LB4型低本底αβ测量仪使用说明书.doc

目 录1. 用途32. 组成32.1 主探测器32.2 反符合探测器32.3 铅室32.4 电子线路32.5 计算机33. 使用条件34. 工作方法45. 仪器检查45.1效率检查45.2 工作源效率检查45.3 反符合计数55.4 本底测量55.5 交叉性能(串道比)56. 主要技术指标57. 工作原理58. 安装和调试58.1 线路连接58.2 探测器的安装68.3 调试69. 标准源效率刻度610. 标准源效率刻度611. 一般样品中总总活度测量712. 水样品中总总活度测量712.1 水样品中总活度测量712.2 水样品中总活度测量813. 生物样品中总总活度测量813.1 生物样品中总活度测量813.2 生物样品中总活度测量914. 气体样品中总总活度测量1014.1 气体样品中总测量104.2 气体样品中总测量1015. 环境样品中总总活度浓度测量1115.1 环境样品中总测量1115.2 环境样品中总测量1216. 测量的最佳测量时间选择1216.1 最佳测量时间选择1216.2 测量的最佳时间分配1316.3 在最佳时间分配条件下求所测结果的最小相对误差1317. 源半衰期校正1318. 计算机程序1319. 注意事项及故障排除1320. 保修期1521. 附录A 几何因子计算1623. 附录B 90Sr90Y源衰变系数 1724. 附录C LB4008配置清单1825. 附录D 符号表191. 用途 LB-4型低本底测量仪是由二个独立的低本底主探头和二个反符合探头组成。具有本底低，结构简单，操作方便等特点。LB-4 型低本底测量仪采用工业级计算机，使得系统运行更加安全、稳定。该系统真正实现了测量过程全自动化：数据收集和处理、高压及阈值的调节、测量过程的控制均由计算机完成。 LB-4 型低本底测量仪可用于辐射防护，环境样品，食用水，医药卫生，农业科学，核电站，反应堆，同位素生产, 地质勘探等领域中的总活度的测量。也可用于核战场中和核爆现场的污染水，空气，粮食，土壤中的总总放射性比活度的测量2. 组成2.1 主探测器 仪器的主探头是由直径45mm低本底闪烁体和CR105型低噪声光电倍增管组成。低本底闪烁体对粒子探测效率高，本底低。CR105型光电倍增管由仪器高压电源提供正高压。样品盘是由 0.5mm不锈钢材料做成碟形盘，深2mm，直径45mm。样品盘可进行固体样品测量。 CR105型光电倍增管分压器图见图1，采用均匀分压，其电阻采用RJ-1/2W-510K的0.1%金属膜电阻，负载电阻R12为51K。图1 CR105光电倍增管分压器2.3 反符合探测器 LB-4型二路低本底测量仪反符合探测器是由二只CR105型光电倍增管探和一块平行板塑料闪烁体组成.。仪器高压电源提供正高压供给反符合探测器.。CR105型光电倍增管分压器图见图1，采用均匀分压，其电阻采用RJ-1/2W-510K的0.1%金属膜电阻，负载电阻R12为51K。2.3 铅室LB-4型仪器的铅室是由7.5cm的铅和 1.5cm的钢壳做屏蔽物质。铅室总重400kg。铅室可以拆卸，安装维修十分方便。铅室顶部和底部的铅厚为10cm。2.4 电子线路 仪器的电子学线路由放大、甄别、成形、高低压电源、数据采集及计算机接口和打印机等组成。仪器的电子学部分和高低压电源组装在同一机箱中。 2.5 计算机 LB-4 型低本底测量仪采用目前国内知名品牌研祥工业级计算机，运行环境：WindowsXP。3. 使用条件 1) 电源电压：交流220V10； 2) 环境温度：0350C20C； 3) 最大湿度：85(+300C)。4. 工作方法 1）可以同时测量，也可单独测或； 2）测量过程和测量结果可在显示器上显示，并可打印结果 ； 3）测量时间、探测器的阈值、低阈(L)、高阈(H)和高压都可根据要求通过计算机调节。 5. 仪器检查5.1效率检查5.1.1 将仪器所带的239Pu 电镀工作源置于测量盘中，输入测量日期、测量时间、工作源强度I()，仔细调节各路探测器的高压，阈值，使其各路探测器2探测效率比80，然后进行各路效率测量。5.1.2 工作源效率比计算 工作源效率比按(1)式计算。 . (1) 式中：() 仪器对于工作源的2探测效率（%）； 仪器对于工作源的平均计数率(cpm)； 仪器本底平均计数率(cpm)； I() 工作源2表面粒子数(cpm)； G 几何因子，G值计算见附录A。 在测量时，如果相对误差控制在5，则每次测量的计数应大于400。5.1.3 求算数平均值其结果的算数平均值按（2）式求得 (2)式中： n 测量次数， Ni 第i 次测量的计数。5.1.4 单次测量的标准误差测量一组数据，而单次测量的标准误差按(3)式计算 (3) 式中： Ni 第i次的测量值；N 第n次测量的算术平均值；n 测量次数。5.2 工作源效率检查5.2.1 将工作源置于测量盘中，输入测量日期、测量时间和测量次数（周期），将测量类型调至效率测量，输入源强度I()，确认后进行测量。测量时仔细调节各路探测器低阈(L)和高阈(H)，使其各路探测器探测效率比50，然后进行各路探测器探测效率测量。5.2.2 工作源效率计算 工作源效率按(4)式进行计算。 .(4) 式中： () 仪器对工作源的2效率（%）； () 仪器对于工作源的平均计数率(cpm)； （） 道的本底平均计数率(cpm)； I() 工作源2表面发射率(cpm)； G 几何因子，G值计算见附录A。在测量时，如果要求相对误差控制在5，则每次的总计数应大于400。53 反符合计数 仔细调节每个反符合探测器高压和阈值，使每路计数3000计数min-1，四路反符合总计数3000计数min-1 。5.4 本底测量 在低水平的测量中，仪器的本底起着很重要的作用，当确定好仪器的探测效率后，就必须测量在该效率下的本底值，并对测量结果进行数据处理，去除不合理的数据。 一般来说，在测一批样品后再进行一次测量，看是否有变化。 测量时间一般取8h， 对于LB-4仪器可将每次测量时间选为T=3600s,共测8次，然后求出平均值。 5.5 交叉性能(串道比) 在测量工作源效率时，道的计数平均值比道的计数平均值 ，即为进入道的串道比例；在测工作源效率时，道的计数平均值比道的计数平均值 ，即为进入道的串道比例。 6. 主要技术指标6.1 仪器对于90Sr-90Y源的2探测效率比50时，本底0.15cm-2min-1；6.2 仪器对于239Pu源的2效率比80时，本底0.005cm-2min-1；6.3 交叉性能：3的进入道，0.5的进入道；6.4 长期稳定性6.4.1 效率稳定性：仪器连续通电8小时，探测器效率变化小于106.4.2 本底稳定性：在8小时的测量时间内，本底计数变化应在( 3)的范围内,其中为本底计数的平均值，为本底计数的标准误差，按(3)式计算。7. 工作原理 该闪烁体是由闪烁物质和闪烁物质压制在的有机玻璃板上。由于粒子和粒子，进入闪烁物质时后，将全部能量损失在闪烁物质上，引起闪烁发光，闪烁光子在光电倍增管中产生电信号。电信号进入电子线路，转换成电脉冲信号被记录。8. 安装和调试8.1 线路连接 电缆线标志： PHV - 主探测器高压线; PLV - 主探测器低压线(12V); PS - 主探测器信号线 ; ANHV -反符合探测器高压线;ANLV -反符合探测器低压线 (12V); AN.S.- 反符合探测器信号线。 用上面的高压、低压、信号线分别将探头与操作台后面板上的相应的高压、低压、信号相连接，然后将操作台（DB9）与计算机（DB9）和打印机分别用专用线连接。8.2 探测器的安装 主探测器由CR105型光电倍增管和低本底闪烁体组成。安装前先将CR105型光电倍增管擦洗干净，插入探头底座中，装上外筒。然后将低本底闪烁体闪烁体擦干净，将光导面与光电倍增管相耦合，再将晶体座盖上（注意闪烁体必须装入晶体座的槽中），然后装入铅室中。反符合探测器安装前先将是CR105型光电倍增管擦洗干净，插入探头底座中，装上外筒，并与塑料闪烁体盒相连接。8.3 调试 探测器安装完备，各种连线接好后，仪器通电，打开计算机并进入程序控制，进行各种参数的设置和调试。 调试主要是高压和各种阈值L(阈)，L(低阈)，H(高阈)的调节。L，L，H 主要是要满足效率和本底的要求，L 阈不能低于80mv，H阈基本在11.5V之间，L在25V之间。9. 