硅（锂）X射线探测器系统

硅（锂）X射线探测器系统

国家标准 GB/T13179一2008 代替GB/T131791991 硅(锂)X射线探测器系统 s(LD)X-raydetectrsystemm 2008-07-02发布 2009-04-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T13179一2008 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义以及符号 产品分类 技术要求 试验方法 15 检验规则 16 标识包装、运输、贮存 18 附录A(资料性附录)从X能量分辨率计算电噪声近似值的方法 参考文献 图1端帽尺寸图 图2总体外型结构图 图3被测特性的基本测量系统 图4典型的噪声测量脉冲幅度谱 图5用示波器和均方根电压表测嗓声的测量系统 图6线性的测量和表示 3 图7温度效应的测量系统(以能谱仪为例 表1硅(锂)x射线探测器系统产品规格表 表2(真空)冷室及端帽分类 表3不同灵敏面积探测器的峰谷比要求 表4参考条件和标准试验条件 表5测量常用放射源 10 表6检验项目分类及要求 16 表7抽样方案表 16
GB/T13179一2008 前 言 本标准参照了IEC60759;:1983(半导体X射线能谱仪标准测试程序》 本标准代替GB/T131791991《硅(锂)X射线探测器系统》 本标准与GB/T131791991相比主要差异如下 -增加了“硅(锂)X射线探测器系统”和“峰谷比”等19个术语以及“C”等12个符号(见本标准 第3章) -产品的特征代号增加了两位表示灵敏体直径(见本标准的4.l); -在表1“硅(锂X射线探测器系统产品规格表”中,增加了一栏灵敏直径的条目见本标准的 4.2); 表1中的能量分辨率每档均降低5eV见本标准的4.2) 充实了试验方法的内容(见本标准第6章). 本标准附录A为资料性附录 本标准由核工业集团公司提出 本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会归口 本标准起草单位;中核(北京)核仪器厂 本标准主要起草人:股国利 本标准所替代标准的历次版本发布情况为:GB/T131791991
GB/13179一2008 硅(锂)X射线探测器系统 范围 本标准规定了硅(锂)X射线探测器系统的产品分类、技术要求,试验方法和检测规则等 本标准适用于带有液氮贮存容器的室内用硅(锂)X射线探测器系统,但不适用于扫描电镜的、便携 式或非液氮冷却硅(锂)X射线探测器系统 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 核科学技术术语核仪器仪表 GB/T4960.6 GB/T10257一2001核仪器和核辐射探测器质量检验规则 术语和定义以及符号 术语和定义 GB/T4960.6确立的以及下列术语和定义适用于本标准 3.1.1 硅锂)探测器Ssi(L)deteetor 通常利用核辐射在半导体中产生的过剩自由电荷载流子的运动来探测人射辐射的探测器 注:本标准中的术语“探测器"若无特别说明均指硅锂SiIi)X射线探测器 3.1. 探测器的)皱窗Bewindow(ofdetector) 探测器中便于让被测辐射穿透过去的部分 3.1.3 真空保温液氨容器(杜瓦瓶Dewar 用来冷却半导体探测器的液氮(LN)真空容器 3.1.4 reslution(ofsemiconductordeteetor) 能量分辨率energy 半导体探测器对能谱的半高宽(FwHM)的贡献(包括探测器的漏电流噪声),通常用能量单位 表示 3.1.5 半高宽(rwHMnllwidthahalrmasimum(FwHn) 在单峰构成的分布曲线上,峰值一半处,曲线上两点的横坐标间的距离 注:如果该曲线由几个蜂峰组成,则每个峰都有一个半高宽 3.1.6 十分之一高宽(FwIM)fullwidthattenthmaximum(FwTNM 在单峰构成的分布曲线上,峰值十分之一处,曲线上两点横坐标间的距离 3.1.7 峰谷比peaktovalleyratio 给定的两个谱峰间的峰谷比是较大峰的高度与两峰间谷的最小高度之比
