核信息获取与核电子学(第九章).ppt

第九章核信息仪器检测,核电子仪器的检测：核信息仪在投入工程和科研测试工作前，必须对其性能指标检测，达到标准方能投入使用。同理对其要变换的探测元件等也要进行检测，达标的器件方能装到仪器上使用。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,闪烁体检测、简单检测方法：、外观检查正常的NaI(Tl)晶体是无色透明的，受潮后晶体发黄，这会使仪器性能变劣。所以，检查晶体时首先应察看是否有破裂、发黄等现象。如外观检查没有问题，再用替代法进一步确定性能是否符合要求。、替代法检查对于71型仪器所使用的晶体可以这样检查：找一台正常工作的仪器，用源照射探头，调整仪器高压，使管射极跟随器的输出脉冲幅度为660mV（用示波器测量），然后换用待查晶体，若输出脉冲幅度小于400mV，则可认为晶体性能不良。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,闪烁体检测、能量分辨率检测方法：、被测探测元件装入单道脉冲幅度分析器探头（内装优质光电倍增管），将参考源例如3-6微居里铯源，置探测元件顶端。、道宽调到最窄，例如0.1或0.2V。、启动仪器，左右旋动下阈值旋扭，观察计数器的计数速度，计数最快处，大约是能量峰位，再提高阈值，直到刚好没有读数。、每隔0.1或0.2V（或格）降低下阈值，记下每次单位时间的读数，读数的变化规律是由低到高，再由高到低。直到测量值降低到不变或变化很小时为止。、将每个读数对应的V值（或格）作曲线。如图9.5.1所示，曲线峰对的横坐标的点就是参考源能量位。、以参考源峰位能量位对应的伏（或格）为标准用直线法求得：KeV/V（格）系数。、在峰位一半读数处，作横坐标平行线，交于曲线a，b点。过a，b点引线垂交横坐标得a、b。ab间的能量值称半宽度能量。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,闪烁体检测、能量分辨率检测方法：,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,闪烁体检测、使用闪烁体的注意事项：、NaI(Tl)晶体的最大缺点是极易潮解，晶体发黄就是受潮的一个特征。受潮后会使晶体透明度下降，减弱光的输出，造成仪器灵敏度下降。受潮严重时，甚至会使晶体完全失效。所以使用NaI(Tl)晶体的仪器要注意防潮，较长时间不用晶体应放在干燥皿中保存，在没有干燥皿的地方也可以浸在不含水的油（如变压器油）中，或者密封在塑料代中保存。、NaI(Tl)晶体的机械性能脆弱，易碎裂，故使用时要小心，要防止激烈的振动和冲击。、要注意防止使用和存放晶体的环境温度骤变，以免晶体碎裂，特别是对于大体积的晶体更应该注意这一点。NaI(Tl)晶体的使用温度范围为10+45。、要避光保存。若因强光照射使其变色时，可用长期避光方法使其褪色。这种方法在一定程序上可以恢复其性能。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,光电倍增管的检测、常用检测方法：、外观检查仔细观察管壳有无裂纹、破损处，正常光电倍增管的光阴极端面为茶褐色，如无茶褐色则说明光阴极涂敷材料已脱落，这种管子无法工作。、替代法检查选一台正常工作的仪器，取下原装光电倍增管，装上待测管（仍用原闪烁体），用绝源贴紧端面，然后调整高压（对于71型仪器来讲，就是调电阻），对于用71型仪器上的GDB235型管来说，如果高压必须大于1200V才能使管输出脉冲等于400mV，一般则可以认为这种光电倍增管性能已不符合要求。各种仪器都有不同要求。、仪器生产厂挑选光电倍增管的方法,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,光电倍增管的检测、常用检测方法：、仪器生产厂挑选光电倍增管的方法,（1）将被测管配上晶体插入插座，密封避光。（2）按图9.5.2连接好设备，将高压稳压电源WYG1的电压调节旋钮旋至最小，并打开开关。（3）示波器无衰减输入线接至图9.5.2中A点。由脉冲发生器给示波器输入，f=3KHz的脉冲，调节示波器使波形格值为五大格，然后将示波器接B点。（4）将源靠近晶体，缓慢增大WYG1的输出电压，直至示波器上出现的负脉冲电压波形幅度达800mV（五大格）。此时铯峰所对应的电压可定为该管的“使用工作电压”。（测试时，光电倍增管必须加避光罩。）（5）高压增大到最大允许电压的90%时，铯峰高压仍达不到800mV的管子不可用。