标准源效率刻度 这个测量是为了对仪器进行标准源效率刻度。标准源效率刻度的准确与否直接影响后面的各种样品的测量的精确度，因此必须认真测量。在称取标准物质和铺样品时要仔细进行，称取制源样要准确，铺样要均匀，最好做几个平行源样，多测几次最后取平均值。每个样品测量时最好改变测量的角度，这样可以消除由于探测器不均匀而造成的误差。 称取Ms() = 0.1Amg（A为样品盘面积,mm2）的标准物质，均匀铺在样品盘中待测。 标准源效率按公式（5）进行计算。 (5) 式中： 测得的 标准源平均计数率，计数s-1 ； 本底平均计数率，计数s-1 ；As() 标准源比活度，Bqg-1 Ms() 装在样品盘中被测量的 标准源质量，mg。10. 标准源效率刻度测量的方法和过程与标准源效率刻度相同。测量的平均计数率用()表示，单位：计数s-1。 标准源效率s（）按公式（6）进行。 (6) 式中： 测得的标准源平均计数率，计数s-1 ； 本底平均计数率，计数s-1； A s() 标准源比活度，Bqg-1 ；Ms() 装在样品盘中被测量的标准源质量，mg。11. 一般样品中总总活度测量 这个测量，可以对一般样品中的总，总活度进行测量，测量结果按公式（7）、（8）进行计算。 (7) .(8) 式中：A()，A() 测得的样品源中的活性，Bq； ()，() 测得的样品源中的平均计数率，计数s-1； s()，s() 标准源效率，%； ()，() 标准物质和标准物质的计数率，计数s-1； as()，as() 标准源比活度，Bqg-1； ms()，ms() 样品盘中标准物质的质量,，mg。12. 水样品中总总活度测量12.1 水样品中总活度测量 1. 总活度浓度 (9) 2. 标准误差 （BqL-1）(10) 3.探测限（BqL-1）.(11) 4. 相对误差 (12)12.2 水样品中总活度测量 1. 总活度浓度 . (13) 2. 标准误差 （BqL-1）(14)3. 探测限（BqL-1）.(15) 4. 相对误差 (16) 式中： c()，c() 测得的样品中总总活度浓度，BqL-1； ()， 测得的样品中总总平均计数率，计数s-1； ， 仪器的本底平均计数率，计数s-1； s()，s() 标准源效率，%； V 水样体积，L； m 从V升水样蒸干，灼烧后所得的总残渣量，mg； mb 装入样品盘中被测样质量，mg； A 修正系数，在默认情况下，A=1； K 置信系数； tb，t0 分别为样品和本底测量的总时间，s。 13. 生物样品中总总活度测量13.1 生物样品中总活度测量 1. 总活度浓度 (17) 2. 标准误差 (Bqkg-1) (18) 3. 探测限 (Bqkg-1)(19) 4. 相对误差 .(20)13.2 生物样品中总活度测量 1. 总活度浓度 (21) 2. 标准误差 (Bqkg-1) (22) 3. 探测限 (Bqkg-1)(23) 4. 相对误差 (24) 式中： c()，c() 测得的样品中总、总活度浓度，Bqkg-1； ()， 测得的样品中总、总计数率，计数s-1； ， 仪器的、本底计数率，计数s-1； s()，s() 、标准源效率，%； m 样品总灰量，mg； mb 样品源质量，mg； w 鲜样重量，kg； Y 样品回收率； A 修正系数，在默认情况下，A=1； K 置信系数； tb，t0 分别为样品和本底测量的总时间，s。14. 气体样品中总总活度测量14.1 气体样品中总测量 1. 总放射性活度浓度的计算 . (25) 2. 标准偏 (BqL-1) (26) 3. 探测限 (BqL-1).(27) 4. 相对误差 (28) 4.2 气体样品中总测量 1. 总放射性活度浓度 (29) 2. 标准偏差 (BqL-1).(30) 3. 探测限 (BqL-1). (31) 4. 相对误差 (32) 式中： c()，c() 气体样品中总、总放射性浓度，BqL-1； ()， 样品中总、总计数率，计数s-1； ， 仪器的、本底计数率，计数s-1； s()，s() 、标准源效率，%； V 采样体积，L； 过滤效率，%； F 吸收系数，%； A 修正系数，在默认情况下，A=1； K 置信系数； tb，t0 分别为样品和本底测量的总时间，s。