ČSKAE- UVVVRt SOUČASNÝ STAV ROZVOJE OBORU PŘÍSTROJŮ JADERNÉ TECHNIKY A JEJICH VYUŽITÍ V ČSSR - ZVÍKOV THE PRESENT STATE OF

ČSKAE-

UVVVRt

7 - 1977

SOUČASNÝ STAV ROZVOJE OBORU PŘÍSTROJŮ JADERNÉ TECHNIKY A JEJICH VYUŽITÍ V ČSSR - ZVÍKOV 17. - 21. 5. 1976 THE PRESENT STATE OF DEVELOPMENT ON THE FIELD OF NUCLEAR TECHNIQUE INSTRUMENTS AND THEIR APPLICATIONS IN THE ČSSR - ZVÍKOV 17 - 21 MAY 1976 Sborník

prací

z oblasti

jaderné

vědy

a

techniky

ČSKAE ČVTS

/"*"Л ("A") VÚPJT

SOUČASNÝ STAV ROZVOJE OBORU PŘÍSTROJŮ JADERNÉ TECHNIKY A JEJICH VYUŽITÍ V ČSSR ZVÍKOV 17. - 21.5.1976

SOUČASUV STAV ZOIVCJE OBílRlř PŠISTROJ8 JAPERWE' TECH­ NIK*' A JEJICH m Z I T Í V ČSSR - IV1K0V 17.-21 .5.1976

THE PRESENT STATE OF PEVEL0PMEVT 04 THE FIELP 0T NUCLEAR TECHNIQUE INSTRUMENTS AWt> THEIR APPLICA­ TIONS IV THE CSSR - IVÍKOV 17-21 МАУ 1976

O B S A H С O N T E

N T S strana

Seznam přednesených

referátu

List of contributed papers

1-5

O. GILAR - úvodní referát O. GILAR - Introductory paper

7-5

К. MELICHAR, V. KAPIŠOVSKÝ, J. KULA, O. NOVÁKOVA, č RAISIGL S o u č a s n ý stav v ý v o j e kontrolních s y s t é m u na jaderných elektrárnách a v ý s l e d k y d o s a ž e n é v ČSSR T h e p r e s e n t state of development of nuclear power plant control s y s t e m s and the results a c h i e v e d in the Č S S R

11 - 2 8

Z. BRADNA. Nároky na dozimetrické přístroje z hlediska h y g i e n y záření Requirements of dosimetric instruments from the standpoint of radiation safety

29

I. BUCINA Vyjádření dolní m e z e měření dozimetrick ý c h veličin A s s e s s m e n t of the lower limit of d o s i ­ metric quantities

29

J. PAZDERNfK Využití přístrojů jaderné techniky při s o u s t a v ­ ném s l e d o v á n í radioaktivity vod T h e u s e of nuclear technique instruments for systematic monitoring of water radioactivity

3 1 - 35

M. T O M Á Š E K Monitor kontaminace vzduchu The airborne

131

131

I

I monitor

37 - 6o

M. CHUDÝ, P. POVINEC, V. HLINKA, J. VANKO Vysokoscnzitivna beta-gama a gama-gama spektrometrie High sensitivity bete-gamma and gamma-gamma spectrometry

I

61-67

V. DVORAK, O. NOVÁKOVA, В. N E J E D L Á , J. SMOLA, В. LÁBLER Studnový scintilátor s e zmenšenou závislostí

objemovou

Well-type scintillator with r e d u c e d volume dependence H. P R O C H Á Z K A , J. K A T Z E R ,

69

K. Š T R A M B E R G

S t a n o v e n í - ^ " ' U v e s m ě s i i z o t o p ů u r a n u měřením e n e r g e t i c k é h o s p e k t r a z á ř e n í gama Determination of 235 U in a mixture of u r a n i u m . Isotopes by energy spectrum measurements

79

J. MAYER Skúsenosti s prevádzkou Tesla 717-T

přístroje

E x p e r i e n c e with the p e r f o r m a n c e of t h e instrument T e s l a 717-T

93

M, .SLOVAK, J. IVAN, E, A B E L Možností využitia p o l o v o d i č o v ý c h d e t e k t o r o v č s . v ý r o b y pri m e r a n í v z o r i e k p r i r o d z e n ý c h radionuklidov A p p l i c a t i o n p o s s i b i l i t i e s of C z e c h o s l o v a k p r o ­ duced, s e m i c o n d u c t o r d e t e c t o r s to the m e a s u ­ rement of n a t u r a l r a d i o n u c l i d e s

93

J. З А BOL S o u č a s n ý s l a v n u k l e á r n í měřící t e c h n i k y T h e p r e s e n t of t h e n u c l e a r technique

measurement 95

M, P<9LOP, D. NIKODÉMOVA Z h o d n o t e n i e r e m - m e t r o v p r e priame m e r a n i e p r í k o n o v DE n e u t r ó n o v E v a l u a t i o n of r e m - m e t e r s for d i r e c t m e a s u ­ rement of n e u t r o n d o s e e q u i v a l e n t r a t e s

97

J. S A B O L , J. Š E D A Z a ř í z e n í p r o v y h o d n o c e n í k ř e m í k o v ý c h diod j a k o d o z i m e t r ů r y c h l ý c h neufronů D e v i c e for t h e e v a l u a t i o n of s i l i c o n d i o d e s for f a s t n e u t r o n d o s i m e t r y

II

97

strana page M. K R Á L l k , L. JURSOVA Vlastnosti a možnosti použití

6

Lil(Eu)

P r o p e r t i e s a n d p o s s i b i l i t i e s of a p p l i c a ­ tion of 6 Lil(Eu)

99 - 114

L. Š A C H A S o u č a s n o s t a perspektiva v zajišťování informační p ř í p r a v y úkolů RVT v r á m c i č s . jaderného programu P r e s e n t a n d p r o s p e c t i v e information a c ­ tivities for r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t within the C z e c h o s l o v a k n u c l e a r p r o g r a m

. . . . . . .