GB/T13179一2008 3.1.8 lktotailratio 峰尾比pean 对于Fe标准源在5.9keV峰位处计数与5.4keV,4.5keV和1keV能量处的平均计数之比值 3.1.9 硅(锂)x射线探测器系统siLi)X-Raydetectorsystem 利用对X射线灵敏的半导体探测器产生与X射线能量成正比的电信号(电子-空穴对的数目)的原 理以测量X射线的系统 它通常由半导体X射线探测器、低噪声前置放大器和低温真空装置三部分组 成,以下简称探测器系统 3.1.10 硅(锂)x射线能谱仪si(LiX-rayenerspectrometer 由探测器系统、探测器偏压电源、主放大器和多道分析器(包括计算机化的多道分析器)组成以测量 X射线能量分布的仪器(以下简称能谱仪) 3.1.11 主放大器(成形放大器》maiamplitier(shapingampifier) 在放大器系统中,跟在前置放大器之后且包含有脉冲成形网络的放大器 3.1.12 成形网络shapingnetwork 由(一个或几个微分器组成的)高通网络和(几个积分器组成的)低通网络组成的网络 它可以减少 (改变)前置放大器输出的脉冲宽度,从而提高其时间分辨率和信号噪声比 3.1.13 多道分析器(MCA)mwlt-ehanelanalyzer(CA) 多于一道的分析器,通常包含有足够多的道数 按照输人信号的一个或多个特性(幅度,时间等)对 信号进行分类计数,从而测定其分布函数 3.1.14 谱线speetrumline 表示一个人射辐射特性的谱的尖峰部分,通常是指单能辐射的全能峰 3.1.15 单能峰的)尾tailofmon0renergeticspeetralpeak 由待测的单能辐射引起的而又不遵守全能峰谱形(准高斯形)限制的任何峰形畸变 3.1.16 峰位peakposition 在脉冲幅度谱中一个峰(谱线)的矩心处的能量或等效量 3.1.17 积分非线性(INLintegralnon-linearityINL 以最大额定输出脉冲幅度(或多道分析器道数)的百分数表示的,实际响应曲线与理想响应直线间 的最大偏差 3. 1.18 噪声线宽noiseline-width 噪声对谱峰宽度的贡献 3.1.19 (半导体X射线能谱仪的)标准工作轴线 standardOr uhkingasis(fsemicomdetorx -rayenergy spectrometer 通过探测器人射窗中心,且垂直于人射窗的一条直线
GB/13179一2008 3.1.20 工作距离 workingdistance X射线放射源与探测器(人射)最外层窗之间沿标准工作轴线的距离 3.2符号 本章列出与探测器系统和能谱仪有关的符号,但不包括第3章中已定义的符号和第6章的公式中 将说明的符号 测量时脉冲产生器与电路稠合用的校准电容; C 前置放大器积分环中的反馈电容; 均方根噪声电压 ee 对应能谱仪最大能量; E 多道分析器所测能谱的道道址); 7 -多道分析器所测能谐的峰位道(或最高计数道); m 多道分析器所测能谱中"道的计数; N 多道分析器所测能谱中峰位道m的计数; N R 能量分辨率; 前置放大器中用于释放C上的电荷以免前置放大器工作点超出动态范围的电阻 R 脉冲产生器加在C Vp 上的电压; Z 特性阻抗 与X射线光子相对应的特征波长 -时间常数 产品分类 产品型号与标记 产品标记由产品型号及特征代号组成 4.1.1产品型号为 GL Xx 顺序号 半导体X射线探测器系统 -硅(锂)漂移型 4.1.2型号后的特征代号由三组数字组成,其顺序及含义为: 表示冷室和端帽形式 表示灵敏面积/直径 表示能量分辩率
GB/T13179一2008 4.2产品规格 4.2.1产品规格按灵敏面积及能量分辨率划分见表1 表1硅(锂)X射线探测器系统产品规格表 能量分辨率"'/eV 记 标 灵敏面积/mm 灵敏直径/mm GL2××-155-012/4-×x 12 R155 GL2××-160-012/4-×× 12 155GB/T13179一2008 垂直冷室结构 b)水平冷室结构 a 图2总体外型结构图 表2真空)冷室及端帽分类 类型 型号中最后一组数 01 垂直冷室,通用端帽 02 垂直冷室,细帽 1 水平冷室,通用端帽 12 水平冷室,细帽 技术要求 额定工作条件 额定工作条件为 a)温度5C一35C; D) 相对湿度不大于75%; 周围空气中无酸、碱及有机溶剂等气体 5.2主要性能 能量分辨率 5.2.1 不同灵敏面积探测器系统的能量分辨率应符合表1规定 5.2.2系统噪声 系统噪声的大小由制造厂家规定 5.2.3峰尾比 5.9keV的峰与1keV处的峰尾比不小于1000:1 5.2.4峰谷比 系统的峰谷比应符合表3中的规定 5.2.5长时间漂移 系统的8h峰位漂移应小于0.5% 5.2.6液氮消耗量 液氮消耗量不应大于1.2L/d
