3000F建材仪 说明书

1、 CIT-3000F 川制号 智能化建材放射性检测仪（低本底能谱仪）使用手册四川新先达测控技术有限公司国家核技术工业应用工程技术研究中心目 录开机必读1第一章 概述2第二章 主要技术指标2第三章 仪器配置3第四章 仪器整体结构及原理3第五章 计算原理5第六章 模型标定流程66.1通讯连接66.2软件复制76.3 参数设置76.4保存标准谱.9第七章 样品检测流程.11开机必读 欢迎使用四川新先达测控技术有限公司生产的CIT-3000F智能化建材放射性检测仪。1、主机探头接口与探头信号线的连接和断开，都必须在关机的状态下操作；2、用户在仪器使用过程中，应随时检查设置参数是否正确；3、操作仪器时必

2、须掌握说明书第六章、第七章内容；4、探头核心部件主要由光电倍增管及碘化钠晶体组成，应注意防振、防摔、防潮、防水；5、遇到疑问，请及时与我们联系。第一章 概述 CIT-3000F建材放射性检测仪是由四川新先达公司研制、生产的数字化低本底多道能谱仪。该仪器在多道谱仪、活度测量模型、数据采集与处理、方法研究等技术方面雄居国内领先水平，是适用于测量建材、矿物、环境放射性比活度的新型智能化核测量仪器。该仪器与电脑联机使用，Windows全中文操作系统，使测量更直观、操作更方便。该仪器经过了国土资源部鉴定，鉴定委员会一致认为：该仪器的技术路线和软硬件设计先进，方案合理，综合性能处于国内领先水平；该仪器已获

3、得“制造计量器具许可证”，并被科技部列为“九五”国家重点科技推广产品、“十五”国家重点新产品计划。目前，该仪器已在全国五百余家计量、质检机构和科研单位得以推广应用，使用效果明显。该仪器已成为质量技术监督检验部门、卫生防疫部门、环境保护、地质勘查、石材评价、科学研究和加工等单位进行Ra-226、Th-232、K-40放射性比活度定量测试、室内氡气测量的必备法定检验仪器。第二章 主要技术指标l 数字化多道析器（1024/2048）；l 脉冲模式与谱线模式自由互换；l 梯形脉冲成型，成型时间：2S；l 微分非线性：0.2%；l 积分非线性：0.01%；l 软件可调增益范围：1-65535；l 时间量

4、程：10-65500秒,时间可调；l 测量核素范围：U、Th、K、137Cs、241Am等多种放射性核素；l 重复性: 2.0%；l 稳定性: 1.0%；l 采用USB-CAN接口联接计算机操作l 测量结果不确定度: 6%l 仪器整机分辨率：优于6.9%(Cs-137)；l 24小时内峰位漂移不大于0.5%；l 仪器整机探测效率高，零漏计数；l 单核素标准物质进行标定，快速、准确、方便；l 在能区50keV-3000keV内本底计数率不大于5cps；l Windows平台下全中文测量软件，独有的数据库管理模式，操作简单方便；l 整机功耗：电流小于300mA；l 使用温度： 050；l 主机重量

5、小于1.5kg，尺寸：201510cm；l 标准铅室：屏蔽室壁厚100mm，内腔直径200mm；l 高灵敏低钾NaI(Tl)能谱探头晶体尺寸：75mm75mm；第三章 仪器配置l 数字化低本底多道能谱仪主机1台；l 高灵敏低钾NaI(Tl)探测器1个；l 新一代标准铅室1套；l 标准物质存放罐1个；l USB-CAN盒及连接线1套 l 系统操作软件1套；l 通讯电缆1根；l 国家放射性标准物质1套；l 国家放射性标准物质证书1份；l 放射性标准样品盒一套；l 国家级仪器检定证书1份（中国测试技术研究院出具）；l 用户使用说明书1份；第四章 仪器整体结构及原理仪器由分析主机和探头两部分组成，主机

6、由分析仪主板、高压板、低压板、充电器、可充电电池等部分构成。仪器面板仪器后板仪器采用高性能单片微机实现仪器的微机化。利用单片微机系统的功耗低、可靠性高、可独立为一个简单的微机系统等优点，利用微机的存储容量大，计算能力强等特点可以组成全谱测量微机工作站，完成数据的备份、处理，计算等工作。二者之间通过USB-CAN接口进行通讯。仪器内部结构如上图所示，主要由探头、放大器、多道分析器、单片微机系统、可充电电源（连续工作时间大于12小时），组成测量系统。电脑作为大容量数据存储系统和数据处理系统，完成数据的保存、处理、计算等工作。为保证信号的传输质量, 需要前置放大器将信号进行功率放大。探测器测量的信号