115

K. BROJ, Z, TUMA, P . TEMML, J. S M O L A Mořic r a d i o c h r o m a t o g r a m ů NRB

9ol

R a d i o c h r o m a t o g r a m s c a n n e r NRB 9 o l

115

P . J U R S A , O. NOVÁKOVÁ, V. S L E Z Á K P ř e n o s n á spektrometricka jednotka NZG

2ol

P o r t a b l e s p e c .rometric unit N Z G 2 o l

117-132

J. KULA, F . HUTYRA Měřiče ionizačních

proudů

M e a s u r e m e n t of ionization c u r r e n t s L. SEVER A , J.

133 - 138

MftŘlfaSKÝ

S t a v e b n i c o v ý s v s t é m pro měření p l o š n é hmot­ nosti - měřič R Z P 2o2 C o n s t r u c t i o n unit s y s t e m f o r s que r e w e i g h t m e a s u r e m e n t - R Z P 2o2 . . .

139-146

J. KŇOUREK, L. MUSILE К P ř e n o s n ý měřič t l o u š t ě k R Z T

lol

T h e portable thickness g a u g e R Z T l o l К. BROJ, J. G R E G O R , J. JENIČEK, J.

. . . . . . .

147 - 1 6 8

KULA

Měřič aktivity A c t i v i t y meter

169

III

strana page A.

ŽAMPA

Ú č a s t Č S S R na mezinárodní spolupráci a in­ tegraci v oboru přístrojů jaderné techniky C z e c h o s l o v a k participation o n the international c o o p e r a t i o n a n d integration in the field of n u c ­ lear instrumentation

169

L. MOUČKA, J. M A R Š Á L Detekční vlastnosti a použití proporcionál­ ních p o č í t a č ů v y r á b ě n ý c h v e VUPJT Detection properties a n d applications of proportional c o u n t e r s produced i n the VÚPJT

171

B. NEJEDLÁ, O. GíLAR, Z. PAVLIČEK, J. J A K E Š Kalibrační zdroje světla pro scintilačnf techniku Calibration light s o u r c e s for scintillation techniques

171

O. RICHTER A n o r g a n i c k é scintilační monokrystaly Inorganic s i n g l e - c r y s t a l scintillators

173 - 179

P. LOŽE K S t a v a perspektiva v ý v o j e a v ý r o b y p o l o v o ­ d i č o v ý c h detektorů ionizujícího záření a jejich aplikací v č s . národním hospodářství T h e p r e s e n t state and the outloock of the pro­ duction of semiconductor radiation d e t e c t o r s a n d their applications in C z e c h o s l o v a k industry

181 - 1 9 o

M. VIDRA, T. VAŠEK Č e s k o s l o v e n s k ý rtg spektrometr s rozli?ovací schopností

vysokou

A high resolution X - r a y spectrometer made in Č S S R

191 - 197

R. TYKVA Použití semikonduktografie v e v é d ě , a lékařství

technice

U s e of semiconductigraphy in s c i e n c e , techni­ que a n d medicine

IV

199

J. HU-*ÁK, I. E R B A N , К . KLEINBAUER, M. BUDÍNOVÁ, J. HAVLl'K, V. DVORAK, J. KiNC N ě k t e r é problémy měření v z o r k u *^-5J na v z o r k o měničích v l a b o r a t o ř í c h n u k l e á r n í medicíny S o m e problems of m e a s u r e m e n t of J samples o n ion e x c h a n g e ' s in nucK-ar m e d i c i n e l a b o r a t o r i e s

. . . .

2ol-214

J. Š1LAR C o l o t ě l o v é d e t e k t o r y p r o klinické a p l i k a c e Whole b o d y d e t e c t o r s for clinical a p p l i c a t i o n s

215-229

J. ROUČE K Jednoúčelové přístroje pro nukleární lékařství .Single p u r p o s e i n s t r u m e n t s for n u c l e a r medicine

231-235

A . KOMlSlEK, J. . - O J K A , P. VOTAVA Použití přenosné s o u p r a v y k stanovení obje­ mové vlhkosti a o b j e m o v é hmotnosti P s e of a p o r t a b l e unit for m o i s t u r e a n d sity m e a s u r e m e n t P . KUBÍČEK, J.

den­ 2 37

MRÁZEK

r

M é ř e n vlhkosti s l é v á r e n s k ý c h s u r o v i n n e u t r o ­ novým vlhkoměrem N7,K 2 o l v N H K G a V Ž K G Moisture gauging of foundry raw materials with the n e u t r o n moisture meter NZK 2 o l in the iron w o r k s NHKC and VŽKG

230-247

P . KUBÍČEK, /., X A M Y - L O V S K Ý , J. U H E R E K Radiometrické studium toku kovu při v á l c o ­ v á n í ingotů Radiometric s t u d y of metal flow during the rolling of ingots

