Детекторы ионизирующих излучений сцинтилляционные. Методы измерений нелинейности и нестабильности установки для определения сцинтилляционных параметров детекторов

УДК 539.1.074.2/.3.08 : 006.354

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДЕТЕКТОРЫ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЕ

Методы измерений нелинейности и нестабильности
установки для определения сцинтилляционных
параметров детекторов
lonizing-radiation scintillation detectors.
Methods for measurement of non-linearity and instability
of installation for determination of scintillation
detector parameters
ОКП 26 5100
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 апреля 1979 г. № 1592 срок введения установлен
с 01.01.80
Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 24.08.84 № 3007 срок действия продлен до 01,01,90
Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий стандарт распространяется на установки для опре­деления сцинтилляционных параметров сцинтилляционных де­текторов ионизирующих излучений (детекторов) и устанавливает два метода измерения нелинейности (метод 1 для установки, ра­ботающей в импульсном режиме, и метод 2 для установки, рабо­тающей в токовом режиме) и метод измерения нестабильности, а а также метод определения начальной точки характеристики преоб­разования установки, работающей в импульсном режиме (ме­тод 1).
Стандарт применяется совместно с ГОСТ 17038.0—79.

1. ИЗМЕРЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ УСТАНОВКИ,

РАБОТАЮЩЕЙ В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ (МЕТОД 1)

1.1. Зависимость амплитуды (V) импульса на выходе уста­новки от сигнала Гвх на входе установки (характеристику пре­образования установки) определяют по формуле
Г=аіГвх+Го, (1)
где щ — коэффициент преобразования установки;
Го — начальная точка характеристики преобразования уста­новки.
Издание официальное Перепечатка воспрещена
★
* Переиздание (февраль 1984 г.) с Изменением А° 1,
утвержденным в августе 1984 г. (ИУС № 12—84).
Если характеристика, преобразования детектора линейна, то характеристика преобразования установки с детектором также линейна: .
У=аЕ+Уо,д, (2)
причем Уо,д= Vo +Уд= Vo—as, (3)
где Е — энергия фотона;
а— коэффициент преобразования установки с детектором;
Уо,д— начальная _точка характеристики преобразования уста­новки с детектором;
VA — начальная точка характеристики преобразования детек­тора;
е — показатель непропорциональности детектора — началь- ' ная точка характеристики преобразования детектора в энергетических единицах. -
1.2. Нелинейность (Да), определяемую отклонением экспери­ментальных точек от характеристики преобразования, в. процен­тах, вычисляют по формуле
Дп = а^~а^. . юо,
^тах“ЬЯпнп
где атах и Оццд— максимальное и минимальное значения величи­ны а.
1.3. Значение Уо.д определяют как отсечку характеристики преобразования установки с детектором на оси ординат; значение Vo находят из соотношения (3).
1.4. Нелинейность и начальную точку характеристики преоб­разования установки определяют с помощью стандартного об­разца светового выхода сцинтилляционных детекторов на основе монокристалла натрия йодистого, активированного таллием, при возбуждении гамма-излучением.
Для этого набирают спектры амплитуд импульсов, возникаю­щих при поглощении сцинтиллятором гамма-излучения, используя моноэнерготическое излучение не менее пяти значений энергии и определяют амплитуды Импульсов, соответствующие максимумам пиков полного поглощения. Используют гамма-излучение, энергия которого находится в интервале 48-—240 фДж (300—1500 кэВ). Разность между максимальной, и ближайшей к ней энергией излу­чения должна быть не менее 48 фДж (300 кэВ). ■
Примечание. Детектор гамма-излучения на основе монокристалла на­трия йодистого, активированного таллием, является линейным преобразователем в области энергий 4®—240 фДж (300—1‘5О0 кэВ),
1.5. Если установка будет использована для работы в области энергий гамма-излучения ниже 48 фДж (300 кэВ) или для работы С детекторами, световой выход которых более чем в два раза ни­же светового "выхода детекторов на основе монокристаллов нат­
1.6. рия йодистого, активированных, таллием, ее нестабильность и ве- •личину Vo определяют по п. 1.4, помещая между стандартным об­разцом и фотокатодом ФЭУ поглотитель светового потока. Свето­вой поток от стандартного образца ослабляют настолько, чтобы значение амплитуды импульса, соответствующей максимуму пи­ка полного поглощения при возбуждении гамма-излучением це­зия-137, отличалось не более чем на 20% от значения амплитуды импульса при возбуждении испытуемого детектора излучением, для регистрации которого он предназначен.
1.7. Значения нелинейности и Vo измеряют на том коэффици­енте усиления установки, на котором измеряют параметры де­текторов.
1.8. Если другая периодичность не указана в НТД на конк­ретные типы детекторов, нелинейность И .Уо измеряют не реже од­ного раза в месяц, а также после замены ФЭУ или ремонта ап­паратуры. ->
1.9. А п п а р а т у р а
1.9.1. Установку для определения сцинтилляционных парамет­ров детекторов, работающую в импульсном режиме, собирают из элементов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 17038.0—79, черт. 1.
/—источник питания каскада согласования; 2—блок де­тектирования с каскадом согласования; 3—источник пита­ния ФЭУ; 4—амплитудный анализатор импульсов; 5— стабилизатор напряжения питания
Черт. 1
1.9.2. (Исключен, Изм. № 1).
1.9.3. Стандартный образец светового выхода должен быть ат­тестован в установленном порядке по световому выходу и пока­зателю непропорциональности.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.10. Подготовка и проведение измерений
1.10.1. Стандартный образец помещают на фотокатоде ФЭУ в оптическом контакте, если другой способ не указан в НТД на конкретные типы детекторов. Материалы, рекомендуемые для со­здания и устранения оптического контакта, приведены в рекомен­дуемом приложении 2. Допускается применение центрирующих оправок, изготовленных из диэлектричЛкого материала.
1.10.2. Затемняют стандартный образец и ,ФЭУ и подают на ФЭУ напряжение питания.
1.10.3. Устанавливают источник гамма-излучения.
Допускается помещать источник внутрь корпуса. В этом случае операции по пп. 1.9.2 и 1.9.3 выполняются в обратном порядке.
1.10.4. Набирают спектр амплитуд импульсов, определяя значе­ние (в каналах) амплитуды ІЛ импульсов, соответствующее мак­симуму пика полного поглощения.
Измерения повторяют три раза и вычисляют среднее значе­ние Vi результатов трех измерений-.
1.10.5. Измерения по пп. 1.9.3 и 1.9.4 повторяют с остальными источниками излучения, определяя средние значения амплитуд Vi импульсов для каждого значения энергии Et.
Измерения проводят при неизменном коэффициенте усиления.
Примечание. Допускается набор спектра амплитуд импульсов при возбуждений детектора гамма-излучением одновременно от всех используемых источников, '
1.11. Обработка результатов
1.11.1. По таблице справочного приложения 3 находят энергию моноэнергетического гамма-излучения..
1.11.2. Значения коэффициентов (щ) преобразования установ­ки с детектором в каждом энергетическом интервале вычисляют по формуле
где Етах— максимальная энергия используемого гамма-излуче­ния, фДж (кэВ);
Vmax — соответствующая ей амплитуда импульсов, вольт (ка­нал). ,
1.11.3. Из совокупности значений сц выбирают максимальное атах и минимальное amin значения.
1.11.4. По формуле (4) вычисляют значение, в процентах, не­линейности установки. *
Результат округляют до одной значащей цифры. Округление проводят по СТ СЭВ 543—77. ~
1.11.5. Среднее значение (а) коэффициента преобразования вычисляют по формуле
а = —Ц- 2 щ. (6)
«-1 і=і
где п — число использованных значений энергии.
1.11.6. 1.10.5. (Измененная редакция, Изм. № 1).
1.11.7. Значение, в каналах, начальной точки характеристики преобразования установки с детектором (Уо,д) вычисляют по формуле
п ' _ _ л \
Л И,-о Z £, ) . (7)
1.11.8. Значение, в каналах, начальной точки характеристики преобразования установки (Vo) вычисляют по формуле
Vo — Уо,д + а®. (8)
Результат округляют до целых значений. Округление проводят по СТ СЭВ 543—77.
(Измененная редакция, Изм. № 1).
1.11.9. Суммарная абсолютная погрешность измерения нели­нейности установки не должна превышать 3% при доверительной вероятности 0,95.
1.11.10. Суммарная абсолютная погрешность измерения началь­ной точки характеристики преобразования установки не должна превышать двух каналов при доверительной вероятности 0,95.

