-type ionizing radiation spectrometer 5, including measuring the spectrum under study with given conversion coefficients, registering a .10 reference source with energy not exceeding the lower boundary energy of the spectrometer in the radiation stabilization mode, generating a signal the mismatch according to which the conversion coefficient of the spectrometric path is controlled is 15 different and that, in order to increase the stability of stabilization under conditions of spectrometer operation on non-radioactive media, the stabilization and measurement modes are temporarily separated, and when switching to the stabilization mode, the conversion coefficient is set from the transformation condition 5.пика амплитудного распределени  от реперного источника в область верхней грани- цы рабочего диапазона энергий спектрометра, а при возврате в режим измерени  вновь измен ют коэффициент преоб0 разовани ,. .5. the peak of the amplitude distribution from the reference source to the region of the upper limit of the working range of the spectrometer energies, and when returning to the measurement mode, the conversion coefficient is again changed. . 2, Устройство дл  стабилизации энергетической шкалы спектрометра ионизирующих излучений полевого типа, содержащего, репёрный источник ионизи5 рующего излучени , соединенные последовательно детектор излучени  с выходным резистором, регулируемый усилитель и блок коррекции коэффициента преобразовани  с обратной св зью на регулируемый усили0 тель, а также содержащее анализатор импульсов , о т л и ч а ю щ е е с   тем, что последовательно с выходным резистором детектора введен дополнательный рези- стор, второй вывод которого заземлен, при5 чем величины сопротивлений выходного и 2, A device for stabilizing the energy scale of a field type ionizing radiation spectrometer, comprising a reference ionizing radiation source, a radiation detector with an output resistor connected in series, an adjustable amplifier and a conversion coefficient correction unit with feedback to the adjustable amplifier, and also containing a pulse analyzer It is noteworthy that an additional resistor is introduced in series with the output resistor of the detector, the second output of which is grounded, at em values of the output resistances and дополнительного резисторов установлены из additional resistors installed from услови  обеспечени  отношени  величиныconditions for providing a ratio сопротивлени  дополнительного резистора resistance of additional resistor к сумме величин сопротивлений выходногоto the sum of the output resistances 0 и дополнительного резисторов равным или превышающим отношение энергии излуче- , ни  реперного источника излучени  к энергии верхней границы рабочего диапазона энергий спектрометра, первый вывод вы5 ходного резистора И объединенные выводы выходного и дополнительного резисторов через первый и второй линейные ключи соответственно соединены с информационным входом управл емого усилител , выход последнего через третий линейный ключ со71807438 80 and additional resistors equal to or greater than the ratio of the energy of the radiation or reference radiation source to the energy of the upper limit of the spectrometer's energy range, the first output of the output resistor And the combined outputs of the output and additional resistors through the first and second linear switches are respectively connected to the information input of the controlled amplifier, the output of the latter through the third linear key co71807438 8 единен с входом блока коррекции коэффи-ющие входы первого и второго, третьего иthe coefficient inputs of the first and second, third and циента преобразовани , а через четвертый /четвертого линейных ключей попарно соелинейный ключ и пороговое устройство со-динен с блоком включени -выключени  реединен с анализатором импульсов, управл -жимов стабилизации и измерени .conversion factor, and through the fourth / fourth linear keys, a pairwise connected key and a threshold device are connected to the on-off unit and connected to the pulse analyzer, stabilization and measurement control switches.