2 4 9 - 2 69

1'. KUBÍČEK, L. М г Л Х Е К A b s o r p č n í metoda a r a d i o m e t r i c k á a p a r a t u r a p r o •automatické řízení r y c h l o s t i v y n á š e n í materiálu z e s a z e č e k na uhelném p r á d l e A b s o r p t i o n method a n d radiometric a p p a r a t u s for automatic s p e e d control of material t r a n s p o r t from jigs in coal w a s h i n g plants . ,

V

261 - 2 0 9

strana page P. SCHILLER, E. HAVRÁNEK Meracia hlavica pre rádionuklidový riJntgenof l u o r e s c e n č n ý analyzátor Measuring head for a radionuclide X - r a y fluorescent analyser

2 91 - 3 o 3

J. BLECHA P ř e m ě n y elektroniky v oblasti v e l k é integrace T h e transformations of e l e c t r o n i c s i n the field of great integration

3o5 - 3 1 8

V. VRATNÝ, J. KULHÁNEK A p l i k a c e systému

CAMAC

Application of the s y s t e m

CAMAC

319-329

V. POLÍVKA Autonomní řídící s y s t é m A S I Autonomous control s y s t e m A S I

331

A . SVOBODA Mechanická s t a v e b n i c e přístrojů III. g e n e r a c e M e c h a n i c a l building-brick s y s t e m of 3 neration instruments

ge­ 333 - 34o

J, BRABENEC S t a v e b n i c o v ý s y s t é m přístrojů pro kontrolu a řízení jaderných reaktorů A unit construction s y s t e m of instruments for the control of nuclear reactors

3 4 1 - 352

D, BLAHO Aparatura pro zpracování signálů z neutrokoaxu Apparatus for the p r o c e s s i n g of signal from S P N neutron d e t e c t o r s

353

F. DUDA Využití o b r a z o v k o v é h o displeje při sběru a zpracování dat pomocí p o č í t a č e The u s e of a s c r e e n display in computerized data collection and p r o c e s s i n g

VI

355 - 363

stra pa В. MALÝ P ř e n o s dat mezi pristro'i a jejich spojení s počítačem Data transfer b e t w e e n instruments and c o n n e c t i o n with the computer

365

R. BAUER Aparatura pro s o u č a s n á v í c e t r a s o v á produktu jaderných r e a k c í

měření

Apparatus for simultaneous multi-line m e a s u ­ rement of nuclear reaction products

367

J. RYBA, J. VOLNÝ Zdroj VN a nízkoúrovnový pro scintilační s o n d y

diskrin.inátor

High voltage s o u r c e and low l e v e l d i s c r i ­ minator for scintillation detector a s s e m b l i e s

377

B. Š P A Č E K Automatizace aktivační a n a l ý z y s využitím počítače Robotron P R S 4 o o o Automated activation a n a l y s i s with Lne u s e of the computer Robotron PRS 4 o o o

VII

391

KONFERENCE SOUČASNY STAV ROZVOJI OBORU PftlSTRWO JADERNÍ TECHNIKY A JEJICH VYUŽITI V CSS*

Ve dnech 1 7 . - 2 1 . 5 . 1 9 7 6 s e konala na Zvfkově konference "Současný stav rozvoje oboru přístrojů jaderné techniky a je­ jich využití v ČSSR ", kterou organizovala ZP ČVTS VÚPJT Tesla Přemyšlení z pověření odborné skupiny "Radioizotopy" při ČVTS komise jaderné techniky. Záštitu nad konferencí převzala ČSKAE a Tesla VÚPJT Přemyšlení.

Na konferenci byly předneseny následující referáty : Z. MELICHAR; V. KAPIŠOVSKÝ; J. KULA; O. NOVÁKOVÁ; č . RAISIGL; Současný stav vývoje kontrolních systémů na jaderných elek­ trárnách a výsledky dosažené v ČSSR. Z. BRADNA Nároky na dozimetrické přístroje z hlediska hygieny záření, I. BUČINA Vyjádření dolní meze měření dozimetrických veličin, J. PAZDERNl'K Využití přístrojů jaderné techniky při soustavném radioaktivity vod, M. TOMÁŠEK Monitor kontaminace vzduchu 131 J.

- 1 -

sledování

M. CHUDÝ; P . POV1NEC; V. HLINKA; J. VANKO V y s o k o s e n z i b i l n á beto-gama a gama-gama spektrometrie. H. P R O C H Á Z K A ; J. KATZER; К. Š T A M B E R G Stanovení

U v e s m ě s i izotopů uranu měřením energetické­

ho spektra záření gama. M. SLOVÁK; J. IVAN; E. A B E L Možnosti využitia p o l o v o d i č o v ý c h detektorov č s . v ý r o b y

pri

me raní v z o r i e k prirodzených rádionuklidov. J. S A B O L S o u č a s n ý s t a v nukleární měřicí techniky M. FOLOP; D. NIKODÉMOVA Zhodnotenie rem-metrov pre p n e m e meranie príkonov D e - n e u tronov. J. SABOL; J. Š E D A Zařízení pro v y h o d n o c e n í křemíkových diod jako dozimetru rychlých neutronů, M. KRÁLÍK; L. JURSOVÁ Vlastnosti a možnosti použití Lil(Eu), L, Š Á C H A S o u č a s n o s t a perspektiva v zají sto vání informační úkolů RVT v rámci č s . jaderného programu. K. BROJ; Z. TŮMA; P. TEMMLj J. SMOLA Měřič radiochromatogramů NRB 9 0 1 . P. J U R S A , V. S L E Z Á K , O. NOVÁKOVÁ P ř e n o s n á spektrometrieká jednotky NZG 2 O l . P. HUTYRA; J. KULA Měření i o n i z a č n í c h proudit.

