Sistema de espectroscopia de raios gamma com MCA

Dados técnicos

Características

• Excelente desempenho do MCA em termos de DNL: +/- 1%.;
• INL: +/- 0,05% da resolução FS etc.;
• Suporta os modos de operação PHA e MCS.;
• Conectividade universal para uma ampla variedade de PCs e notebooks.;
• O sistema de espectroscopia de raios gama usa amplificador de espectroscopia, módulo HV e detector cintilador, incluindo BIN de instrumentação e fonte de alimentação.;
• Excelentes recursos de software de processamento.;
• O sistema pode ser usado com diferentes tamanhos de detectores de cintilação NaI..

O sistema de espectroscopia de raios gama baseado em detector de cintilação NaI com MCA de 8K/4K/1K consiste nas seguintes unidades consistentes.

MINBIN com fonte de alimentação (MB403) Amplificador de espectroscopia de alta tensão (HV501) (SA524) ou amplificador linear (LA520) Analisador multicanal 8K / 4K / 1K com software de processamento Detector de cintilação NaI (2”x2” / 3”x3” tipo plano / poço) Blindagem de chumbo (40 mm) Sistema de computador pessoal Conjunto de fontes de referência gama (opcional)

Aplicações: Este sistema encontra ampla aplicação em medições de Espectroscopia de Raios Gama. Altamente recomendado para diversos laboratórios de física da saúde em usinas nucleares e laboratórios de pesquisa ambiental para medição de radioatividade em amostras ambientais, incluindo alimentos, vegetação, solo e outras amostras. Além disso, o sistema é útil para fins de pesquisa básica e aplicada. Também pode ser usado em laboratórios de ensino de Ciências e Engenharia Nuclear.

Introdução: O Analisador Multicanal (MCA) é uma parte importante do sistema de espectroscopia nuclear. O principal requisito do MCA é a análise da altura do pulso nuclear em espectroscopia de energia. O USB-MCA apresentado aqui incorpora tecnologias de ponta como FPGA, interface de barramento USB e eletrônica analógica de precisão para atender aos rigorosos requisitos de sistema em espectroscopia de pulso nuclear. A resolução suportada pelo USB-MCA varia de 256 canais a 8K canais selecionáveis ​​via software, tornando-o adequado para todas as aplicações de espectroscopia, desde sistemas de baixa resolução (por exemplo, NaI-PMT) até sistemas de alta resolução (por exemplo, HP-Ge).

A interface de barramento USB do MCA oferece excelente conectividade com a maioria dos novos PCs e laptops. O software aplicativo PHAST, fornecido com o USB-MCA, integra-se perfeitamente ao hardware, apresentando uma gama de funções padrão necessárias para análise e aquisição.

Especificações

1. Minibin e fonte de alimentação (MB 403)

Mini bin: Acomoda SEIS / OITO módulos de bits individuais ou uma combinação de múltiplas larguras com conectores Amphenol. O Minibin foi projetado principalmente com o objetivo de conservar o espaço da bancada e obter uma economia significativa no custo dos sistemas baseados em Minibin. A fiação em barramento é fornecida aos conectores de energia para distribuir +/- 12 V e +/- 24 V. Um painel de controle com interruptor liga/desliga e tomadas de teste de baixa tensão é fornecido na extremidade direita do compartimento.

Dimensões do Minibin: 11,75″ de largura x 11,00 de profundidade (até os conectores) x 8,75″ de altura.

Fonte de energia:

Este é um módulo de dois bits e meio ou um gabinete compacto tipo caixa instalado na parte traseira deste compartimento, que gera tensões CC altamente reguladas.

• Entrada: (230V + 10%) CA, 50Hz.;
• Saída CC: +12 V @ 1 A, -12 V @ 1 A, +24 V @ 0,5 A, -24 V @ 0,5 A 48 watts máximo.;
• Regulação: Melhor que +/- 0,1%;
• Ruído e ondulação: menos de 3 mV;
• Estabilidade: +/- 0,5% após 24 horas de aquecimento em temperatura ambiente, de carga e de linha constantes..

2. Unidade de alta tensão (HV 501):

• a. Tensão de saída variável continuamente de 0 V a 1500 volts;
• b. Corrente de saída (máx.) 1 mA;
• c. Regulagens de carga e linha: Melhor que 0,005% da escala completa;
• d. Proteções indefinidas contra sobrecarga e curto-circuito e auto-recuperação;
• e. Ondulação de saída menor que 20 mV.;
• f. Dimensões: Módulo de um / dois bits.

