JJF 1850-2020 锗γ射线谱仪校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 8 5 02 0 2 0锗射线谱仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG e r m a n i u mG a mm a-r a yS p e c t r o m e t e r s 2 0 2 0-0 7-0 2发布2 0 2 1-0 1-0 2实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布锗射线谱仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG e r m a n i u mG a mm a-r a yS
2、 p e c t r o m e t e r sJ J F1 8 5 02 0 2 0 归 口 单 位:全国电离辐射计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院国防科技工业电离辐射一级计量站上海市计量测试技术研究院湖北方圆环保科技有限公司 参加起草单位:河南省计量科学研究院 本规范委托全国电离辐射计量技术委员会负责解释J J F1 8 5 02 0 2 0本规范主要起草人:刘皓然(中国计量科学研究院)刁立军(国防科技工业电离辐射一级计量站)梁珺成(中国计量科学研究院)何林峰(上海市计量测试技术研究院)贾伟强(湖北方圆环保科技有限公司)参加起草人:范富有(中国计量科学研究院)王攀峰(河南省计
3、量科学研究院)J J F1 8 5 02 0 2 0目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 术语(1)3.2 计量单位(2)4 概述(2)5 计量特性(2)5.1 能量分辨力(2)5.2 能量非线性(2)5.3 全能峰相对效率(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(3)8 校准结果表达(4)9 复校时间间隔(4)附录A 校准记录推荐格式(5)附录B 校准证书内页内容(6)附录C 不同能区能量分辨力校准源(7)附录D 常用能量校准源(8)附录E 全能峰效率校准源(
4、9)附录F 全能峰效率的不确定度评定方法(1 1)附录G 自吸收修正方法(1 4)附录H 校准结果的使用(1 8)J J F1 8 5 02 0 2 0引 言本规范按照J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则编写。本规范的编制主要参考J J F1 0 3 52 0 0 6 电离辐射计量术语及定义、G B/T4 9 6 0.62 0 0 8 核科学技术术语 第6部分:核仪器仪表、G B/T7 1 6 72 0 0 8 锗射线探测器测试方法、G B/T1 1 7 1 32 0 1 5 高纯锗能谱分析通用方法、I E C6 0 9 7 3-1 9 8 9 锗射线探测器测试方法
5、(T e s tP r o c e d u r e sF o rG e r m a n i u m G a mm a-R a yD e t e c t o r s)等技术资料。本规范为首次发布。J J F1 8 5 02 0 2 0锗射线谱仪校准规范1 范围本规范适用于能量范围为(330 0 0)k e V,活度测量范围小于1 06B q的锗射线谱仪的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F1 0 3 52 0 0 6 电离辐射计量术语及定义G B/T4 9 6 0.62 0 0 8 核科学技术术语 第6部分:核仪器仪表G B/T7 1 6 72 0 0 8 锗射线探测器测试方法G
6、B/T1 1 7 1 32 0 1 5 高纯锗能谱分析通用方法I E C6 0 9 7 3-1 9 8 9 锗射 线 探 测 器 测 试 方 法(T e s tP r o c e d u r e sF o rG e r m a n i u mG a mm a-R a yD e t e c t o r s)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位J J F1 0 3 52 0 0 6、G B/T4 9 6 0.62 0 0 8界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1 术语3.1.1 射线发射几率 g
7、 a mm a-r a ye m i s s i o np r o b a b i l i t y放射性核素衰变所伴随发射特定能量射线的几率,通常以百分数表示。3.1.2 全能峰效率 f u l l-e n e r g yp e a ke f f i c i e n c y对给定的样品(放射源)-探测器距离,测得的能量为E的射线全能峰净面积计数与同一时间间隔内样品(放射源)发射该能量射线数的比值。3.1.3 全能峰相对效率 r e l a t i v e f u l l-e n e r g yp e a ke f f i c i e n c y在源-探测器距离为2 5c m时,锗射线探测器与N
8、 a I(T l)闪烁晶体(直径为7.6 2c m,高度为7.6 2c m)探测器对6 0C o点源13 3 2.5k e V射线的全能峰效率之比。3.1.4 本底 b a c k g r o u n d非起因于待测物理量的信号。在能谱测量中,是指除待测样品(放射源)外的其他因素,包括探测器及周围环境的放射性和宇宙射线引起的含峰的谱数据。3.1.6 能量分辨力 e n e r g yr e s o l u t i o n探测器能够分辨的两个粒子能量之间的最小值。对于给定能量,扣除本底后,用探测器对(包括探测器漏电流噪声)脉冲高度分布的半高宽(FWHM)的贡献表征,以能量单位表示。3.1.7 样