-

2

-

přípravy

L. S E V E R A ; J. MĚŘINSKÝ Měření p l o š n é hmotnosti pomocí s y s t é m u R Z P 2 0 2 . J. KŇOURE K; L. MUSILE К Měřic" tlouštěk R Z T Í O I . K. BROJ; J. GREGOR; J. JENIČEK; J. KULA Měřič aktivity. L. MOUČKA; J. M A R Š Á L D e t e k č n í vlastnosti a použití p r o p o r c i o n á l n í c h p o č í t a č ů

vyrá­

b ě n ý c h v e VÚPJT. B. NEJEDLÁ; O. GILAR; Z. PAVLIČEK; J. J A K E Š Kalibrační zdroje s v ě t l a pro s c i n t i l a č n í techniku. O. RICHTER A n o r g a n i c k é scintilační

monokrystaly.

P. LOŽE К Stav л perspektiva vývoje a výroby polovodičových

detekto­

rů ionizujícího záření a jejich a p l i k a c í v č s . národním h o s p o ­ dářství, M. VIDRA; T. V A Š E K č e s k o s l o v e n s k ý r e n t g e n f l u o r e s c e n č n í spektrometr s rozlišovací

vysokou

schopností,

R. TYKVA P o u ž i t í semikonduktogmfie v e v ě d ě , t e c h n i c e a lékařství, V. H U S Á K ; J. KRBAN; V. DVOŘÁK; K.

KLEINBAUER;

M. BUDťKOVÁ; J. KINC N ě k t e r é problémy měření vzorků

125

J na v z o r k o m ě n i č í c h

laboratořích nukleární medicíny. J. ŠILAR C e l o t ě l o v é detektory pro klinické a p l i k a c e .

- 3 -

v

J. BOUČEK J e d n o ú č e l o v é přístroje pro nukleární lékařství. E. LEDROVÁ P r o v o z a využití automatických měřičů v z o r k ů záření beta a gama. A . KOMÍNEK; J. SOJKA; P. VOTAVA Použití p ř e n o s n é soupra.-y к stanovení objemové vlhkosti

a

objemové hmotnosti. P. KUBÍČEK; L. MRÁZEK Měření vlhkosti s l é v á r e n s k ý c h s u r c v i n neutronovým v l h k o m ě ­ rem NZK 2 0 1 v NHKG a VŽKG n,p. P. KUBÍČEK; Z. ZAMYSLOVSKÝ Radiom* trické studium toku kovu při v á l c o v á n í ingotů, P. KUBÍČEK, L. MRÁZEK A b s o r p č n í metotía a radiometrická aparatura pro automatické řízení rychlosti v y n á š e n í materiálu z e s a z e č e k na

uhelném

prádle. P. SCHILLEP, E, HAVRÁNEK Meracia hlavica pre rádio nu klidový r o n t g e n o í l u o r e s c e n č n ý aralyzátor. J. BLECHA P ř e m ě n y elektroniky v období v e l k é integrace, V. VRATNÁ; J. KULHÁNEK A p l i k a c e systému CAMAC, V. POLÍVKA Autonomní řídící s y s t é m A S I .

-

4

-

V. F L A Š K A ; A .

SVOBODA

Mechanická s t a v e b n i c e a a u t o m a t i z a c e návrhu d e s k y s ploš — nými spoji. J. BRABENEC S t a v e b n i c o v ý s y s t é m přístrojů pro kontrolu a řízení j a d e r n ý c h reaktorů. D. BLAHO Aparatura pro z p r a c o v á n í signálů Z

neutrokoaxu,

F , DUDA Využití o b r a z o v k o v é h o displeje při s b ě r u a z p r a c o v á n í

dat

pomocí počítače. B. MALÝ P ř e n o s dat mezi přístroji a jejich s p o j e n í s počítačem. R. BAUER Aparatura pro s o u č a s n á v í c e kanálová měření produktů jader>ných reakcí, J. RYBA; J. VOLNÝ Nízkoúrovňový diskriminátor a zdroj VN pro scintilační s o n d y . B. Š P A Č E K Automatizace aktivační a n a l ý z y s využitím počítače ROBOTRON PRS

400O.

R e d a k c e č a s o p i s u " Radioizotopy " umožnila uveřejnění textu v ě t š i n y p ř e d n e s e n ý c h referátů v e formě Sborníku. Průběh konference a její přínos v ý s t i ž n ě vyjádřil

závěrečný

rete lát, který p ř e d n e s l technický náměstek VÚPJT Ing, O. G i lar, C S c , který je d á l e u v e d e n v plném

-

5 -

znění.

Ing. O. G i l a r . C S c

-

Úvodní referát.

Vážení přátelé, a l e s p o ň několika údaji byl chtěl zhodnotit konferenci.