3. AMPLIFICADOR LINEAR (SA524):

O Amplificador Linear LA 520 é um amplificador de pulsos de estado sólido projetado para moldar e amplificar fielmente os pulsos de saída do pré-amplificador do detector para níveis operáveis. Muitos detectores nucleares produzem saídas de pulso de pequena amplitude. Esses pulsos de saída não podem ser contados ou analisados ​​diretamente por scalers, medidores de contagem e analisadores de canal único sem serem previamente amplificados. Apresentando excelentes características de não sobrecarga, alto ganho, baixo ruído de entrada equivalente e flexibilidade na modelagem de pulsos, o LA 520 é ideal para uso com sistemas de contagem nuclear, como espectrômetros de raios gama e outras unidades similares.

• Polaridade de entrada: Positiva ou negativa.;
• Impedância de entrada: 93 ohms.;
• Ganho total: Típico 600 +/-10% com constante de tempo de 1 microssegundo.;
• Ajuste de ganho:;
• Controlado por três controles de ganho Precisão: +/-10%.;
• a. Atenuador de entrada: Fatores de atenuação x 2,5 e x 1.;
• b. Ganho grosso: 0,2, 0,5, 1,2,3,5 e 8 por chave rotativa.;
• c. Ganho fino: Aproximadamente ajustável por um helipot de dez voltas e botão/dial de precisão.;
• Modelagem de pulso: Constantes de tempo RC de diferenciação e integração variáveis ​​de 0,1 microssegundo a 5 microssegundos em sequência de 0,5, 1, 2, 3, 6, 10 com uma provisão de integração de comutação IN/OUT.;
• Tempo de subida do amplificador: Melhor que 100 nanossegundos sem integração e constante de diferenciação de 0,1 microssegundo.;
• Saída: 0 a 8 V positivo, 12 V máximo unipolar.;
• Impedância de saída: Aproximadamente 93 ohms.;
• Ruído do amplificador: Ruído de entrada equivalente a 10 microvolts rms típico com ganho máximo e integração e diferenciação de 1 microssegundo.;
• Linearidade: A não linearidade integral é inferior a 0,15% de 200 mV a 8 mV com constante de tempo de 1 microssegundo, integração IN..

4. Amplificador de espectroscopia (SA524):

O Amplificador de Espectroscopia é um amplificador de modelagem de pulso nuclear de alto desempenho, ideal para uso com todos os tipos de detectores, como germânio, barreira de superfície de silício e detectores de Si(Li). Trata-se de um módulo NIM de largura única com rejeitador de pilha (PUR), restaurador de linha de base com gate (BLR), limiar automático, saída unipolar limitada por diodo, saída BUSY e taxa de contagem, entre outros recursos. Algumas das principais aplicações do amplificador de espectroscopia envolvem espectroscopia de altura de pulso nuclear, espectroscopia de tempo nuclear, sistemas de contagem, etc. A entrada para o SA524 pode ser um sinal positivo ou negativo de um pré-amplificador de detector. Os pulsos de saída variam de 0 a 10 V para pulso unipolar e ±10 V para pulso bipolar.

A. Desempenho:

• Faixa de ganho: continuamente variável de X4 a X1500.;
• Modelagem de pulso: quase gaussiana e quase triangular.;
• Tempo de modelagem: 0,5, 1, 2, 3, 6 e 10 mseg;
• Ruído de entrada: 5 mv rms com tempo de modelagem de 3 ms;
• Sobrecarga: recupera até 2% da linha de base em um tempo de modelagem de 15x a partir de uma sobrecarga de x200.;
• Não linearidade integral: < 0,05% de 0 a 10 V..

B. Controla ganho fino:

O potenciômetro de precisão de 10 voltas no painel frontal oferece um fator de ganho continuamente ajustável de 0,5 a 1,5. GANHO GROSSO: A chave seletora de seis posições no painel frontal seleciona os fatores de ganho de X20, X50, X100, X200, X500 e X1000. PZ: Ajuste do cancelamento de PZ com chave de fenda usando o potenciômetro de 20 voltas no painel frontal.

• POS/NEG: Chave seletora no painel frontal para selecionar sinais de entrada positivos ou negativos.;
• ATN: Uma chave seletora no painel frontal seleciona um fator de atenuação de entrada de X1 ou X2,5;
• MOLDAGEM: Interruptor de seis posições no painel frontal para selecionar tempos de moldagem de 0,5, 1, 2, 3, 6 e 10 ms..

