3000F建材儀 說明書

1、 CIT-3000F 川制號 智能化建材放射性檢測儀（低本底能譜儀）使用手冊四川新先達(dá)測控技術(shù)有限公司國家核技術(shù)工業(yè)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心目 錄開機(jī)必讀1第一章 概述2第二章 主要技術(shù)指標(biāo)2第三章 儀器配置3第四章 儀器整體結(jié)構(gòu)及原理3第五章 計算原理5第六章 模型標(biāo)定流程66.1通訊連接66.2軟件復(fù)制76.3 參數(shù)設(shè)置76.4保存標(biāo)準(zhǔn)譜.9第七章 樣品檢測流程.11開機(jī)必讀 歡迎使用四川新先達(dá)測控技術(shù)有限公司生產(chǎn)的CIT-3000F智能化建材放射性檢測儀。1、主機(jī)探頭接口與探頭信號線的連接和斷開，都必須在關(guān)機(jī)的狀態(tài)下操作；2、用戶在儀器使用過程中，應(yīng)隨時檢查設(shè)置參數(shù)是否正確；3、操作儀器時必

2、須掌握說明書第六章、第七章內(nèi)容；4、探頭核心部件主要由光電倍增管及碘化鈉晶體組成，應(yīng)注意防振、防摔、防潮、防水；5、遇到疑問，請及時與我們聯(lián)系。第一章 概述 CIT-3000F建材放射性檢測儀是由四川新先達(dá)公司研制、生產(chǎn)的數(shù)字化低本底多道能譜儀。該儀器在多道譜儀、活度測量模型、數(shù)據(jù)采集與處理、方法研究等技術(shù)方面雄居國內(nèi)領(lǐng)先水平，是適用于測量建材、礦物、環(huán)境放射性比活度的新型智能化核測量儀器。該儀器與電腦聯(lián)機(jī)使用，Windows全中文操作系統(tǒng)，使測量更直觀、操作更方便。該儀器經(jīng)過了國土資源部鑒定，鑒定委員會一致認(rèn)為：該儀器的技術(shù)路線和軟硬件設(shè)計先進(jìn)，方案合理，綜合性能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平；該儀器已獲

3、得“制造計量器具許可證”，并被科技部列為“九五”國家重點科技推廣產(chǎn)品、“十五”國家重點新產(chǎn)品計劃。目前，該儀器已在全國五百余家計量、質(zhì)檢機(jī)構(gòu)和科研單位得以推廣應(yīng)用，使用效果明顯。該儀器已成為質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗部門、衛(wèi)生防疫部門、環(huán)境保護(hù)、地質(zhì)勘查、石材評價、科學(xué)研究和加工等單位進(jìn)行Ra-226、Th-232、K-40放射性比活度定量測試、室內(nèi)氡氣測量的必備法定檢驗儀器。第二章 主要技術(shù)指標(biāo)l 數(shù)字化多道析器（1024/2048）；l 脈沖模式與譜線模式自由互換；l 梯形脈沖成型，成型時間：2S；l 微分非線性：0.2%；l 積分非線性：0.01%；l 軟件可調(diào)增益范圍：1-65535；l 時間量

4、程：10-65500秒,時間可調(diào)；l 測量核素范圍：U、Th、K、137Cs、241Am等多種放射性核素；l 重復(fù)性: 2.0%；l 穩(wěn)定性: 1.0%；l 采用USB-CAN接口聯(lián)接計算機(jī)操作l 測量結(jié)果不確定度: 6%l 儀器整機(jī)分辨率：優(yōu)于6.9%(Cs-137)；l 24小時內(nèi)峰位漂移不大于0.5%；l 儀器整機(jī)探測效率高，零漏計數(shù)；l 單核素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，快速、準(zhǔn)確、方便；l 在能區(qū)50keV-3000keV內(nèi)本底計數(shù)率不大于5cps；l Windows平臺下全中文測量軟件，獨有的數(shù)據(jù)庫管理模式，操作簡單方便；l 整機(jī)功耗：電流小于300mA；l 使用溫度： 050；l 主機(jī)重量

5、小于1.5kg，尺寸：201510cm；l 標(biāo)準(zhǔn)鉛室：屏蔽室壁厚100mm，內(nèi)腔直徑200mm；l 高靈敏低鉀NaI(Tl)能譜探頭晶體尺寸：75mm75mm；第三章 儀器配置l 數(shù)字化低本底多道能譜儀主機(jī)1臺；l 高靈敏低鉀NaI(Tl)探測器1個；l 新一代標(biāo)準(zhǔn)鉛室1套；l 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)存放罐1個；l USB-CAN盒及連接線1套 l 系統(tǒng)操作軟件1套；l 通訊電纜1根；l 國家放射性標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)1套；l 國家放射性標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書1份；l 放射性標(biāo)準(zhǔn)樣品盒一套；l 國家級儀器檢定證書1份（中國測試技術(shù)研究院出具）；l 用戶使用說明書1份；第四章 儀器整體結(jié)構(gòu)及原理儀器由分析主機(jī)和探頭兩部分組成，主機(jī)