Naší

konference s e zúčastnilo 1 4 3 pracovníků z nejrůznějších ús­ tavů a institucí zabývajících s e výzkumem, vývojem, výrobou a využitím přístrojů u r č e n ý c h pro jadernou techniku a e n e r ­ getiku. Bylo p ř e d n e s e n o 47 referátů, které, když j s m e

je

hodnotili tématicky, l z e rozdělit d o následujících o b l a s t í : 1)

Souhrnné reíeráty představitelů v 5 P J T , Č S K A E , T E S b Y

Liberec, Monokrystalů Turnov a ZRUPu. V těchto referátech bylo p o u k á z á n o гл program činnosti jmenovaných

organiza­

cí a v některých případech podán i historický přehled

za

uplynulá léta. 2)

Další oblast možno nazve-i " Dozimetrie životního

pro­

středí zejména v okolí jaderných elektráren ". 3)

Samostatnou skupinu tvořily p ř e d n á š k y z oblasti " Měře­

ní nízkých aktivit ". 4)

Skupina přednášel-, které s e z a b ý v a l y

"Problematikou

scintilačních detektorů " a jejich využití. 5)

Další skupinu představovaly p ř e d n á š k y z oblasti " V y u ­

žití radionuklidů v nuklární medicíně , biologii a průmyslo v ý c h aplikacích ". 6)

Tuto skupinu p ř e d n á š e k jsme nazvali " Přístroje výzkt*n-

ně a v ý v o j o v ě u k o n č e n é v e

VAJPJT

", jejíchž v ý r o b a s e

v

s o u č a s n é době připravuje, 7)

P o s l e d n í skupinu tvořily přednášky převážně

elektronic­

kého zaměření a nazvali jsme ji "Elektronické měřicí s y s t é ­ my jaderných elektráren a s t a v e b n i c o v é s y s t é m y " a případ­ ně další.

- 7 -

Na konferenci bylo p ř e d n e s e n o na l o o d i s k u s n í c h

příspěv­

ků, z nichž p ř e v á ž n á č á s t byla směrována к problému m ě ­ řicích metodik, dále na základní parametry detektorů a

vý­

robní perspektivy v oblasti přístrojů ja lerné techniky.

Velká ú č a s t na konferenci i d i s k u s e potvrzují, ž e existuje plodné, l o c k d e mnohaletá s p o l u p r á c e mezi organizacemi,kte­ ré z d e zástupu eme. Není b e z zajímavostí, ž e z d e předsta vujeme celkem 37 nejrůznějších pracovišt, která s e na r o z ­ voji oboru přístrojů jaderné techniky podílejí. J s o u to praco­ viště ČSAV, rasortních a podnikových ústavů,

výrobních

podniků, v y s o k ý c h škol, řídících centrálních o - g á n ů a pod.

Oblasti, které C S S R má zejména rozvíjet a n u ž e j e

zabez­

pečit i v e výrobě j s o u již v y m e z e n y . J s o u to : laboratorní přístroje přístroje pro kontrolu a řízení jaderných reaktorů některé přístroje oblasti životního prostředí některé přístroje oblastí nukleární medicíny.

Z oblasti průmyslových aplikací můžeme nadále rozvíjet j e n ty dílčí směry, kde Č S S R dosáhla v ý z n a m n ý c h ú s p ě c h ů (re*př. stavebních hmot při v ý s t a v b ě dálnic a pod., kde význam­ ně napomáhá vlhkoměrná technika, měření hmotnosti a pod./.

Tyto záměry j s o u v souladu s programem

specializačních

jednání v rámci IAI, Pro zajímavost uvádím, ž e v Č S S R nabízí a s i 45 přístrojových položek. Z á v ě r y XII,

se

zasedání

Rady IAI i ú č a s t z á s t u p c e S d r u ž e n í z d e na konferenci p o ­ tvrzují skutečnost, ž e ČSSR je na mezinárodním fóru

této

o r g a n i z a c e významným partnerem v oboru jaderné přístro ~ jovc- techniky.

- 8 -

Úsp; s šný rozvoj oboru a n a š e aktivní ú č a s t v této oblasti je v š a k podmíněna rozvojem realizační základny.

R e a l i z a č n í výrobní základna je d n e s představována

těmito

organizacemi : Monokrystaly Turnov

- pro oblast scintilátorů

Ústav j a d e r n é h o výzkumu Ř e ž TESLA VÚPJT-Přemyšlení

- pro oblast polovodičových detektorů

- pro oblast unikátních přístro. o

T E S L A - L i b e r e c a T E S L A Vráble

URVJT K o š i c e

- pro oblast laboratoř nich přístrojů a pří­ strojů pro jaderné ^~ lektrár^y

- pro oblast průmyslu, t ě ž b y a uranu.

zpracování

V á ž e n é s o u d r u ž k y a soudruzi, přátelé, závěrem bych chtěl poděkovat v š e m členům organizačního výboru za přípravu a hladký průběh konference. A l e tO již myslím l é p e a výstižněji vyjádřil Dr. RShling.

P r o n á s je potěšitelná ú č a s t na této konferenci a za to pat­ ří dík vám. Proto končím s v é v y s t o u p e n í pozváním Vás příští konferenci, kterou v následujících letech náš opět připraví a věřím, ž e s e v e zdraví opět sejdeme.

- 9 -

na

ústf.v

S O U Č A S N Ý S T A V VÝVOJE KONTROLNÍCH S Y S T É M U

NA

JADERNÝCH ELEKTRÁRNÁCH A VÝSLEDKY D O S A Ž E N É V Č S S R.

THE P R E S E N T S T A T E OP DEVELOPMENT OP

NUCLFAR

POWER P L A N T CONTROL S Y S T E M S AND THE

RESULTS

ACHIEVED IN THE

.. Melichar

č S 5 R .

V. K a p i š o v s k ý

Výzkumný ústav energetický, pracoviště J a s l o v s k é B o h u n i c e J. Kula

O, N o v á k o v á

Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é techniky TEŠI A č.