GB/T13179一2008 5.2.7能量刻度积分非线性 系统的能量刻度积分非线性不应大于0.1% 5.2.8温度效应 系统的温度效应引起的脉冲高度变化不应大于0.05%/C 表3不同灵敏面积探测器的峰谷比要求 灵敏面积/mm 峰谷比 140:1 12与30 50 >120:1 与80 200 >70" 5.2.9其他要求 其他要求如下 a)镀窗直径应大于探测器灵敏面直径; 镀窗表面不得涂有其他材料或留有胶丝 b) 各连接处螺钉必须齐全、固紧; c d 前置放大器上各插座必须安装牢固并标有用途 应配有温度传感器,以便与液氮水平监测器连接使用 当探测器升温时,能自动切断偏压,保 e) 护探测器不致损坏 试验方法 测量条件 6.1.1环境条件 测量应在参考条件或标准试验条件下进行;在对环境条件不产生异议时,也可在正常大气条件下进 行 测量电源变化影响或温度效应时,仅该影响量在给定范围变化,其他条件仍保持在参考条件或标准 试验条件下 参考条件、标准试验条件和正常大气条件见表4 表4参考条件和标准试验条件 影响量 参考条件 标准试验条件 正常大气条件 环境温度/C 20 1822 535 相对湿度/% 65 5075 45~75 86l06 86~106 大气压强/kPa 101.3 .1士1% U" 交流供电电压/N U、 5o" 50(1士1% 交流供电频率/H2 正弦波 波形总畸变<5% 交流供电波形 环境辐射/AGy/h 0.1 0.25 空气吸收剂量率 外磁场干扰 可忽略 小于引起干扰的最低值 外界电磁感应 可忽略 小于地磁场引起干扰的2倍 放射性污染 可忽略 可忽略 #U、为单相电源220V或三相电源380V 当用电池供电时,其电压的变化为额定值的士1%,不考虑纹波 h交流供电频率,特殊情况按产品标准处理
GB/T13179一2008 6.1.2放射源 应选用容易得到、具有简单能谱和尽量包括整个感兴趣能量范围的放射源 推荐表5中的x射线 放射源,必要时可补充其他xX射线能量的放射源 放射源中的杂质不应对测量结果产生明显影响 6.1.3测量系统 完成一项特性测量时,被测对象和测量设备(包括放射源)总是连接(布置)在一起,构成完整的系 统,称为测量系统,例如,图3所示的系统 示波器 精密脉冲 产生器 前置 半导体 多道 主放大器 放射源 放大器 探测器 分析器 偏压偏置 R 电源 注1:用探测器电容代替检验电容,可降低输人端的分布电容 注2:图中的半导体探测器即硅(锂探测器 图3被测特性的基本测量系统 由于探测器系统的输出应通过主放大器输人多道分析器、然后在多道分析器上获取X射线能谱方 能观察和确定其性能特性,所以探测器系统和能谱仪基本上采用相同的测量方法 测量探测器系统时 探测器偏压电源、主放大器和多道分析器等是测量设备的一部分 测量能谱仪时，组成能谱仪的所有部 件包括多道分析器)均属于被测对象 根据实际情况,探测器系统的测量与能谱仪的测量在细节上略有差别 6.1.4其他条件 应说明脉冲成形类型和时间常数、探测器偏压、计数率等有关的测量条件 测量要求 6 .2.1测量被测对象的性能特性时,半导体探测器和前置放大器的第一级场效应管(FET)等元件应保 持在各自规定的低温下 示例半导体探测器和前置放大器的第一级场效应管(FET)等元件应封装在冷指中,测量各项性能特性时,冷指应 保持在液氮的低温下 第一次注人液氮后与开始测量之间应有24h以上的时间(由室温到低温的平衡) 以后每次加 注液氮，一般需2h后方可测量 6. 2.2测量时应按规定极性在探测器上加偏压,且不应超过最大偏压和偏压的变化率 另外,不应超 过照射量和照射量率的额定值、探测器的最高温度及规定的其他技术条件的极限 在任何一项特性测量前应按产品标准等技术文件进行预热 在任何一项或全部特性测量后,测 量结果应能在测量精密度范围内重复 .2.4应确保电源噪声、接地回路噪声和机械震动等对测量结果无明显影响 6. 6.2.5不同操作条件或形式下测得的特性不允许出现在同一条曲线或同一张表格中,表达时应以操作 条件或形式为参数,用一族曲线来表示 当同一系统在不同操作条件或形式下测量时,其结果可用于进 行对比