6、由分析儀主板、高壓板、低壓板、充電器、可充電電池等部分構(gòu)成。儀器面板儀器后板儀器采用高性能單片微機(jī)實現(xiàn)儀器的微機(jī)化。利用單片微機(jī)系統(tǒng)的功耗低、可靠性高、可獨立為一個簡單的微機(jī)系統(tǒng)等優(yōu)點，利用微機(jī)的存儲容量大，計算能力強等特點可以組成全譜測量微機(jī)工作站，完成數(shù)據(jù)的備份、處理，計算等工作。二者之間通過USB-CAN接口進(jìn)行通訊。儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖所示，主要由探頭、放大器、多道分析器、單片微機(jī)系統(tǒng)、可充電電源（連續(xù)工作時間大于12小時），組成測量系統(tǒng)。電腦作為大容量數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的保存、處理、計算等工作。為保證信號的傳輸質(zhì)量, 需要前置放大器將信號進(jìn)行功率放大。探測器測量的信號

7、比較小，而且信號比較窄，為了多道脈沖幅度分析器將測量信號進(jìn)行幅度分析從而實現(xiàn)能譜測量，需要線形主放大器將脈沖信號進(jìn)行幅度的線形放大與脈沖的成形。核譜分析核心部件多道脈沖幅度分析器 1多道脈沖幅度分析器的工作原理多道脈沖幅度分析器是核譜測量中的關(guān)鍵部件，它的作用是把被測得的模擬量轉(zhuǎn)變成計算機(jī)可以接受的數(shù)值量。即完成對脈沖幅度的甄別。工作過程是：獲取核譜信號(采樣脈沖峰值)，ADC將脈沖轉(zhuǎn)換成與幅度成正比的數(shù)值量，再以數(shù)值量作為存儲器的道址碼記錄脈沖數(shù)，存儲于存儲器中的各道計數(shù)即表征了脈沖按幅度大小的分布情況，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 多道脈沖幅度分析器中，/轉(zhuǎn)換電路，峰值保持電路，甄別電路及控制電路

8、等起著重要作用，下面將分別介紹。2峰值保持電路 （1） 峰值保持電路作用能譜測量時，所測的是脈沖峰頂幅度，但探測器輸出信號經(jīng)放大成形后的脈沖信號峰頂寬度較窄，不能滿足脈沖幅度分析的需要，采用保持電路使脈沖峰值展寬并保持一定時間以滿足后繼電路的要求。并與線性門配合工作，可防止后繼脈沖的疊加。 （2） 原理電路峰值保持電路由運算放大器、二極管、電容、線性并關(guān)組成，見圖九。在輸入脈沖的前沿時刻，S1閉合，S2斷開，二極管1導(dǎo)通，in給保持電容1充電；在輸入脈沖的后沿時刻，由于二級管的單向?qū)щ娦?不能通過1放電，理論上1一直保持峰值幅度。圖八中的運算放大器具有高速、寬頻帶、開環(huán)增益足夠大等特性，1上的

9、電壓可以迅速達(dá)到輸入脈沖的峰值。在A/D轉(zhuǎn)換開始后S1斷開，防止后繼脈沖的疊加，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，由控制電路發(fā)出開關(guān)閉合指令，圖中的開關(guān)2閉合，電容對地放電，待放電完畢后，S2斷開，S1閉合。充放電的速度可以通過改變電容值、電阻值來調(diào)整。3/轉(zhuǎn)換電路（1） /轉(zhuǎn)換作用 用/轉(zhuǎn)換電路對輸入脈沖進(jìn)行編碼，即將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。每個被分析的脈沖的幅度可以由它轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量來表示，轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量經(jīng)過一定的處理將作為存儲器的道址碼。（2） /轉(zhuǎn)換原理考慮到轉(zhuǎn)換的速度和精度，功耗等因素，我們使用的是12位逐次逼近型/轉(zhuǎn)換芯片ADS774。順序脈沖分配器自高位至低位逐次改變數(shù)碼寄存器中的數(shù)，并使經(jīng)/

