|
Программно-математическое обеспечение
(ПМО) управления процессом измерений, разработанное для анализатора
LP-4900B, позволяет:
- осуществлять раздельный запуск и остановку измерений
независимо в каждом из 7-ми ИСТ;
- набирать спектрометрическую информацию из расчета
7 спектров по 4096 каналов в режиме амплитудного анализа по живому
времени;
- оперативно отображать спектрометрическую и контрольную
информацию;
- задавать информацию, необходимую для идентификации
результатов измерений;
- осуществлять ввод и вывод результатов измерений
на ГМД в файловом формате MS-DOS.
Необходимое для получения представительного
спектра время измерения одной пробы, определяемое ее видом, активностью,
радионуклидным составом и решаемой задачей, обычно составляет величину
от 2 до 60 часов. Обеспечение сохранности информации при длительных
измерениях реализуется посредством записи на ГМД, помимо результирующего
спектра измерения, каждого из последовательно набранных парциальных
спектров (длительность одного парциального измерения составляет
1-4 часа). Такая избыточность, кроме того, позволяет оператору,
не влияя на текущие измерения и не прекращая их, выполнять с помощью
данного ПМО суммирование ранее измеренных спектров с приведением
их к общей энергетической калибровке, что эквивалентно периодической
коррекции коэффициента преобразования ИСТ.
Суммарный спектр, накопленный за все время измерений пробы (либо
полученный оператором ручным суммированием парциальных спектров
с их коррекцией или без таковой), снабженный информацией об имени
пробы, дате и времени измерения, записывается на ГМД 5,25" в файловом
формате MS DOS и передается для последующей обработки на PC/AT.
Спектр также может быть передан из анализатора в PC/AT с использованием
параллельной линии связи.
Для количественного анализа результатов
спектрометрических измерений образцов разработано ПМО, состоящее
из трех частей:
- интерактивная обработка спектров,
- определение радионуклидного состава образцов
по результатам гамма-спектрометрического анализа,
- подготовка необходимых для анализа наборов данных.
1. Интерактивная обработка спектров.
Целью обработки спектра является определение скоростей счета и других
параметров пиков полного поглощения и оценка их погрешностей. Исходными
данными для обработки служат измеренный спектр и информация об образце
и условиях его измерения, характеристики спектрометра и библиотека
данных о радионуклидах и их гамма-излучении. Обработка проводится
интерактивным методом. Оператор, проводящий обработку, руководствуется
представленными на экране изображением спектра, таблицей линий гамма-излучения
с их характеристиками и подсказками программы и может управлять
форматом изображения, выбирать пики или группы пиков для анализа,
задавать или корректировать выбранные программой границы пиков и
групп пиков, идентифицировать пики или корректировать идентификацию
пиков программой. Используемые в программе алгоритмы позволяют определять
положения, площади и ПШПВ одиночных пиков, проводить разрешение
мультиплетов с определением положений и площадей составляющих, оценивать
верхний предел площади для внесенных в таблицу, но не обнаруженных
в спектре пиков. В ходе обработки выполняется автоматическая настройка
энергетической шкалы спектрометра на данный спектр. Для всех определяемых
величин проводится оценка их статистических и систематических погрешностей.
2. Определение радионуклидного состава образца.
Содержание в образце радионуклидов из заданного
списка проводится по определенным при обработке спектра скоростям
счета в пиках полного поглощения. После вычитания фоновых скоростей
счета и внесения коррекции на плотность спектрометрического образца
с помощью хранящихся в библиотеке данных значений чувствительности
спектрометра (отношение скорости счета в пике к активности источника)
для каждой линии гамма-излучения усреднением по всем линиям вычисляются
активности радионуклидов или оценки их верхних пределов. На основании
полученных результатов готовится протокол измерений, в котором перечислены
характеристики пробы и приготовленного из нее спектрометрического
образца, описаны условия измерений и приведены значения удельных
активностей радионуклидов в пробе в единицах Бк/кг на дату отбора
пробы. Если проба характеризуется определенной поверхностью, то
приводятся также значения удельных активностей в единицах Бк/м2,
а если объемом, то в единицах мБк/см3. Для анализа результатов
измерений проб с послойным отбором по глубине почвы разработана
программа, аппроксимирующая распределение удельной активности по
глубине одной или двумя экспонентами с определением параметров распределения
и запаса активности радионуклида в почве. Погрешности получаемых
значений активностей радионуклидов определяются систематическими
погрешностями используемых данных (характеристики применяемых при
калибровке по эффективности и чувствительности образцовых источников,
параметры для коррекции на самопоглощение в образце и др.) и статистикой
спектра и составляют от 5% до 15%. Примеры протокола результатов
обработки приведены на рис. 4,5.
3. Подготовка данных для анализа.
Для проведения описанных выше операций необходимы следующие данные:
- фоновые скорости счета для анализируемых линий
гамма-излучения,
- значения чувствительности для этих же линий,
- зависимость ПШПВ пика от энергии для разрешения
мультиплетов,
- параметры для коррекции самопоглощения в источнике.
Для получения этих величин и внесения
их в наборы данных для анализа разработан ряд вспомогательных программ.
3.1. Фоновые скорости счета определяются
из экспериментальных фоновых спектров, измеряемых периодически для
каждого ИСТ спектрометра, с помощью программы обработки и заносятся
в соответствующие наборы данных для каждого ИСТ спектрометра.
3.2. Для определения значений чувствительности
выполняется калибровка по эффективности для каждого сочетания "детектор
+ контейнер образца". Процедура калибровки состоит в определении
значений и погрешностей параметров аналитической зависимости эффективности
регистрации в пике полного поглощения от энергии гамма-квантов по
результатам измерений образцовых источников. Для радионуклидов из
списка, совпадающих с используемыми образцовыми источниками (137Cs,
134Cs, 226Ra, 232Th, 40K,
57Со, 54Mn, 22Na, 65Zn,
139Ce, 113Sn, 152Eu), значения
чувствительности определяются усреднением результатов измерений
образцовых источников, для остальных радионуклидов - умножением
определяемой из калибровочной кривой эффективности для каждой гамма-линии
на ее квантовый выход.
3.3. Зависимость ПШПВ пиков от энергии
определяется из тех же измерений с образцовыми источниками и аппроксимируется
линейной функцией.
3.4. Для коррекции зависимости эффективности
регистрации гамма-квантов от плотности источника используется аналитическая
функция, задающая зависимость корректирующего коэффициента от плотности
образца и энергии гамма-квантов. Параметры этой функции определяются
методом наименьших квадратов для каждой комбинации "детектор + контейнер
образца" из результатов обработки спектров источников 226Ra
c плотностью от 0.2 до 2.5 г/см3.
Полученные таким образом данные
хранятся в отдельных файлах для каждого набора "детектор+защита+контейнер"
и используются при обработке спектров и при определении радионуклидного
состава пробы.
Для проверки работоспособности методик
накопления и обработки данных было произведено количественное определение
содержания 137Cs, 232Th и 152Eu
в образцах, предоставленных НИКИЭТ в рамках программы "Метрологическая
экспертиза гамма-спектрометров на предприятиях 16-го ГНТУ Министерства
атомной энергии РФ". Отношения полученных оценок удельных активностей
к их паспортным значениям составили:
137Cs: 1.01 ± 0.05; 232Th: 0.95 ± 0.09; 152Eu: 1.02 ± 0.10
|