GB/T13179一2008 6.3 电噪声的测量 6.3.1脉冲幅度分布法测电噪声线宽 6.3.1.1测量系统 脉冲幅度分布法测量噪声的测量系统见图3 图中的合电容器C，可用探测器自身电容C代 替,以降低前置放大器输人端的分布电容 测量时,系统的所有部件都应工作在线性范围内 6.3.1.2测量程序 将探测器加上规定的偏压并置于合适的x射线放射源(如"Fe的5.9keVK 线)的辐照下;调 节测量系统增益和脉冲幅度,使x射线峰的半高宽(FwHIM)至少为八道.在多道分析器上累计一 个谱 移去放射源,用脉冲产生器的输出脉冲代替X射线放射源,调节脉冲产生器的输出幅度,使多道分 析器得到的峰位和原先测得的x射线峰位相重合,并使半高宽至少为五道 标定脉冲产生器输出幅度 的能量,然后固定脉冲产生器的输出 当脉冲产生器输出脉冲的谱峰的半高宽少于五道时,应增加多道分析器的道数,直到满足要求为 止,然后重新进行上面的测量,再次标定脉冲产生器输出幅度的能量 在上述测量条件下,当脉冲产生器等效输出能量为E和E时,在多道分析器内积累对应的两个 峰.其峰位道为l,相n,,如图1所示. 峰位道的计数应大于4000 4000 FwHM -FwTM - ipPg 道效 图4典型的噪声测量脉冲幅度谱 6.3.1.3数据处理 电噪声线宽是电子学线路和探测器等对能量分辨率的贡献,即以能量为单位的半高宽或十分之一 高宽 首先按式(1)计算多道分析器的每道等效能量s(能量单位/道) E-E S= mp一mp1 电噪声线宽AE:(以能量单位表示的半高宽)按式(2)定义 E E AI=s×A A l2 71p1 式中 -以道数表示的能谱峰的半高宽FwHM,由制造商给定的内插法求得(见图4) A 电噪声线宽(以能量单位表示的十分之一高宽)按式(3)定义 E E =s× 3 2 Ip
GB/T13179一2008 式中: -以道数表示的能谱峰的十分之一高宽FwTM,由制造商给定的内插法求得(见图4) 当本底较大时,在求能谱峰的半高宽和十分之一高宽前应先扣除本底 在说明总噪声线宽时,应给出脉冲成形包括全脉冲宽度)的全部数据(例如24sCR-RC成形电路， 或具有四个2sCR积分和一个2sRC微分的准高斯型电路) 若使用基线恢复和(或)门技术,则应 说明它们的性能 6.3.2用示波器和均方根电压表测电噪声 6.3.2.1测量系统 用示波器和均方根电压表测量电噪声的测量系统如图5所示,在均方根电压表上显示均方根电噪 声电压 该均方根电压表的频率响应要求平坦,带宽应扩展到至少为放大器脉冲成形网络频带中心频率的 10倍;另外,无论其噪声水平降低到何等程度,放大器的增益均应保持恒定 本测量方法仅适用于一般的能谱仪,不适用于对带有偏置放大器、基线恢复或门控等放大电路的能 谱仪;也不适用于测量探测器系统的电噪声 版 精密均方根电压表 多道分析器 主放大器 前置放大器 精密脉冲产生器 示波器 直接输出 同步 衰减输出 图5用示波器和均方根电压表测噪声的测量系统 6.3.2.2测量程序 测量应按6.3.1规定的操作条件和技术要求进行 除了用示波器比较放射源与脉冲产生器的脉冲 幅度外,脉冲产生器的归一控制与6.3.1相同 加人来自脉冲产生器的等效于能量为E的脉冲,用示 波器测量放大器的输出脉冲幅度为V. 然后关闭脉冲产生器,从电压表中读出均方根噪声电压e(单 位同V.) 6.3.2.3数据处理 电噪声线宽AE(能量单位表示的半高宽)由式(4)计算 A一2.35×a×e 式中: -对于正弦波刻度的平均读数电压表为1.1l;而对真正均方根电压表为1 6.3.3从X能量分辨率计算电噪声的近似值 从X能量分辨率计算电噪声近似值的方法参见附录A