2. ИЗМЕРЕНИЕ НЕЛИНЕЙНОСТИ УСТАНОВКИ,

РАБОТАЮЩЕЙ В ТОКОВОМ РЕЖИМЕ (МЕТОД 2J

2.1. Нелинейность (Да) определяют измерением коэффициента а' ослабления светового потока от детектора при устранении оп­тического контакта между выходным окном детектора и фотокато­дом в заданном интервале значений напряжения питания ФЭУ. Ее значение, в процентах, вычисляют по формуле
= -100, (9)
°nrax'+ainln
где а'тах и a'min — максимальное и минимальное значения ко­эффициента а'.
Примечание. В случаях, оговоренных НТД на конкретные типы детек­торов, допускается определять нелинейность измерением отношения двух сиг­налов на выходе установки в заданном интервале значений напряжения пита­ния ФЭУ.
2.2. Нелинейность установки определяют с помощью стандарт­ного образца светового выхода сцинтилляционных детекторов на основе того же сцинтиллятора и при возбуждении ионизирующим излучением того же вида, что и испытуемые детекторы.
ф—ф _ .
-J—. 1—блок детектирования; 2—источник питания ФЭУ; 3— прибор для из«
-| 4 I мерения тока; 4—стабилизатор напряжения уитания
Черт. 2
2.3. Если другая периодичность не указана в НТД на конкрет­ные типы детекторов, нелинейность измеряют не реже одного ра­за в месяц, а также после замены ФЭУ или ремонта аппаратуры.
2.4. Аппаратура
2.4.1. Установку для определения сцинтилляционных парамет­ров^ детекторов, работающую в токовом режиме, собирают из эле­ментов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 17038.0—79, черт. 2.
2.4.2. Средства измерений, вспомогательные устройства и ис­точники ионизирующего излучения приведены в ■ рекомендуемом приложении 1.
Вид источника ионизирующего излучения устанавливается НТД на конкретные типы детекторов.
2.4.3. Стандартный образец светового выхода, аттестованный в установленном порядке по световому выходу.
2.5. Подготовка и проведение измерений
2.5.1. Стандартный образец помещают на фотокатоде ФЭУ. Между выходным окном стан