5. Analisador Multicanal (8K MCA):

O Analisador Multicanal (MCA) é uma parte importante do sistema de espectroscopia nuclear. O principal requisito do MCA é a análise da altura do pulso nuclear em espectroscopia de energia. O USB-MCA apresentado aqui incorpora tecnologias de ponta como FPGA, interface de barramento USB e eletrônica analógica de precisão para atender aos rigorosos requisitos de sistema em espectroscopia de pulso nuclear. A resolução suportada pelo USB-MCA varia de 256 canais a 8K canais selecionáveis ​​via software, tornando-o adequado para todas as aplicações de espectroscopia, desde sistemas de baixa resolução (por exemplo, NaIPMT) até sistemas de alta resolução (por exemplo, HP-Ge). A interface de barramento USB do MCA oferece excelente conectividade com a maioria dos novos PCs e laptops. O software aplicativo PHAST fornecido com o USB-MCA integra-se perfeitamente ao hardware, apresentando uma gama de funções padrão necessárias para análise e aquisição.

Especificações:

Recursos de hardware:

• Resolução MCA: canais 256, 512, 1K, 2K, 4K e 8K.;
• Memória Spectrum: SRAM de porta única de 128 K bytes.;
• Contagens máximas/canal: 31 bits (contagens de 2 Giga).;
• Tempo de processamento de pulso: 7 s, incluindo tempo de conversão ADC de 5 s.;
• Rejeição de pilha: entrada TTL alta ativa do amplificador de espectroscopia;
• DNL: +/- 1% INL: +/- 0,05% FS;
• Entrada MCA: canal único, 0 a +10 volts;
• Requisitos de energia: 5 V, ~ 500 mA diretamente via cabo USB (não requer fonte de alimentação externa).

Recursos do software:

• Os recursos importantes do software incluem * exibição do espectro em duas janelas * seleção de marcadores (dois) para detecção de ROI e agrupamento dos picos de interesse, seleção de ROIs múltiplos, exclusão de ROIs etc.;
• Manuseio de arquivos: envolve armazenamento e carregamento do espectro completo.;
• Impressão: Impressão do gráfico total, gráfico seletivo, relatório de pico;
• Aquisição: Com opção de pausa;
• Apagar: Apagar espectro da memória;
• Análise de espectro: encontrar pico, calibração de forma, calibração de energia, calibração aproximada, calibração de eficiência, cálculo de atividade, etc.;
• Suavização de espectro: foram fornecidas funções de suavização de 3, 5, 7, 9 e 11 pontos;
• Opção ROI: Inserir, Excluir, Ocultar etc.;
• Escala: O eixo X pode ser escolhido como número do canal (ou eixo de energia (em Kev) e o eixo Y tem alcance de 256 a 64M em passos binários com opção de escala automática. A escala Y pode ser linear ou logarítmica. LLD, ULD e linha de base são selecionáveis ​​suavemente. Biblioteca de isótopos integrada para seleção e correspondência de isótopos..

6. Detectores de cintilação:

A Nucleonix Systems oferece uma ampla gama de detectores de cintilação de NaI de diferentes tamanhos, tanto com cristais planos quanto com cristais de poço, para atender aos requisitos de uma ampla gama de usuários para medições de espectrometria de raios gama.

Os detectores de cintilação oferecidos incluem conjuntos integrais de NaI de 2"x2" e 3"x3" com pré-amplificadores integrados. Esses conjuntos de detectores oferecem excelente estabilidade, desempenho superior e boa resolução na faixa de 8,0 a 9,5% para Cs-137. Detectores de cintilação de outros tamanhos também podem ser oferecidos, atendendo às necessidades específicas do usuário.

(b) Conjunto de padrões de referência gama tipo GS 290

Conjunto de Padrões de Referência Gama Tipo: GS290 consiste em um conjunto de CINCO fontes gama evaporadas e seladas em um disco plástico de 25 mm de diâmetro x 5 mm, cobrindo SEIS energias de pico de fotometria na faixa de 3 a 5 microcurie. Uma tabela de referência para isso é fornecida abaixo. A precisão dessas fontes está na faixa de +/- 10%. Todas essas fontes de dados são acondicionadas em uma caixa feita de chapa acrílica e fornecidas.

Observação: A BRIT não pode fornecer este Mn-54 no momento. Por isso, podemos fornecer apenas 5 fontes no conjunto de Referência Gama.

7) Escudo de chumbo:

Esta blindagem de chumbo foi projetada para proteger detectores de cintilação de NaI de 2"x2" ou 3"x3" da marca NUCLEONIX. É composta por anéis interligados com placas inferior e superior. O anel inferior possui uma pequena abertura para que os cabos da base do pré-amplificador do detector de cintilação possam ser removidos para conexão ao sistema de contagem do espectrômetro de raios gama. O interior da blindagem de chumbo é revestido com alumínio para minimizar a dispersão. Com 40 mm de espessura, acomoda um detector de cintilação de 3", incluindo uma amostra de 3".

8) Sistema de computador pessoal com impressora:

Qualquer configuração padrão de computador Pentium IV com impressora é adequada para executar o software MCA.