9、品自吸收 s a m p l es e l f-a b s o r p t i o n由于在样品中与物质相互作用发生散射或吸收,导致给定能量的初始光子在探测1J J F1 8 5 02 0 2 0器上的净损失。3.1.8 符合(级联)相加 c o i n c i d e n c e(c a s c a d e)s u mm i n g来自同一次核衰变的两个或两个以上的光子被同时探测,但只产生一个观察(求和)脉冲。3.2 计量单位3.2.1 活度:贝可 勒尔;符号:B q。4 概述典型的锗射线谱仪由带有液氮或机械制冷的锗探测器、前置放大器、探测器偏置电源、线性放大器、模数转换器(A D C)、多
10、道脉冲幅度分析器以及数据读出设备组成。锗射线谱仪的工作原理是光子(X或射线)与锗晶体相互作用,产生电子-空穴对,收集这些电子和空穴产生一个脉冲,其幅度与光子在锗晶体的活性体积中沉积的能量成正比。然后每个脉冲都根据脉冲高度进行放大、成形和排序,使用A D C生成直方图,显示探测器吸收的光子数量与光子能量的函数关系(能谱图)。在积累了足够数量的脉冲后,能谱图中表现为一个或多个近似于正态(或高斯)分布的峰,对应于与探测器相互作用的光子。5 计量特性5.1 能量分辨力2.5k e V(对C o-6 0的13 3 2.4 9k e V射线)。5.2 能量非线性0.5%。5.3 全能峰相对效率5%1 5
11、0%。注:以上指标不用于合格性判别,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 温度:1 53 5,测量时室温变化不超过2。6.1.2 相对湿度:小于7 5%RH。6.1.3 仪器使用时不应受到影响使用的震动和电磁场干扰。6.1.4 测试环境中不得存在明显干扰测量的环境本底。6.2 测量标准6.2.1 锗射线谱仪全能峰相对探测效率应大于2 0%,对6 0C o13 3 2.4 9k e V射线的能量分辨力应优于2.5k e V。6.2.2 能量分辨力校准源核素:6 0C o;2J J F1 8 5 02 0 2 0活度范围:(1 031 05)B q;相对扩展不确定度:Ur e l4.0
12、%(k=2);其他校准源见附录C。6.2.3 能量校准源核素:2 4 1Am、1 5 2E u;活度范围:(1 031 05)B q,其中2 4 1Am活度不超过1 04B q;相对扩展不确定度:Ur e l4.0%(k=2);其他校准源见附录D。6.2.4 全能峰效率校准源刻度源应具有可溯源性;核素:2 3 2T h、2 2 6R a、4 0K;活度范围:(2 0 010 0 0)B q;不确定度范围:Ur e l6.0%(k=2);几何规格7 5mm7 0mm;介质:土壤;其他核素、几何规格、基质效率校准源见附录E。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目校准项目包括能量分辨力、能量和全能峰
13、效率。7.2 校准方法7.2.1 能量分辨力校准将分辨力测试源置于探测器正上方合适的位置进行测量,使全谱计数率不大于20 0 0s-1,全能峰面积净计数不小于1 00 0 0,计算能量为E的射线全能峰的半高宽(FWHM,以能量k e V表示),FWHM即为仪器分辨力。7.2.2 能量校准将能量校准源置于探测器合适位置,记录源的特征射线能量和相应全能峰峰位道址。能量校准的函数关系可近似由二次多项式表示,由式(1)给出,能量校准非线性用二次项拟合常数b2表示:E=E0+b1H+b2H2(1)式中:E 射线能量,k e V;H 全能峰峰位道址;E0 道址H为零道时相应的能量,k e V;b1 拟合常
14、数,表示拟合直线的增益;b2 拟合常数,表示系统的非线性。7.2.3 全能峰效率校准将效率校准源置于探测器端帽上,与探测器中心轴线对齐,获取谱数据,使被测3J J F1 8 5 02 0 2 0射线的全能峰净峰面积计数不小于4 00 0 0,计算能量为E的射线全能峰净计数率n(E)。在相同测量条件下,获取本底样品谱数据,计算能量为E的峰位处本底净计数率nb(E)。全能峰探测效率按(2)式计算。(E)=n(E)-nb(E)I(E)A(2)式中:n(E)能量为E的射线的全能峰净计数率,s-1;nb(E)能量为E的射线峰位本底净计数率,s-1;I(E)能量为E的射线的发射几率,无量纲;A 刻度源活度
15、,B q;(E)能量为E的射线全能峰绝对探测效率,无量纲。8 校准结果表达按本规范进行校准,出具校准证书,校准证书内页内容见附录B;校准结果应给出探测效率结果的不确定度(评定示例见附录F)。9 复校时间间隔复校时间间隔由用户仪器的使用情况自行确定。4J J F1 8 5 02 0 2 0附录A校准记录推荐格式A.1 能量分辨力核素能量E/k e VFWHM/k e VA.2 能量刻度核素能量E/k e V道址A.3 探测效率核素能量E/k e V发射几率/%全能峰计数率/s-1全能峰效率5J J F1 8 5 02 0 2 0附录B校准证书内页内容B.1 校准证书内页内容至少应包括下列信息:a
16、)被校对象的名称、型号、编号;b)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;c)本次校准时的环境条件;d)校准结果及其测量不确定度的说明。B.2 校准结果1)能量分辨力;2)能量校准的函数关系;3)全能峰效率。6J J F1 8 5 02 0 2 0附录C不同能区能量分辨力校准源核素射线能量/k e V适合能区/k e V6 0C o13 3 2.4 910 0 01 3 7C s6 6 1.6 64 0 010 0 05 7C o1 2 2.0 67 04 0 05 5F e5.97 07J J F1 8 5 02 0 2 0附录D常用能量校准源核素参考能峰E/k e V2 4 1Am2 6
17、.3 45 9.5 41 0 9C d8 8.0 35 7C o1 2 2.0 61 3 3.4 71 4 1C e1 4 5.4 41 3 9C e1 6 5.8 61 3 3B a2 7 6.4 03 0 2.8 53 5 6.0 13 8 3.8 55 1C r3 2 0.0 81 3 7C s6 6 1.6 65 4M n8 3 4.8 48 8Y8 9 8.0 418 3 6.0 56 5Z n1 1 1 5.5 46 0C o1 1 7 3.2 31 3 3 2.4 92 2N a1 2 7 4.5 41 5 2E u1 2 1.7 82 4 4.6 93 4 4.2 87 7 8
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