GB/T13179一2008 6.3.4作为放大器时间常数函数的噪声线宽 由噪声线宽对放大器时间常数所作的曲线,可得到有关噪声贡献的数据 这条曲线将给出兼顾计 数率和能量分辨率的重要信息 用成形时间常数可调的放大器,按6.3.1所述的方法可进行本测量 测得的结果用噪声线宽对脉 冲成形时间常数(以基线恢复之类的其他可能变数为参变量)曲线表示 能量分辨率测量 6.4.1X射线放射源 能量分辨率的测量推荐使用表5中放射源的一种 若只在一种能量下测定分辨率,最好用“Fe放射源 5.9keV的X射线在放大器噪声展宽与探 测器的其他分辨率展宽效应之间将呈现一种合理的兼顾 大于30keV的谱线主要用于错探测器 为 了防止来自反散射辐射的谱畸变,源的衬垫材料的厚度和原子序数应尽可能小 表5测量常用放射源 放射源 能 量 5.89keV -MnK."(5.894keV "F 6.49keV MnK "(6,489keV 9.44keVPL 11,25keV -Pt tL keV 13.94 NpL 2Am 17.74keV NpL 20,78keV NpL 26.35keV Am 59.54keV Amy 22.16keV CdK Cd 21.99keV AgK 88.00keV Cdy" 6.4lkeV -FeK 14.4keV 的7Co 122.0keV 136.0keV a“Fe源在作能量宽度和分辨率测量时,应准确到小数点后3位 b测量计数率效应时,不采用"co源 6.4.2测量系统 能量分辨率的测量即用脉冲幅度分布法测X射线能谐的总线宽,测量系统如图3所示 测量时关断脉冲产生器 放射源应置于标准工作轴线上,放射源到探测器系统窗的距离不应小于 制造商规定的工作距离 标准源的直径不应明显超过探测器的有效直径 放大器时间常数应选择为总 噪声最小时的值 10
GB/T13179一2008 6.4.3测量程序 调节放射源与探测器的距离,使K 谱线的计数率为l000s' 半高宽不应小于10道,在峰位道 或最高计数道内的计数不应少于40000. 当放射源发出的是真正的特征X射线时,K 和K，峰位可用来刻度多道分析器的每道等效能量S. 具体计算见式(l) 在其他情况下,或当K 和K，无法分辨开时,可采用6.3.1的脉冲幅度分布法 校准 6.4.4数据处理 能量分辨率的测量结果用半高宽和(或>十分之一高宽(能量单位)表示 半高宽由式(5)计算 E一E A=s×A点= )公 mp一mpm 式中: A -能谱峰以道数表示的半高宽FwHM在内插的分数道内,内插法由制造商给出. 十分之一高宽由式(6)计算 E一 E 醋=s× )o 6 mp吧一川pm 式中: 谱能峰以道数表示的十分之一高宽(在内插的分数道内,内插法由制造商给出. O 对高斯型的能谱峰,=1.78(A点),因此醋=1.78(A) 在能量分辨率测量的报告中应说明 人射x射线放射源及其能量; a) 测量所用的计数率; b) 放射源一探测器的几何条件(工作距离和放射源的直径):; 探测器的详绷参数(如;硅或错半导体、探测器的工作偏压、探测器的形状,面积耗尽层的厚 d 度等); e)准直器的使用情况和参数; 同样工作条件下的系统噪声线宽 f g)放大器脉冲成形参数(包括全脉冲宽度和基线恢复参数). 6.4.5数据校验 除电噪声外,其他所有因素(统计涨落和电荷收集问题)引起的谱线展宽,以能量单位表示的半高宽 A和十分之一高宽可用正交法(平方差的平方根)从能量分辨率中扣除电噪声(线宽)后得到,由 式(7)和式(8),计算: 公=VE-公 欲=V- (8 仅仅由统计涨落贡献的能量分辨率(能量单位表示的半高宽)极限由式(9)计算 9 lim(=2.25、FEE 式中: -X射线的能量 探测器中形成1对电子-空穴对所需的平均能量; 法诺因子,硅和错的法诺因子F值尚未准确测定,常用的估计值为0.1 6.5峰谷比和峰尾比 6.5.1概述 两个紧挨着的峰(例如来自=Fe放射源的K 和K,)的蜂谷比(6.5.2)以及蜂尾比(6.5.3),能非 ll