Raisigl

Energoprcjekt,

Praho

SOUHRN : V referátu s e poukazuje na potřeby jaderných elektráren v oblasti kontroly transportu radioaktivních látek a polí i o n i z u ­ jícího záření. J e ukázána možnost ř e š e n í těchto kontrolních s y s t é m ů . P r o JE typu W E R byla v y p r a c o v á n a k o n c e p c e kon­ trol a byla provedena analýza potřeb přístrojů, čidel, detek torů pro JE, které s e mají v Č S S R vybudovat do roku 1 9 9 0 , S r o v n á n í potřeb a mcžností č s . průmyslu v této oblasti u k a ­ zuje s o u č a s n ý s t a v zajištění v této oblasti.

SUMMARY : T h e paper d e a l s with the requirements of nuclear p c w e r plants in the area of radioactive material transoort and ionizing ra diation fields control. The possibility of solution of s u c h c o n ­ trol s y s t e m s i s indicated, A c o n c e p t i o n of controls f o r a n u c ­ lear plant of the W E R type w a s d e v e l o p e d and a n a n a l y s i s w a s performed of the requirements on the field of instruments, s e . i s o r s and detectors for the nuclear power plants to b e built in the ? S S R till the y e a r 1 9 9 0 . The comparison of the n e e d s

a n d possibilities of the C z e c h o s l o v a k industry indicates p r e s e n t state of r e a d i n e s s in this field.

the

P r o v o z j a d e r n ý c h elektráren ( J E ) j e s p o j e n s tvorbou velk .?ho množství radioaktivních látek. J e s n a h a tyto látky z a d r ž o ­ v a t v u z a v ř e n ý c h objemech a j a k é k o l i v uvolňování d o vnější­ h o prostředí dcvollt za normálního p r o v o z u j e n kontrolovaným způsobem.

J e proto mimořádně důležité s o u s t a v n ě s l e d o v a t c e l k o v é množst­ ví radioaktivních látek v okruzích JE a jejich migraci, t ě s n o s t jednotlivých bariér proti úniku aktivity, stejně tak jako množst­ v í látek uvolněných do v n ě j š í h o prostředí.

Ve svém referáte v á s c h c e m e s e z n á m i t s e s o u č a s n o u

koncep­

c í monitorování radioaktivních látek a ionizujícího záření

na

JE a hlavně poukázat na z m ě n y к nimž v budoucnosti d o j d e .

Z e s o u č a s n é h o trendu rozvoje b e z p e č n ě víme, ž e s y s t é m y r a ­ diační kontroly na JE budou z á s a d n ě o d l i š n é od p o u ž í v a n é h o způsobu monitorování např. na JE A - l , nebo budované Přibližně od JE V-2 nastupují u c e l e n é centralizované

V-l,

systémy,

které budou nejprve pracovat autonomně, později budou n a p o ­ j e n y na počitač.

Podívejme s e nejprve na rozbor radiační situace na JE tlakovodního tyou. Obr. 1 ukazuje přehledně potřeby monitorování na JE a potřebné r o z s a h y kontrolovaných aktivit nebo e x p o zičních příkonů.

Rozmanitost p o ž a d a v k ů na zajištění radiační b e z p e č n o s t i

JE

v e d e к následujícímu členění s y s t é m ů radiační kontroly radio-

- 12 -

OKRUHY I MÍSTNOSTI POLE

ZÁŘENI

KOMÍN

OKOLÍ * 7,1 W12-

GAMA

7,1.

IČ^A/kglICÍ^-W^R/hi

36-7,1 10'U A/kg(0.05-0.1

V

PS REAKTOR PA PK

mR/h)

KPO v и Kcv 132 J (

INERTNÍ PLYNY, T

Ф3

VZORKY AEROSOLY eC/S JOD

m PC

TK 102-105(crrr2s-1)

KONTAMINACE oi 0 PLYNY, I-bff

VODY ' £ £

B<

-2 -^

,Ю0 ./ой

|W5

9110®

Y< H l i i H H H '• 'i S

0 / ť - o -и I -8 -6 I -3 -; I «?• /o-rc w Obr. 1.

S c h e m a t i c k é z n á z o r n ě n í p o t ř e b n ý c h kontrol na JE tlakovodního typu v č e t n ě r o z s a h ů aktivit.

aktivních látek a ionizujícího záření na JE typu WER : 1) 2) 3) 4)

centralizovaný systém radiační kontroly samostatné přístroje a čidla osobní ochranná dozimetrie odběr a analýza vzorků.

Systémy kontroly radiační bezpečnosti jsou dnes začleněny do celkového systému kontroly a řízení JE, Do r. 1980 se má vypracovat a upřesnit podrobná koncepce v zemích RVHP. Přijaté schema kontroly a řízení celé JE můžeme řešit sedmi podsystémy, jak je to ukázáno na obr. 2.

Z tohoto rozdělení vidíme, že tři podsystémy s e takají kontro­ ly radiační bezpečnosti. Obratme nyní pozornost к cenwďzovanému systému kontroly radiační bezpečnosti.

Centralizovaný

systém

Centralizovaný systém radiační kontroly sdružuje všechny kon­ tinuální a dis kontinuální detekční a vyhodnocovací jednotky , umístěné na vybraných místech JE a případně i v jejím okolí. Úlohou centralizovaného systému je soustředit měření a nonitorování ionizujícího záření z různých míst JE do dozorny rro zajištění celkového přehledu o radiační situaci na JE, Systém poskytuje technologické úil*je potřebné pro bezpečný provoz elektrárny a slouží pro zajištění radiační bezpečnosti personálu JE a okolního obyvatelstva.