10、轉(zhuǎn)換后的模擬電壓a與待轉(zhuǎn)換的模擬電壓i相比較。若ai，則增加數(shù)碼寄存器中數(shù)字量；反之，則減小數(shù)字量，直到ia為止。由于/ 轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓a與數(shù)碼寄存器中的數(shù)字量成正比，數(shù)碼寄存器中的數(shù)字值也必然與被轉(zhuǎn)換的模擬電壓i成正比，從而完成/轉(zhuǎn)換。/轉(zhuǎn)換的精度取決于/ 轉(zhuǎn)換的精度（包括基準(zhǔn)電源、電阻的精度和穩(wěn)定度以及電子開關(guān)的“通”、“斷”特性）及/轉(zhuǎn)換器的輸出電阻與電壓比較器輸入電阻間的匹配。第五章 計算原理1 平滑處理 為了減少能譜測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計漲落影響，同時又要保留最重要的特征，可對數(shù)據(jù)采用光滑技術(shù)，以利于尋找譜峰或判別譜峰的準(zhǔn)確位置，常用的平滑（光滑）算法為二次多項式五點平滑算法。計算公式

11、如下所示：y i=(-3yi-2+12yi-1+17yi+12yi+1-3yi+2)/35 一般進(jìn)行一、二次平滑處理，便能收到良好效果。2 能量刻度 全譜測量時，為了根據(jù)射線能量確定峰位（道址）或者反過來根據(jù)峰位確定射線能量都需要對譜儀進(jìn)行能量刻度。本系統(tǒng)的能量刻度曲線線性，可用如下線性方程表示：E(xp)=Gxp+E0式中, xp為峰位，E0 為直線的截距（0道的能量），G為直線的斜率，即每道所對應(yīng)的能量間隔。能量刻度曲線也可寫成另一種形式：xp=Z+E/G式中Z稱為零截，表示對應(yīng)于零能量的道數(shù)。建材放射性能譜測量微機(jī)分析軟件中使用的是K的1.461MeV、Th的2.614MeV兩個峰位（天

12、然建筑材料中此二峰比較明顯，易于辨認(rèn)），實現(xiàn)能量刻度。3 含量計算 全譜測量的重要目的之一就是獲取U-Ra、Th、K的含量。對于多道譜儀，Ra、Th、K三個測量道就是三個測量的譜段。由于全譜測量的譜段是通過能量刻度后動態(tài)確定的，因此可克服譜飄而引起的測量誤差。一般鉀的能量范圍取為1.30-1.60MeV，鈾-鐳的能量范圍取為1.62-2.0MeV，釷的能量范圍取為2.45-2.90MeV。由于譜線的部分重疊以及射線的康普頓散射效應(yīng)，實際U-Ra、Th、K的含量與三個測量道（譜段）之間同時存在著相關(guān)關(guān)系，一般可表示為線性相關(guān)，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 分別為U-Ra、Th、K的含量；ai、bi 、ci為換算系數(shù)；NRa、NTh、NK 為三個測量道的計數(shù)率。通過測量已知含量的U-Ra模型、Th模型、K模型、零值模型得到三組線性方程組如式(1)-(3)所示，求解線性方程組即可確定換算系數(shù)ai、bi 、ci，系數(shù)確定后就完成了儀器的標(biāo)定工作，可以用儀器進(jìn)行實際測量了。 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為所求的系數(shù)（i=1,2,3 對應(yīng)于Ra、Th、K的含量換算系數(shù)）；NRa1、NTh1、NK 1 表示U-Ra模型上三個測量道的計數(shù)(減掉零模型相應(yīng)道計數(shù)后的凈計數(shù))，NRa2、NTh2、NK2 表示Th模型上三個測量道的計數(shù)(同前)，NRa3、NTh3、NK3表示K模型上三個測量道的計數(shù)(同前)；WRaj、WThj、WKj 分別為三個模型(j=1,2,3 對應(yīng)于U-Ra模型、Th模型、K模型)的U-R

15、a、Th、K含量。由于鐳的含量極其微小，一般用平衡時的U含量表示為U-Ra。由于我們實測的譜線是鐳的直接衰變產(chǎn)物214Bi（RaC），與鈾鐳平衡沒有關(guān)系，214Bi的多少與鐳的含量是線性相關(guān)關(guān)系。因此儀器的實際測量的U-Ra是鐳的一種表示方式，而并不能直接表示為U的含量。實際的建材放射性測量中也可以利用多塊已知含量的板材進(jìn)行多元線性回歸，確定U-Ra、Th、K含量。4 放射性核素含量與相應(yīng)比活度的換算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 模型標(biāo)定流程 用三個K-40 、Th-232、Ra-226單核素源對儀器進(jìn)行標(biāo)定后，儀器才能定量檢測。6.1通訊連接 1 儀器關(guān)機(jī)狀態(tài)，連接好探頭，插入適配器，開機(jī)（I為開機(jī)，O為關(guān)機(jī)），打開計算機(jī)；2 將連接通訊盒的數(shù)據(jù)線與儀器相連，另一端的USB線插入計算機(jī)主機(jī)的USB接口，彈出對話框：3 在出現(xiàn)的對話框中選擇“”，單擊“下一步”，在彈出的對話框中選擇驅(qū)動程序所在的路徑，單擊“下一步”，單擊“完成”，此時儀器與計算機(jī)連接起來；4 右擊“我的電腦”，打開“屬性”，點擊“硬件”，打開“設(shè)備管理器”，點開“端口”，查看“” ，此端口正是軟件中“系統(tǒng)設(shè)置”下“板卡設(shè)置”中的“通訊端口”。