GB/T13179一2008 常灵敏地反映从探测器(或它的部分死层窗)中的电荷收集问题到电子学仪器中的基线不稳定性以及其 他有关计数率效应等各种因素引起的谱畸变 峰尾比亦能灵敏地指示被测对象的谱线-本底比性能 当引用峰谷比或峰尾比时,应详尽说明测量条件,包括放射源-探测器几何条件(工作距离和源直 径),放大器时间常数的设置、输人计数率和其他能明显影响测量的主要变量 测量峰谷比或峰尾比时， 测量设备的参数应与测量半高宽等特性时的参数相同 6.5.2峰谷比 给定的两个谱峰间的峰谷比是较大峰的高度与两峰间谷的最小高度之比 应根据足够的统计信息(例如峰谷中的每道计数)说明峰谷比,以保证其最大统计误差小于5% 当所测能谱中镐的K 谱线和K，谱线之间的最低计数大于400时,首先记录能谱曲线,其次计算 K 谱线最高计数道的计数N，和K 与K 谱线之间的最低计数道邻近5道计数的平均值C,系统的 峰谷比P，由式(10)计算 (10 P= 6.5.3峰尾比 将Fe标准源的活性面垂直且对中置于标准工作轴线上,工作距离为制造商所规定的距离,调节系 统增益使半高宽至少为10道,在5.9keV能量对应的峰位道或最高计数道内累积计数,当N，超过 20000时记录能谱曲线 分别以围绕5.4keV、4.5keV和1keV能量为中心的连续5道为一组,对每 组计数分别取平均值C,C 和C?,,则峰尾比P、P和P可由式(11)计算: P=Np/C P，=N,/C 11 P =N,/C 由于周围或源衬底的反散射、高计数率、系统噪声(接地回路、交流噪声等)、设备调节不当极-零相 消网络调节不当、非最佳成形时间等)或者在附近有其他的放射源等因素都会引起被测对象性能变坏， 进而导致峰尾比下降 为了使上述测量具有意义,除了Fe放射源外,其他原因引起的本底应足够小 以致可以忽略不计 假如在放射源中存在对尾部事件有贡献的其他放射性核素(杂质),用上述测峰尾比的方法可能产 生错误结果 在Fe放射源与探测器之间插人一个吸收片后再测峰尾比,即可测出放射源中杂质所引 起的误差 6.6积分非线性 6.6.1脉冲幅度分析法 6.6.2测量系统 脉冲幅度分析法测积分非线性的测量系统如图3所示 用一组能量范围适当的特征X射线照射 探测器 通常,为了较好地测量积分非线性,至少采用10条谱线,这10条谱线应在感兴趣的能量范围 内尽可能均匀分布 谱线的最低能量应小于感兴趣能量范围下限的110%,而谱线的最高能量应大于 感兴趣能量范围上限的90% 若表6中的放射源不能完全满足要求时.它们可用x射线、7射线或带 电粒子激发的二次荧光产生 积分非线性的测量应在与测量能量分辨率相同的条件下进行 应使用特征能量已精确标定的谱 线,尽量避免使用那些无法分辨的多重谱线,它会造成谱线的明显展宽 另外,为了避免由计数率引起的测量设备的增益偏移或漂移误认为是被测对象的非线性,最妥当的 办法是全部谱线都在低计数率下在同一时间获取 假如这些谱线不是同时获取而是逐个获取或分组获 取时,测量应确保计数率低,且各谱线计数应累计到可以进行相互比较的水平 12
GB/T13179一2008 6.6.3数据处理 从前面已测量的x射线谱,在用能量作横坐标、多道分析器的道数作纵坐标的直角坐标上画出每 个峰的峰位道对该峰的X射线能量的曲线,然后用最小二乘法(或作图法)拟合得到该曲线的理想直 线,如图6所示 用百分数表示的积分非线性INL由式(12)计算 N=AE (12 e×100% 配 式中: 能量的实际值与理想响应值之间最大偏差的绝对值,单位为千电子伏(keV); Enm E -对应能谱仪最大能量,单位为千电子伏((keV) 当使用单一非直接测定的数值来表征积分非线性时,在被测对象规定的整个工作范围内都不应超 过这个数值 满刻度范 x射线能益 图6线性的测量和表示 6.7电压变化影响 6.7.1概述 对被测对象,在多道分析器上测得的x射线能谱峰位将受交流供电电压变化的影响和温度变化的 影响温度效应),长期工作峰位也将漂移(长时间不稳定性) 电压和温度的变化范围,长期工作的时间 范围均由产品标准等技术文件规定 6.7.2交流供电电压变化的影响 6.7.2.1主放大器测量法 测量系统如图3所示,放射源可用Fe 测量时,测量设备的供电电压保持不变,而被测对象的交 流供电电压是可调的 将交流电电压置于标称值,把主放大器增益调到最大,调节产生器的输出,使峰位m位于多道分 13