（6）断开高压，取下晶体，管子外加避光罩，仪器再加上“使用工作电压”，然后测量其噪声电平。此电平应小于17mV，噪声脉冲的计数为3次/分或表头指示0.5格。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,光电倍增管的检测、光电倍增管的使用注意事项：、光电倍增管必须避光使用，严禁漏光。、一旦光电倍增管受到光照以后，工作前必须避光一段时间，其性能才能恢复正常。曝光时间愈长，避光时间也应相应加长。、为使闪烁体探测器正常工作，应提前接通电源，使光电倍增管达到稳定工作状态。、光电倍增管及管座保持清洁、干燥，以防止漏电而产生干扰。拆卸及搬运光电倍增管时应轻拿轻放，防止震动。、磁场对光电倍增管工作有影响，应注意采取适当的磁屏蔽措施（大多数仪器都有）。、应选择合适的光电倍增管高压。过低，光电倍增管潜力不仅不能正常发挥，而且性能不好；过高，不仅耗电多，噪声会增加，而且对管子使用寿命也有影响。一般可先按说明书推荐的电压选取高压，然后再根据所用仪器的能量阀来确定。、有的光电倍增管由于制作工艺问题。造成管内存在少量渣状物（常称为铯渣），从而引起电极间高压短路。遇到这种情况，可轻轻敲击管子，有时也可恢复工作。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,计数管的检测盖格计数管的坪曲线，是衡量计数管质量的重要标志，好的计数管起始工作电压低，坪长、坪斜小。好的有机计数管坪长可达300V坪斜小于5%/100V。良好的卤素计数管坪长超80V。坪斜小于10%/100V。我们可以根据计数管的坪曲线来判断其质量好坏。,第九章核信息仪器检测第一节探测元件检测方法,半导体探测器的检测半导体探测器检查方法良好的半导体探测器，在加1V正向电压时，应有几毫安至十几毫安的正向电流。而反向电流通常则小于几微安。测量其正、反向电流可以判断半导体探测器的好坏。半导体探测器能量分辨率检查方法半导体探测器的能谱分辨本领，比闪烁体优良的多，一般在1%左右。其测试方法与计算方法与本节一（二）闪烁体方法相同。参考源选用单能源如镅241、钚239等；用半导体探测器的仪器检测，或用半导体探头与放大定标单元连接都可。半导体探测器单能微分曲线是探测仪选定分析道上下甄别器阈值的依据，更换半导体探测器时，须作微分曲线。使用半导体探测器注意事项半导体探测器的结面有一层um级的金，这层金不能有任何伤斑条痕，否则就会造成很高的假计数。为保护表面，规定不允许用任何软或硬的物品触擦，例如，镜纸、棉花、纱绸、毛刷等，如灰尘或其它污染必须清除时，可用橡皮球鼓气冲或是蒸馏水轻轻冲洗，凉干后即好。另外，半导体探测器后续电路是灵敏度很高的电荷放大器由于探测元件接触不良或是屏蔽不良都会引起很高的假计数，要注意这两种情况区别。,第九章核信息仪器检测第二节核信息仪器的性能检测,放射性统计涨落在核信息仪器性能检测中的应用：1、放射性测量中的统计规律泊松分布或高斯分布标准误差：最大误差：,第九章核信息仪器检测第二节核信息仪器的性能检测,放射性统计涨落在核信息仪器性能检测中的应用：2、提高测量精度的方法A：采用灵敏度高的探测器；B：延长测量时间；C：增加放射源的强度；D：增多测量次数；E：减少测量时的本底计数。,第九章核信息仪器检测第二节核信息仪器的性能检测,放射性统计涨落在核信息仪器性能检测中的应用：3、率计核信息仪器的灵敏阈率计电路测出数据的相对标准误差：提高率计式核信息仪器测量精度的途径在于提高探测元件的灵敏度和加大仪器的时间常数。率计式核信息仪器的灵敏阈既定为三倍底数的标准误差，因此灵敏阈：,第九章核信息仪器检测第二节核信息仪器的性能检测,仪器稳定性检查：仪器能否长期稳定可靠地工作保持其精度，有待进一步考核，即需做稳定性实验。对核信息仪器最少连续检查8-12小时，对实际工作长的仪器例如测井仪要连续检查50小时，测量结果都应该保持或高于仪器出厂规定的精度，检查方法如下：（一）正常场的条件下开启仪器，半小时后读取第一个数，以后每隔半小时，读一次，直到规定检查时间结束。（二）整理数据以适当的比例尺做读数随时间变化曲线。（三）计算平均值用虚线方法标入读数时间曲线对应位置。（四）检查各次数据有无超差现象。,第九章核信息仪器检测第二节核信息仪器的性能检测,仪器一致性检查：经检查已证明仪器准确性，稳定性已符合要求，实际生产中还须对各台仪器的一致性进行检查，方法如下：（一）各台仪器对同一个放射源（工作源）在相同的条件下测量结果与放射源标准值相比，其相对标准误差要低于仪器出厂规定指标，如果那台仪器超差须重新检修与实验。