17、6.2軟件復(fù)制插入光盤，找到文件夾，復(fù)制到D盤，雙擊鼠標(biāo)左鍵，顯示：6.3參數(shù)設(shè)置雙擊圖標(biāo)，顯示：輸入密碼”cit3000f”，軟件進(jìn)入主界面：1 設(shè)置通訊端口：單擊“系統(tǒng)設(shè)置”下“板卡參數(shù)”的“端口設(shè)置”，如下圖：單擊“端口設(shè)置”，出現(xiàn)窗口：“通訊端口”按照6.1節(jié)的顯示的端口進(jìn)行選擇，完成后單擊“確定”返回。2 增益設(shè)置：單擊“系統(tǒng)設(shè)置”下“板卡參數(shù)”的“增益設(shè)置”，如下圖：單擊“增益設(shè)置”， 出現(xiàn)窗口：設(shè)置好系統(tǒng)增益（廠家給定），單擊“確定”返回。3 能道設(shè)置：單擊“系統(tǒng)設(shè)置”下的“能道設(shè)置”，出現(xiàn)如下窗口：分別輸入相應(yīng)核素能量范圍：鉀：1300-1600，鐳：1620-2000，釷：2

18、450-2900，輸入完成后單擊“確定”返回（注意：各核素的能量值是固定不變的）。4 標(biāo)準(zhǔn)樣模型：單擊“系統(tǒng)設(shè)置”下的“標(biāo)準(zhǔn)樣模型”，如下圖：分別輸入相應(yīng)模型核素活度（注意：各核素活度值是固定不變的），輸入完成后單擊“確定”返回。6.4 保存標(biāo)準(zhǔn)譜1 峰位校準(zhǔn)： 將校準(zhǔn)樣放入鉛室，單擊“”，測量2000秒后自動完成譜峰校準(zhǔn)，即可進(jìn)行下一步標(biāo)樣測量。如果譜峰漂移超過校準(zhǔn)范圍，即彈出如下窗口：單擊“確定”，在譜線中移動光標(biāo)分別找到K和Ra的峰位（顯屏下邊光標(biāo)讀數(shù)），如下圖： (計算機(jī)鍵盤的“”、“”鍵可放大、縮小譜線，“”、“”鍵可左、右移動光標(biāo))單擊軟件第二行快捷按鈕中的“”，進(jìn)入“能量刻度”窗

19、口，分為輸入K峰和Ra峰道址，能量值（K峰：1461，Ra峰：1764）固定不變，如下圖：設(shè)置完成，單擊“確定”返回。2保存本底標(biāo)準(zhǔn)譜：探頭按要求放入鉛室，不放任何樣品，單擊“”開始測量（如果測量過程中要停止測量，單擊“”）。測量3600秒后，單擊“系統(tǒng)設(shè)置”， 單擊“保存標(biāo)準(zhǔn)譜”的“本底標(biāo)準(zhǔn)譜（B）”保存譜線，如下圖： 3保存鉀標(biāo)準(zhǔn)譜：在鉛室中放入K模型樣，單擊“”開始測量，測量3600秒后，單擊“系統(tǒng)設(shè)置”， 單擊“保存標(biāo)準(zhǔn)譜”的“鉀標(biāo)準(zhǔn)譜 K-40”保存譜線，鉀標(biāo)準(zhǔn)譜圖如下：4保存釷標(biāo)準(zhǔn)譜：在鉛室中放入Th模型樣，單擊“”開始測量，測量3600秒后，單擊“系統(tǒng)設(shè)置”， 單擊“保存標(biāo)準(zhǔn)譜”的“釷標(biāo)準(zhǔn)譜Th-232”保存譜線，釷標(biāo)準(zhǔn)譜圖如下：5保存鐳標(biāo)準(zhǔn)譜：在鉛室中放入Ra模型樣，單擊“”開始測量，測量3600秒后，單擊“系統(tǒng)設(shè)置”， 單擊“保存標(biāo)準(zhǔn)譜”的“鐳