GB/T13179一2008 析器满刻度的90%处 在其他影响量保持不变的条件下,使交流供电电压在规定的额定范围内变化， 并测量峰位随电压变化的若干值mn 则给定交流供电电压变化对被测对象的影响E.由式(13)计算 用百分数表示). 川p一mwl E ×100% 13 mpm 式中: -"m中偏离m的绝对值中的最大值 |mp一mlmax 6.7.2.2偏置放大器测量法 测量系统与6.7.2.1相同 测量时,将偏置放大器设置到所需的增益和偏置电平,调节脉冲产生器 和主放大器的增益,使偏置放大器的输出电压为其最大额定输出电压的90% 在交流供电电压的标称 值、所规定额定范围的最低值和最高值各取一个谱,其峰位为mm、m和mp 给定交流供电电压变化 对被测对象的影响E.a由式(14)计算(用百分数表示 me mp ×100% Ee, (14 十G m nm 式中: 偏置放大器的增益 G -被偏置放大器抑制的等效道数 m 6.8温度效应 6.8.1测量系统 测量系统如图7所示,并将被测对象(测量设备除外)放在恒温箱或人工气候室内 环境温度每变 化1C所引起峰位的最大变化被称为被测对象的温度系数T 探测器 多道 主放大撒 放射源 系统 分析撒 偏压电源 精密脉冲 数学 产川撒 电丛表 注:当测量探测器系统时,只将探测器系统放在恒温箱内,其他测量设备应保持在标准实验条件下 图7温度效应的测量系统(以能谱仪为例) 当给出被测对象的温度系数时,应说明该技术性能的使用范围 测量应覆盖所规定的温度范围,温 度变化增量每次不应大于10C,其确定的温度系数应对规定温度范围内所有增量都能涵盖 测量时不 应超出制造商规定的工作温度范围 测量程序 6.8.2 6.8.2.1探测器系统 为降低精密脉冲产生器和主放大器等测量设备对被测对象温度效应的影响,必要时,可随温度变化 适当调整精密脉冲产生器的输出幅度和主放大器等的增益,使它们的输出和增益不受温度的影响 14
GB/T13179一2008 将恒温箱的温度调至标准试验条件温度(20C士2C),并按有关标准规定的时间保持热平衡 调 节主放大器和多道分析器的增益,使的K 谱线峰位在多道分析器满刻度的80%处 调节脉冲产生 器的信号幅度,使其在多道分析器上产生的峰位比的K 谱线峰位偏高,用数字电压表监测脉冲产生 器直流输出电平,并记录其指示值 按6.3.1的方法测得K 谐线峰位m 和脉冲产生器的输出脉冲 p,Io" 幅度 将恒温箱每隔10C一个梯度,从标准试验条件温度升高(或降低)至最高或最低)温度,但在升温 或降温)过程中,每隔10C均应保持热平衡,并在热平衡后的温度下进行测量 每次测量时均应调节 脉冲产生器幅度,使数字电压表的指示与标准试验条件温度时的指示相同;还应调节主放大器的增益， 使脉冲产生器信号在多道分析器上的峰位与标准试验条件温度时的峰位一致;再测出孟的K 谱线峰 位 mp,1,并计算每隔10C的两峰位之差myp,n,直到完成全部测量 系统的温度系数由式(15) 计算 Amp,T ×100% (15 f 1Om1 )mp,1n 式中: -Amp中绝对值的最大值 Amp,1inm 6.8.2.2能谱仪 能谱仪温度系数的测量采用与历.8.2.1相同的方法,但在测量过程中不调节主放大器和多道分析 器的增益 6.9长时间不稳定性 被测对象长时间不稳定性的测量系统和测量程序与6.8基本相同,只是测量系统置于标准试验条 件下,在系统通电预热后测量第一个数据m,接着每隔1h测量一个数据mR,直到规定的长期工作 时间(例如8h或24h)为止 系统的长时间不稳定性IS按式(16)计算 me.i二mp.o S ×100% l6) mp.0 当测量探测器系统的长时间不稳定性时,每测量一个数据mp,,前,应通过精密脉冲产生器调整主 放大器和多道分析器的增益,使其不随时间变化,以避免它们对探测器系统长时间不稳定性的影响 6.10液氮消耗量测量 利用磅秤称量系统的液氮消耗量 每隔24h测量一次系统总重量 以相邻的两次测量值之差为 -天液氨消耗量数据 连续渊得五组数据.,以其平均值作为该系统的液狐前耗量 6.11运输试验(运输台 将按8.2中规定包装好的系统置于运输台上,用绳子固定牢 相当于在二级公路上,以25km/h~ 40km/h的车速行驶,行驶距离为150km350km. 检验规则 除本标准规定的具体要求外,按GB/T10257中的有关规定进行检验 检验的分类与检验项目的分组 检验的分类与检验项目分组见表6. 7.2鉴定检验 7.2.1鉴定检验的实施与要求见GB/T10257一2001中6.3.1的有关规定 批量小于280个时,抽样 方案见表7 当不合格品超过合格判定数而低于不合格判定数时,应采用表7所示的第二次抽样 7.2.2鉴定检验的项目及要求见表6. 15