（二）每天工作开始前和结束后，每台仪器都对工作放射源进行测量，各台仪器的一致性不超允许误差，本台仪器的稳定性也不超允许误差，这一天的测量数据才是可以信赖和使用的。仪器的准确性和稳定性是仪器基础性能。使用过程中要给予重视，三性全面考虑，,第九章核信息仪器检测第三节检测步骤,寻找故障：1、了解故障产生的原因仪器在长期使用过程中某些元件的性能发生变化、仪器保管或使用不当，运输时强振摔跤等都会导致故障，因此，首先向用仪器单位或个人询问仪器使用情况，故障发生的经过，故障表现形式，最好能知道损坏的大致部位，还须了解已维修情况。2、分析故障原因根据故障现象和以前使用维修情况，结合仪器的工作原理，应用反推法、圈定法、代换法、分析出故障的部位。仪器的工作原理了解的愈透彻，判断故障愈迅速、愈准确。当然经验也是不可缺少的。,第九章核信息仪器检测第三节检测步骤,寻找故障：3、找出故障位大致确定了故障部位以后，可进一步运用观察、测试、信号注入、代替、短路、开路、对电路元器件的轻微摇动等方法找出故障点。在查明故障部位以前切匆忙于调动仪器内各可调元件,这些元件应在仪器修好后，必要时再进行调整。调动前应先记下原来的位置，以便复原。应该注意的是，对于有些故障，在查清前不要冒然通电，否则就有可能使故障扩大，对新型仪器要首先了解其技术性能、结构、使用方法和工作原理，并分析在装运过程中可能产生的问题，然后着手检修。,第九章核信息仪器检测第三节检测步骤,排除故障：主要是仪器的拆装，元件的配换，焊接等项工作，大多数故障是元件损坏，对于更换的贵重元器件要经过多方测试，确实证明已损坏无法修复时再给予更换，一般应用原规格的元器件，用代用元件时要作周密考虑，其原则是代用后不影响仪器的功能。仪器调校：故障排除使仪器工作完全正常以后，还要根据故障的具体情况来决定是否应该对仪器重新进行一次调整。调整工作包括电性能调整和能量阈调整等,如果换用重要电路元件，需对仪器重新刻度标定。,第九章核信息仪器检测第三节检测步骤,仪器整理和检修记录：经检查仪器的检修质量符合要求，再进行仪器的整理工作，这包括除尘，擦拭面板、机箱，清除焊剂碎锡，紧固旋钮、螺钉，装好外壳等工作，最后，还需要再进行最后一次试验如检查底数是否正常等。检修完毕必须坚持填写检修记录片，将仪器检修情况及更换元件主要性能参数，如光电倍增管的高压、高压稳压管电流、整机电流、参考峰幅度等加以记载，以供下次检修参考。,第九章核信息仪器检测第四节分析电路的基本方法,分析电路通常是指根据仪器的电路图分析仪器的工作原理，也就是所谓“读图”。这是仪器检修人员重要的基本功，因为只有看懂了仪器的电路图。才能更好地对仪器进行测试和维修。分析电路的过程也是运用基本理论解决仪修工作实际问题的过程。对仪器的工作原理分析得愈透彻，判断故障点就愈准确愈迅速，检修效率也就愈高，灵活处理检修工作中遇到的一些问题的能力愈高。,第九章核信息仪器检测第四节分析电路的基本方法,分析电路的步骤：1、了解仪器的性能指标，发生故障的前后情况；2、弄清各单元电路所起的作用；各功能模块的作用，各模块之间的关系；3、了解单元电路的工作情况；详细研究问题所在单元电路，如有不解的问题可查阅有关电路原理方面的基础书籍，或用实验的办法探讨解决。4、了解关键元件的作用。要抓住对整个仪器性能有较大影响的元件,深入了解这些元件的作用，及其性能变化对整个仪器的影响等问题。5、弄清信号的流通过程。,第九章核信息仪器检测第五节分析故障的方法,分析故障的方法：分析仪器电路的故障，判断其故障的部位，是以电路的工作原理为基础的。只有把理论和实践紧密地结合起来，才能搞好仪器的检修工作。在了解电路原理基础上，通常运用下述方法来分析故障的部位。1、反推法分析电路正常工作的情况，然后根据故障现象反推出故障的大致范围。2、圈定法引起故障的可能的原因往往很多，要确定是哪一个电路元件引起的，就要根据故障的现象，首先把和此故障无关的电路“甩掉”，把可能缩小到局部电路中，然后具体分析。,第九章核信息仪器检测第六节寻找故障的方法,寻找故障的方法：1、观察法（一）看：看仪器外表有无机械损伤；旋扭是否牢固；旋扭位置是否正确；电池接触是否良好；保险丝是否烧断；表针摆动是否灵活；晶体是否洁白透亮；光电倍增管是否漏气；电阻有无焦黄斑痕；元件有无断脚或脱焊松动；有无断线等现象。（二）听：听振荡器有无“蜂声”；耳机脉冲声是否正常；开关、继电器动作是否干脆等。（三）动：轻轻拨动有关元件，检查有无接触不良或脱焊、断脚等现象。尤其在仪器出现时工作时不工作这样的故障时，采用此法往往可找出故障点。此外，摸一摸电源变压器是否发烫，旋动转换开关看是否灵活等。（四）闻：闻一闻电源变压器、扼流圈、继电器线圈和