Материал: Бушуев Методы и приборы измерений ядерных материалов 2011

Порядок выполнения работы

1. Подготовка спектрометра к измерениям:

включите питание на измерительном блоке и на персональном компьютере;

запустите управляющую программу “Maestro” в режим связи с измерительным блоком;

установите время измерения 2-3 мин (по указанию преподавателя).

2. Определение оптимального напряжения на детекторе, обеспечивающего наилучшее разрешение:

поместите источник 239Pu из набора ОСАИ на 4-5 полочку измерительной камеры;

откачайте воздух из камеры в течение 1-2 мин с помощью форвакуумного насоса, повернув вакуумный кран в положение PUMP.

Оналичии вакуума можно судить по показаниям вакуумметра; поверните вакуумный кран в положение HOLD; установите напряжение на детекторе 3 В;

запустите измерение. Убедитесь в том, что происходит набор

спектра на экране монитора; по окончании набора спектра выделите с помощью «мыши» зо-

ну α-пика и определите положение максимума, ширину пика на половине высоты (ПШПВ) с помощью команд Mark ROI и Peak Info;

результаты измерения занесите в табл. 2.3; рассчитайте значения относительного энергетического разреше-

ния спектрометра (ПШПВ)/Е. Результаты расчета занесите в табл. 2.3;

повторяйте измерения для напряжений, указанных в табл. 2.3 до тех пор, пока разрешение спектрометра не начнет ухудшаться или в течение двух-трех измерений будет оставаться постоянным;

установите напряжение на детекторе, соответствующее наилучшему энергетическому разрешению.

61

Таблица 2.3

Зависимость ПШПВ спектрометра от напряжения на детекторе

Оптимальное напряжение на детекторе составляет __________ В.

3.Градуировкаэнергетической шкалыспектрометра

Градуировка энергетической шкалы заключается в получении

зависимости положения вершины пика на шкале спектрометра от энергии α-частицы. Для градуировки следует использовать источник, содержащий несколько хорошо разрешенных α-линий, или источник, состоящий из смеси нескольких изотопов:

поверните вакуумный кран в положение Open. Откройте крыш-

ку вакуумной камеры и установите в нее источник, содержащий два изотопа: 238Pu и 239Pu;

поверните вакуумный кран в положение PUMP и откачайте воздух из камеры в течение 1-2 мин;

наберите спектр от установленного источника в течение 3-5 мин;

используя данные табл. 2.1 об энергиях α-частиц и их выходах на распад, отградуируйте шкалу спектрометра по двум любым пикам с помощью опции Calibration в управляющей программе, предварительно удалив существующую градуировку;

проверьте правильность градуировки по третьему пику, определив его энергию с помощью маркера.

4. Исследование влияния расстояния источник-детектор на формуи положениепика:

поместите в камеру на верхнюю полочку источник 239Pu и откачайте воздух;

наберите спектр от этого источника в течение 1 мин;

62

по окончании набора спектра определите положение максимума пика, полуширину на половине максимума и на 1/5 максимума, как это было сделано в пункте 2;

результаты измерения занесите в табл. 2.4; рассчитайте значения энергетического разрешения спектромет-

ра (ПШПВ)/Е. Результаты расчета занесите в таблицу; откройте камеру и переставьте источник на одну полочку ниже.

Повторите измерение в течение 2 мин; рассчитайте значения энергетического разрешения спектромет-

ра (ПШПВ)/Е для нового положения источника, результаты измерений и расчета занесите в таблицу;

повторяйте измерения, постепенно удаляя источник от детектора и одновременно увеличивая время измерения;

после проведения измерений на нижней полочке установите источник в верхнее положение, поместив на него коллиматор. Выполните измерения с коллиматором.

Таблица 2.4

Зависимость энергетического разрешения от расстояния между детектором и источником

Объясните полученные результаты.

5. Изучение влияния уровня давления воздуха в камере на форму иположениепика:

поверните вакуумный кран в положение Open, откройте крышку

вакуумной камеры, снимите коллиматор и установите источник 239Pu на третью полочку;

наберите спектр при половине атмосферного давления в камере в течение 2-3 мин;

63

значение величин энергии и ПШПВ занесите в табл. 2.5; откачайте воздух из камеры до 1/10 атмосферного давления и

повторите измерения; повторяйте измерения для величин давления воздуха, указанных

в таблице.

Таблица 2.5

Изменение положения пика в спектре и энергетического разрешения от давления воздуха в камере

Объясните полученные результаты.

6.Влияниетолщины источникана параметрыα-спектра:

установите в измерительную камеру источник из набора ОСАИ,

откачайте воздух из камеры; наберите спектр этого источника в течение 3 мин. Зарисуйте

форму одного из пиков в набранном спектре; откройте камеру и замените источник на аналогичный из друго-

го набора ОСАИ; откачайте воздух, выполните такое же измерение с этим источ-

ником. Зарисуйте форму того же пика из второго спектра; определите по форме пиков, какой из источников имеет боль-

шую толщину.

7.Влияниетолщинызащитнойпленкина параметрыα-спектра:

установите в измерительную камеру источник 239Pu из набора

ОСАИ, откачайте воздух из камеры; наберите спектр этого источника в течение 2-3 мин. Определите,

насколько отличаются энергия α-пиков изотопов 238Pu и 239Pu в набранном спектре от табличных значений;

повторите измерения с другими источниками, содержащими 238Pu и 239Pu. Результаты измерений запишите в табл. 2.6.

64

Сравните полученные значения энергий α-пиков в разных спектрах. Определите по полученным результатам, какой из источников имеет самую толстую и самую тонкую защитную пленку.

Таблица 2.6

Зависимость параметров измеренного спектра от толщины защитной пленки

8.Определениеэффективностирегистрацииα-частиц:

установите на четвертую полочку измерительной камеры источ-

ник, содержащий изотоп плутония 238Pu;

наберите спектр от этого источника в течение 3 мин;

с помощью программы Maestro рассчитайте суммарное количество отсчетов в пиках, принадлежащих 238Pu;

по приведенной в табл. 2.2 активности источника рассчитайте эффективность регистрации α-частиц для использованной геометрии измерений. Результаты измерений запишите в табл. 2.7;

повторите измерение с источником 239Pu. По суммарной скорости счета в пиках 239Pu и полученной величине эффективности регистрации α-частиц рассчитайте активность источника 239Pu.

Таблица 2.7

Эффективность регистрации α-частиц

65