15.环境样品中总总活度浓度测量15.1 环境样品中总测量1. 总活度浓度 (33) 2. 标准偏差 (Bqkg-1) (34) 3. 探测限 (Bqkg-1) (35) 4. 相对误差 . (36)15.2 环境样品中总测量 1. 总活度浓度 (37) 2. 标准偏差 (Bqkg-1). (38) 3. 探测限 (Bqkg-1) (39) 4. 相对误差 (40) 式中： c()，c() 测得的样品中总总活度浓度，Bqkg-1； ()， 测得的样品中总总计数率，计数s-1； ， 仪器的本底计数率，计数s-1； s()，s() 标准源效率，%； mb 样品源质量，mg； A 修正系数，在默认情况下，A=1；16. 测量的最佳测量时间选择16.1 最佳测量时间选择 求要达到预定的精度所需要测量的最小时间Tmin（本底和样品测量的总时间） Tmin = tb + t0 ， 其中：tb 是样品测量时间，s；t0 是本底测量时间，s。 (41) 其中：Rb 粗测的样品计数率，计数s-1； R0 粗测的本底计数率，计数s-1； E 给定的相对误差。 这里的Rb， R0 ，E 为已知量，可输入。例如已知Rb=17计数s-1，R0=4计数s-1，E=1%， 代入后，Tmin=2218s=37min。16.2 测量的最佳时间分配 已知Tmin=2218s=37min，Rb=17计数s-1，R0=4计数s-1； 求tb (42) 或者t0 (43) 或者： t0= Tmin tb例如已知Tmin =2218s，Rb=17计数s-1，R0=4计数s-1； tb=25min，t0=12min。16.3 在最佳时间分配条件下求所测结果的最小相对误差，公式： (44) Tmin-为样品本底测量总时间，s； R0-本底计数率，计数s-1；Rb-样品测量计数率，计数s-1。17. 源半衰期校正 在测量中由于源的半衰期较长，因此不需要进行半衰期校正；而源，如仪器所带的源工作源半衰期为28.6年，用户在用它来检查仪器时必须半年进行一次校正。校正方法：在测量菜单中选择源半衰期校正，弹出源半衰期校正对话框， 输入N0 (说明书上给定的值)，半衰期T1/2= 28.6年，t值（从N0测量时间算起至当前的时间间隔），按下开始计算按钮，即可算出t时刻的N值，N按公式（45）进行计算： N = N0 e -t (45) 这里： 然后将计算出的N值输入到工作条件设置中的I（）中，并计下校正的日期即T0，以便下次计算t值。 R0 本底计数率，计数s-1； Rb 样品测量计数率，计数s-1。18. 计算机程序( 详见LB-4程序操作手册)19. 注意事项及故障排除 该装置灵敏度高，因此工作房间、铅室、样品盘等都必须高度保持干净，定期进行清洁处理，探测器的闪烁体表面要定期擦洗， 以免本底升高。19.1 探测器不工作 在测量过程中，如发现探测器无计数，可按下例步骤进行检查： 1. 查高低压是否加上(用三用表检查探测器的高低压线输出端是否有高低压)，高低压线是否断线； 2. 检查跟随器的工作点是否正常，即Vbe是否 = 0.7V。19.2 在测量中如发现仪器本底升高，可检查闪烁体是否污染，对闪烁体进行清洁处理，即用干净擦镜纸擦洗闪烁体表面，切物用有机溶剂如丙酮擦洗。19.3 光电倍增管是光敏元件，不能暴露在自然光下，如果要将探头从铅室中取出或者更换闪烁体时，必须关高压。19.4 测量仪器 1. 仪器的接线： 在接线前，该仪器的220V交流电源线不要接在任何电源或接线板上，仪器前面板右边的220V交流开关（红色），必须打在“关”的位置上；将仪器串口线与计算机连接时，必须关闭仪器电源。按照后面板上的文字说明与电缆上的标志一一对应正确接线。 注意：（1）“+12V”和“信号”都是Q9插座，切不可误接；（2）高压插座和Q9插座很相似，切不可误接；接线完毕，一定要认真检查是否正确无误，切不可疏忽。2. 开机： 检查接线正确无误后，方可开机。打开前面板右边的220V交流开关（红色）时，必须认真观察前面板上各指示灯的显示状态。