GB/T13179一2008 表6检验项目分类及要求 鉴定质量一致交收 抽样方案 检查 检验项目 AQI 号 别 检验 性检验 检验 及严格性 水平 外形尺寸、外观 全检剔 能量分辨率 除不合 液氮消耗量 格品 峰尾比 次 -般水 系统总噪声 正常 平I 峰谷比 脉冲高度线性 -次 6.5 长时间漂移 S 正常 10 包装运输 注: 为必做项目;o为选做项目 表7抽样方案表 样本 组 不合格 第二次 合格 不合格 批量大小 样本大小合格判定数 别 样本数 判定数 总数 判定数 判定数 100% 8280 100% 280 3 00%" 280 检验的样品应不少于2个 7 3 质量一致性检验 质量一致性检验如下 质量一致性检验的实施与要求见GB/T10257一2001中6.3.3的有关规定 a) 质量一致性检验的项目及其要求见表6 b 7.4交收检验 交收检验如下 交收检验的实施与要求执行见GB/T10257一2001中6.3.2的有关规定; a b)交收检验的项目及其要求见表6 标识、包装、运输、贮存 8.1标识 8.1.1系统上的标识 产品上应有标识牌,标识牌上印有产品型号、名称、编号,制造厂 家及商标 8.1.2性能卡 产品应带有性能卡,卡上标有: 16
GB/T13179一2008 a)产品名称、标记及编号; b 产品主要性能如能量分辨率、灵敏面直径、液氮消耗量等) e)镀窗厚度; 检测日期 d 8.1.3合格证 合格证上应有产品标记、编号、制造厂家、检验日期及检验部门的印章 8.2包装 8.2.1包装要求如下: a)端帽上应带有皱窗保护帽; b)端帽和前置放大器一起用塑料布包住 内部装防潮干燥剂; 包装箱的上盖与系统端帽间距不小于10c cm; d 外包装应符合固定、防震、防潮要求 包装箱外应有“不得倾斜”“防潮”、“轻放”标识 8.2.2包装时随带的文件及附件如下 说明书、合格证、性能卡; a b)前置放大器电源线、信号输出线、高压输人线及检验信号线 运输 运输中产品要防压、防雨淋和避免激烈振动 搬运时要轻拿轻放,不得掉、碰、倾斜角不得超 过30" 8.4贮存 探测器应存放于相对湿度不大于75%的常温库房内,不得堆放 室温温度不应高于35C或低于 5 周围空气中不能有酸、碱及有机溶剂等气体 存放时要将端帽及前置放大器部分用塑料布包紧， 内装干燥剂 贮存中要按时加注液氨,不得使系统由于液氨不足而升温 17
GB/T13179一2008 附录A 资料性附录 从X能量分辨率计算电噪声近似值的方法 从作为能量函数的X射线峰宽的变化,可近似地算出电噪声对能量分辨率的贡献,电噪声线宽 E能量单位表示的半高宽)由式(A.1)计算 AE=公E A.1 E E 式中: 分别为能量E和E 时峰的所有谱展宽效应引起的单能人射辐射的总线宽,即系统 A,A 总的能量分辨率,以能量单位的半高宽表示,见6.4 使用式(A.1)应特别小心,由于存在下列原因,很容易出错 该式可能是两个大项相减求一个小差额,误差的扩展问题很明显; a b)该式在电荷相对损耗效应与粒子能量无关的假设下成立,但是当粒子能量低于3keV或覆盖 个大的能区时,这一假设是有问题的; X射线峰是多重谱线(如K 或K.2),不管峰是K,L或M谱线,这些多重谱线的间距是能量的函 数,但该式只把它作为一个峰来处理,没有考虑这种可变的峰展宽因素 18
GB/T13179一2008 参 考 献 文 [1]IEC60759:1983(StandardtestproceduresforsemiconduectorX-rayenergyspeetrometers》 [2]GB/T4833《多道脉冲幅度分析器主要性能、技术要求和测试方法GB/T4833一1997 Multichannel -Maincharacter eqvIEC61342:1995,Nuclear instrumentation lpulseeheghtanmalyaer istics,technicalrequirementsandtestmethods) [3]GB/T5201《带电粒子半导体探测器测试方法>(GB/T5201一1994,IEC60333;1993,Nuelear instrumentationSemiconductorchargedparticledetectorTestprocedures,NEQ)