14 -

PODSYSTÉMY и»

1.

R E G U L A C E VÝKONU

2.

HAVARIJNÍ' O C H R A N A

3.

VNITROREAKTOROVA MĚŘENI'

4.

P O R U Š E N I ' OBALU

5.

I

PČ

H E R M E T I Č N O S T I. а П. OKRUHU

6 . S T A V AKTIV, ZÓNY A I, O K R U H U 7.

Obr. 2.

RADIAČNÍ' B E Z P E Č N O S T

Systém řízení a kontroly jaderných elektráren s použitím p o č í t a č e .

WER

S o u č a s n é s y s t é m y pro radiační

kontrolu s e vyznačují těmito

rysy ( 2 - 4 ) : s t a v e b n i c o v á struktura, umožňující z o m e z e n - h o počtu b l o ­ ků budovat r o z s á h l é a rozmanité s y s t é m y , autonomní funkce měřicích kanálů s možností

signalizace

při p ř e v ý š e n í p ř e d v o l e n é s i g n a l i z a č n í hladiny možnost kontroly s p r á v n é funkce měřícího kanálu, v ý s t u p signálu pro další zpracování a n e b o záznam.

Základními kriterii při navrhování c e n t r a l i z o v a n é h o

systému

jsou : a)

funkce jedndlivých měřicích kanálů

b)

rozmístění jednotlivých č á s t í s y s t é m ů .

Na obr, 3 j e s c h e m a t i c k y z o b r a z e n centralizovaný systém, kte­ rý p o z ů s t á v á z e s o u s t a v y měřicích kanálů, navzájem

spoje­

ných na úrovni vyhodnocování. Měřicí kanál pro jednu veličinu tvoří detekční jednotka ( a n e ­ bo jednotky) o v y h o d n o c o v a c í jednotka r o z d ě l e n á na : I.

jednotku pro získání o d e z v y ,

II.

jednotku pro zpracování o d e z v y ,

III.

jednotku pro v y h o d n o c e n í (zobrazení) o d e z v y .

Na měřicí kanál j e možné o b e c n ě klást tyto p o ž a d a v k y ; dostatečná citlivost a s p o l e h l i v o s t v p ř e d e p s a n ý c h

mecha­

nic ko-klimatických podmínkách k o m p e n z a c e n e ž á d o u c í h o druhu záření -

možností kontroly činnosti c e l é h o měřícího kanálu a n e b o je­

ho č á s t i

- 16 -

OBR. 3 SCHEMA CENTRAl IZOVANÉHO SYSTÉMU

DETEKČNÍ

Of

JEDNOTKA j

ČÁST

I

VYHODNOCOVA­ CÍ JEDNOTKA

sfe

INTERFACE bi

ai

!

ČÁST Л

ČÁST

Ж

J MÉŘl CÍ KANÁL POČÍTAČ

an л

VYHODNOCOVACÍ JEDNOTKY DETEKČNÍ JEDNOTKY

ZÍSKÁNÍ ODEZVY

ZPRACOVÁNÍ ODEZVY

VYHODNOCEN/ (ZOBRAZENÍ) ODEZVY

-

lehká výměna jednotlivých dílů

-

automatická kontrola nastavené úrovně signalizace překročení úrovně automatický zápis při překročení úrovně.

Celý centralizovaný systém musí umožňovat : -

sledování měřené veličiny v libovolném kanálu

- záznam měřené veličiny z několika měřicích kanálu časně optickou a akustickou signalizaci překročení úrovně

sou­

předvolené

činnost při výpadku sítě - lehkou a rychlou identifikaci poruchy měřícího kanálu lehkou opravu anebo výměnu vadných obvodů,

a

íiídící počítač v této koncepci centralizovaného systému plní funkci sběru, shromažďování a koncentrace dat, poskytování informace pro operátory, zabezpečuje diagnostiku systému a zhotovuje protokoly. Pracuje tedy v otevřené smyčce.

Vyhodnocovací jednotky jsou přístrojovou záležitostí a budou unifikovány. Jak jsme si ukázali na obr. 1 na detekci radioaktivních látek a ionizujícího záření jsou kladeny nejrůznější požadavky a proto důležitým prvkem jsou detekční jednotky. Podívejme se, zda je možno při tolika požadavcích jednotky unifikovat Obr. 4 ukazuje typizaci měřicích tras a detektorů. Jestliže provedeme analýzu požadavků a možností měření,pak nám vyjde, že budeme potřebovat následující iS.i-hy detektorů

- 18 -

OBRЛ

TYPIZACE MĚŘICÍCH TRAS A DETEKTORŮ

RŮZNÉ POŽADAVKY

TYP DETEKTORU

TYPIZACE MĚŘENÍ

i

KORONOVY , SCINTILAČNI G-M SCINTILAČNI

IGNL7ACNI. , SCINVLACNI , , PROPORCIONÁLNÍ G-M OKĚNKOVÝ

/-Ю*

NEUTRONY POLE ZÁŘENÍ GAMMA i v

i

pt у д / у

nL vř 2'ARENI £АНЬЮ GAMMA ОАММА ^ "« Ш У

ZÁŘENÍ BETA PLYNY ZÁŘENÍ GAMMA NEBO BETA KAPALINY

cm*- s"'