7、比较小，而且信号比较窄，为了多道脉冲幅度分析器将测量信号进行幅度分析从而实现能谱测量，需要线形主放大器将脉冲信号进行幅度的线形放大与脉冲的成形。核谱分析核心部件多道脉冲幅度分析器 1多道脉冲幅度分析器的工作原理多道脉冲幅度分析器是核谱测量中的关键部件，它的作用是把被测得的模拟量转变成计算机可以接受的数值量。即完成对脉冲幅度的甄别。工作过程是：获取核谱信号(采样脉冲峰值)，ADC将脉冲转换成与幅度成正比的数值量，再以数值量作为存储器的道址码记录脉冲数，存储于存储器中的各道计数即表征了脉冲按幅度大小的分布情况，然后再进行数据处理。 多道脉冲幅度分析器中，/转换电路，峰值保持电路，甄别电路及控制电路

8、等起着重要作用，下面将分别介绍。2峰值保持电路 （1） 峰值保持电路作用能谱测量时，所测的是脉冲峰顶幅度，但探测器输出信号经放大成形后的脉冲信号峰顶宽度较窄，不能满足脉冲幅度分析的需要，采用保持电路使脉冲峰值展宽并保持一定时间以满足后继电路的要求。并与线性门配合工作，可防止后继脉冲的叠加。 （2） 原理电路峰值保持电路由运算放大器、二极管、电容、线性并关组成，见图九。在输入脉冲的前沿时刻，S1闭合，S2断开，二极管1导通，in给保持电容1充电；在输入脉冲的后沿时刻，由于二级管的单向导电性1不能通过1放电，理论上1一直保持峰值幅度。图八中的运算放大器具有高速、宽频带、开环增益足够大等特性，1上的

9、电压可以迅速达到输入脉冲的峰值。在A/D转换开始后S1断开，防止后继脉冲的叠加，当A/D转换结束后，由控制电路发出开关闭合指令，图中的开关2闭合，电容对地放电，待放电完毕后，S2断开，S1闭合。充放电的速度可以通过改变电容值、电阻值来调整。3/转换电路（1） /转换作用 用/转换电路对输入脉冲进行编码，即将模拟量转换成数字量。每个被分析的脉冲的幅度可以由它转换后的数字量来表示，转换后得到的数字量经过一定的处理将作为存储器的道址码。（2） /转换原理考虑到转换的速度和精度，功耗等因素，我们使用的是12位逐次逼近型/转换芯片ADS774。顺序脉冲分配器自高位至低位逐次改变数码寄存器中的数，并使经/

10、转换后的模拟电压a与待转换的模拟电压i相比较。若ai，则增加数码寄存器中数字量；反之，则减小数字量，直到ia为止。由于/ 转换器输出的模拟电压a与数码寄存器中的数字量成正比，数码寄存器中的数字值也必然与被转换的模拟电压i成正比，从而完成/转换。/转换的精度取决于/ 转换的精度（包括基准电源、电阻的精度和稳定度以及电子开关的“通”、“断”特性）及/转换器的输出电阻与电压比较器输入电阻间的匹配。第五章 计算原理1 平滑处理 为了减少能谱测量数据的统计涨落影响，同时又要保留最重要的特征，可对数据采用光滑技术，以利于寻找谱峰或判别谱峰的准确位置，常用的平滑（光滑）算法为二次多项式五点平滑算法。计算公式

11、如下所示：y i=(-3yi-2+12yi-1+17yi+12yi+1-3yi+2)/35 一般进行一、二次平滑处理，便能收到良好效果。2 能量刻度 全谱测量时，为了根据射线能量确定峰位（道址）或者反过来根据峰位确定射线能量都需要对谱仪进行能量刻度。本系统的能量刻度曲线线性，可用如下线性方程表示：E(xp)=Gxp+E0式中, xp为峰位，E0 为直线的截距（0道的能量），G为直线的斜率，即每道所对应的能量间隔。能量刻度曲线也可写成另一种形式：xp=Z+E/G式中Z称为零截，表示对应于零能量的道数。建材放射性能谱测量微机分析软件中使用的是K的1.461MeV、Th的2.614MeV两个峰位（天

12、然建筑材料中此二峰比较明显，易于辨认），实现能量刻度。3 含量计算 全谱测量的重要目的之一就是获取U-Ra、Th、K的含量。对于多道谱仪，Ra、Th、K三个测量道就是三个测量的谱段。由于全谱测量的谱段是通过能量刻度后动态确定的，因此可克服谱飘而引起的测量误差。一般钾的能量范围取为1.30-1.60MeV，铀-镭的能量范围取为1.62-2.0MeV，钍的能量范围取为2.45-2.90MeV。由于谱线的部分重叠以及射线的康普顿散射效应，实际U-Ra、Th、K的含量与三个测量道（谱段）之间同时存在着相关关系，一般可表示为线性相关，如下所示。Wra = a1 NRa +b1 NThWTh= a2 NR

13、a +b2 NTh Wk = a3 NRa +b3 NTh +c3 NK Wra、WTh、Wk 分别为U-Ra、Th、K的含量；ai、bi 、ci为换算系数；NRa、NTh、NK 为三个测量道的计数率。通过测量已知含量的U-Ra模型、Th模型、K模型、零值模型得到三组线性方程组如式(1)-(3)所示，求解线性方程组即可确定换算系数ai、bi 、ci，系数确定后就完成了仪器的标定工作，可以用仪器进行实际测量了。 a1 NRa1+b1 NTh1= Wra1 a1 NRa2+b1NTh2= Wra2 (1)a2 NRa1+b2 NTh1= WTh1 a2 NRa2+b2NTh2= WTh2 (2)a