（1）低压电源指示灯 红色：在前面板左边第一行的三个（+12V，-12V，+5V）红色指示灯亮，低压电源工作正常；若该三个指示灯中，任何一个不亮，说明低压电源或指示灯出现故障，须请有关人员检查。（2）“运行”指示灯 蓝色：在前面板左边第一 行上部。开机后，该蓝色灯闪亮后熄灭，此时单片机“上电复位”正常，若该蓝灯在开机后不亮不闪或只亮不灭，说明电路有问题，应立即关机，须请有关人员检查。在测量开始后，蓝灯（“运行”指示灯）亮，表示正在进行测量，直到测量停止，蓝灯才会熄灭。若测量还在进行中，蓝灯熄灭，说明电路或指示灯出现故障，须请有关人员检查。（3）“计数”指示灯 绿色：在前面板左边第二行，共6只。分别显示1，2，3，4，5，6探测器计数，该绿灯亮，探测器有信号输出。在测量过程中，计数时该绿灯不断闪亮，则探测器及电路工作正常，若在测量还在进行中，绿灯熄灭或只亮不闪，则探测器、电路或指示灯出现故障，须请有关人员检查。（4）“复位”按钮： 在前面板左边第二行下方的绿色按钮。当“运行”指示灯和“计数”指示灯出现异常时，可按一下“复位”按钮（按后即松开），观察“运行”和“计数”指示灯的显示状态是否正常，若不正常，探测器或电路出现故障，须请有关人员检查。注意：如果仪器是正常的，“复位”按钮被按过后，仪器就被置于初始状态，必须重新设置高压和阈值，方可开始测量。3. 注意事项：（1） 必须在关闭计算机和220V交流开关（在前面板右侧绿色开关）后，方可将各电缆一一对应联接到 “LB-4型、测量仪”后面板的各插座上，否则会烧坏有关的集成电路或探测器。（2）开机后，不准拔出任何电缆，若必须拔出某一电缆，必须关闭220V交流开关。特别注意：若必须拔出串口线，除关闭220V交流开关外，还必须关闭计算机。（3）开机后，首先要设置仪器参数。在仪器参数设置过程中，若出现“握手信号出错，请检查无误后设备后重新开始”的提示，必须检查是否已开机？串口线是否已连接？接触是否良好？经检查后，还出现“握手信号出错，请检查设备后重新开始”的提示，这时需检查单片机89C51和MAX202是否坏，按复位按钮，蓝灯闪后熄灭，说明89451正常，否则需要更换。（4） 在开机后至少半小时，仪器的工作状态才能稳定，方可进行正式测量 如果发现线路控制单元和计算机问题，用户经过努力排除不了，可与厂家联系进行维修20. 保修期20.1 仪器自出厂日起保修一年。20.2 在保修期内非使用不当造成的故障，本单位免费修理。20.3 售后服务维修电话：01061280756；21. 附录A 几何因子计算 放射源面积的大小，它对探测器所张的立体角以及两者间的距离所构成的几何因子，是决定仪器探测效率的主要因素之一。如图A1所示园型平面源与平面型探测器的相对位置，其几何因子可由下列级数求近似值： 其中： a 放射源半径； b 探测器半径； h 放射源表面到探测器晶体表面的距离。 式中: = ; = bbb 闪烁体bhaaaaaaaa放射源 A1对于仪器所使用的源直径和探测器直径及计算的几何因子如下表1：表1 几何因子放射源活性区源直径25mm源直径20mm源到探测器距离 h21.5闪烁体直径52mm52mm几何因子G0.91380.9233 23. 附录B 90Sr90Y源衰变系数（见表2） 90Sr90Y T1/2 = 28.6年表2 源衰变系数衰变时间（年）衰变系数0.50.9881.00.9761.50.9642.00.9532.50.9413.00.9303.50.9194.00.9084.50.8975.00.8865.50.8756.00.8656.50.8547.00.8447.50.8348.00.8248.50.8149.00.8049.50.79410.00.78524. 附录C LB-4配置清单No.名称规格型号数量备注1测量仪主机1台2铅室1套3主探头1套含光电倍管4只4反符合探头1套含光电倍管2只5闪烁体45/50mm4块6计算机1台717寸液晶显示器1台8打印机1台9塑料闪烁体（20020060）mm1块10样品盘45mm80个11铅块提手2个12高压电缆线1.5m6根13低压电缆线1.5m6根14信号电缆线1.5m6根15通讯线（串口）1.5m1根16电源线2m1根1790Sr90Y活性区201块证书1份18239Pu活性区