14、3 NRa1+b3 NTh1+c3NK 1= WK1 a3 NRa2+b3NTh2+c3NK2 = WK2 (3)a3 NRa3+b3NTh3+c3NK3 = WK 3上式中，ai、bi 、ci为所求的系数（i=1,2,3 对应于Ra、Th、K的含量换算系数）；NRa1、NTh1、NK 1 表示U-Ra模型上三个测量道的计数(减掉零模型相应道计数后的净计数)，NRa2、NTh2、NK2 表示Th模型上三个测量道的计数(同前)，NRa3、NTh3、NK3表示K模型上三个测量道的计数(同前)；WRaj、WThj、WKj 分别为三个模型(j=1,2,3 对应于U-Ra模型、Th模型、K模型)的U-R

15、a、Th、K含量。由于镭的含量极其微小，一般用平衡时的U含量表示为U-Ra。由于我们实测的谱线是镭的直接衰变产物214Bi（RaC），与铀镭平衡没有关系，214Bi的多少与镭的含量是线性相关关系。因此仪器的实际测量的U-Ra是镭的一种表示方式，而并不能直接表示为U的含量。实际的建材放射性测量中也可以利用多块已知含量的板材进行多元线性回归，确定U-Ra、Th、K含量。4 放射性核素含量与相应比活度的换算CRa=12.41*Ra(Bq/Kg)CTh=4.07*Th(Bq/Kg)CK=312.60*K(Bq/Kg)IRa= CRa/200 Ir = CRa/370+ CTh/260 +CK/4200

16、 第六章 模型标定流程 用三个K-40 、Th-232、Ra-226单核素源对仪器进行标定后，仪器才能定量检测。6.1通讯连接 1 仪器关机状态，连接好探头，插入适配器，开机（I为开机，O为关机），打开计算机；2 将连接通讯盒的数据线与仪器相连，另一端的USB线插入计算机主机的USB接口，弹出对话框：3 在出现的对话框中选择“”，单击“下一步”，在弹出的对话框中选择驱动程序所在的路径，单击“下一步”，单击“完成”，此时仪器与计算机连接起来；4 右击“我的电脑”，打开“属性”，点击“硬件”，打开“设备管理器”，点开“端口”，查看“” ，此端口正是软件中“系统设置”下“板卡设置”中的“通讯端口”。

17、6.2软件复制插入光盘，找到文件夹，复制到D盘，双击鼠标左键，显示：6.3参数设置双击图标，显示：输入密码”cit3000f”，软件进入主界面：1 设置通讯端口：单击“系统设置”下“板卡参数”的“端口设置”，如下图：单击“端口设置”，出现窗口：“通讯端口”按照6.1节的显示的端口进行选择，完成后单击“确定”返回。2 增益设置：单击“系统设置”下“板卡参数”的“增益设置”，如下图：单击“增益设置”， 出现窗口：设置好系统增益（厂家给定），单击“确定”返回。3 能道设置：单击“系统设置”下的“能道设置”，出现如下窗口：分别输入相应核素能量范围：钾：1300-1600，镭：1620-2000，钍：2

18、450-2900，输入完成后单击“确定”返回（注意：各核素的能量值是固定不变的）。4 标准样模型：单击“系统设置”下的“标准样模型”，如下图：分别输入相应模型核素活度（注意：各核素活度值是固定不变的），输入完成后单击“确定”返回。6.4 保存标准谱1 峰位校准： 将校准样放入铅室，单击“”，测量2000秒后自动完成谱峰校准，即可进行下一步标样测量。如果谱峰漂移超过校准范围，即弹出如下窗口：单击“确定”，在谱线中移动光标分别找到K和Ra的峰位（显屏下边光标读数），如下图： (计算机键盘的“”、“”键可放大、缩小谱线，“”、“”键可左、右移动光标)单击软件第二行快捷按钮中的“”，进入“能量刻度”窗

19、口，分为输入K峰和Ra峰道址，能量值（K峰：1461，Ra峰：1764）固定不变，如下图：设置完成，单击“确定”返回。2保存本底标准谱：探头按要求放入铅室，不放任何样品，单击“”开始测量（如果测量过程中要停止测量，单击“”）。测量3600秒后，单击“系统设置”， 单击“保存标准谱”的“本底标准谱（B）”保存谱线，如下图： 3保存钾标准谱：在铅室中放入K模型样，单击“”开始测量，测量3600秒后，单击“系统设置”， 单击“保存标准谱”的“钾标准谱 K-40”保存谱线，钾标准谱图如下：4保存钍标准谱：在铅室中放入Th模型样，单击“”开始测量，测量3600秒后，单击“系统设置”， 单击“保存标准谱”的“钍标准谱Th-232”保存谱线，钍标准谱图如下：5保存镭标准谱：在铅室中放入Ra模型样，单击“”开始测量，测量3600秒后，单击“系统设置”， 单击“保存标准谱”的“镭