2.58'"-7.6Ю~',А/кд 37-3.7-

ÍIO'7-

Юч Bg/l ПО'10-

3R/s) Iff4Ci/D

3.7 - 3.7 10s Bg/l (Ю~*-

VeCi/l)

3.7 Ю'1-3.7-Ю7 Bg/l (Ю'н-

W'ci/l)

OBR. 5 POTŘEBNÉ DRUHY DETEKTORU

ET TYPU 1 1-2 2-3

KORONOVÝ

•

G-M

SONTILAČNI PRO ZÁŘENI GAMMA IONIZAČNÍ KOMORA PRO %H

1 1

PRO ZARENI GAMMA

2

-

DETEKTOR PRO ZARENI BETA PLYNŮ A KAPALIN

5-8

DALŠÍ KRITERIA

27

l

TYPŮ

DETEKČNÍCH JEDNOTEK

- 2o -

jak je- to na obr. 5. S o u h r n e 2 7 typy d e t e k č n í c h

jednotek je

možno pokrýt v e š k e r é p o ž a d a v k y na m ě ř e n í v J E .

Obr. 6 u k a z u j e p ř e d o b r a z n o v é n o c e n t r a l i z o v a n é h o s y s t é m u , s nímž s e počítá p r o č s . J E V-2 v Jas!»

Bohunicích.

J a k to b u d e v y p a d a t s e samostatnými radiometrickými p ř í s t r o ­ ji p ř i použití c e n t r a l i z o v a n é h o s y s t é m u nám u k a z u j e obr.

7.

C e l k o v ě b u d e s t á l e t ř e b a zajistit j e š t ě 141 s a m o s t a t n ý c h

pří­

strojů. Obraťme svoji p o z o r n o s t nyní к s i t u a c i v Č S S R ,

Jaký

je s o u č a s n ý s t a v ?

S o u č a s n ý

stav

v ý z k u m u

a

v ý v o j e

v

Č S S R S o u č a s n ý s t a v výzkumu a vývoje v oboru detekčních

systé­

mu r a d i a č n í b e z p e č n o s t i pro JE r o z d ě l m e na o b l a s t i ř e š e n é v Č S S R a neřešené

:

Ř e š e n y j s o u tyto o t á z k y : 1. VÝZKUM

Koncepce Kontrola hlavních beriér

Teoreticky i experimentálně —

KPO

—-

Provozní

—

P l y n n é p r o d u k t y š t ě p e n í , tritium

—

Uniky z komína - jod

spektrometrie

Umělé a e r o s o l y P e r s o n á l n í dozimetrie Studium polí z á ř e n í 2.

LABORATORNÍ' VZORY A VÝVOJ

P ř í s t r o j e pro metody kontroly h l a v nich b a r i é r —

Detektory P o l e z á ř e n í gama

- 21 _

OBR 6 SOUČASNÉ SYSTÉMY JE-V2 REŽIM ČINNOSTI:AUTONOMNĚ

MĚŘENÍ NEUTRONŮ

CENTRÁLNÍ JEDNOTKA SEJVAL

MĚŘENI ZÁŘEN/ GAMMA MĚŘENÍ ZÁŘENÍ BETA MĚŘENÍ UMĚLÝCH RADIOAKTIVNÍCH AEROSOLU Y_ MÍŘÍCÍCH MÍST

(BR. 7

SAMOSTATNÁ RADIOMETRICKÁ ZAŘÍZENÍ - VVER PŘENOSNÁ

STACIONÁŘI

'

с

to

ODPADNI

RADIOAKTIVNÍ

VODY

AEROSOLY

"1

ZAMOŘENI

LABORATOŘE

X

DENSITOMETRY ORGANIZMU

21

19

SPEKTROMETRY TLD PŘÍSTROJE ION DOZIMETRY

l 28

OBR С в POTŘEBA ČIDEL PRO JADERNÉ ELEKTRÁRNY

2000

CELKOVÁ POTŘEBA ČIDEL (DOBA ODPISU ~8 LET)

I

Q

Y_1ie00ks

1500 —

tvj

1

INVESTIČNÍ POTŘEBA

1000

NA NOVÝCH ATOMOVÝCH ELEKTRÁRNÁCH

500

CELKOVÝ INSTALOVANÝ

-

2xU0

2xU0

1

V-

У-2 J

78

2x00

2xUO

1x300 2x300 2хЮ00 2x1000

V-í.

JEOT JEOT V-5 .V-6

V-3 I

I960 1

I

1

I

2

3

i.

1

1

1

1

1

1

7

8

9 1990

VÝKON PL Л 9000 MW

L-

ROKY

Č á s t e č n ě budou ř e š e n y tyto problémy : -

Měření kontaminace p e r s o n á l u

-

Přístroje pro měřeni v terénu

N e ř e š e n y j s o u následující oblasti : -

Centralizovaný s y s t é m

-

Signalizátory překročení d á v k y

Za oblast v y ř e š e n o u na úrovni p o ž a d a v k ů a znalostí d n e š k a , a v š a k d o s u d výrobně nezajištěnou, je možno pokládat o s o b n í do zimě trii.

Potřeby

přístrojů,

investičních

detekčních

prostředků

do

jednotek

r. 1 9 9 0

pro

a JE

Provedli jsme a n a l ý z u c e l k o v ý c h potřeb přístrojů, d e t e k č n í c h jednotek & i n v e s t i č n í c h prostředků potřebných pro s y s t é m y radiační kontroly pro budované JE v Č S S R do roku

1990 .

V ý s l e d k y jsou na obr. 8, 9, l o . P o k l e s y křivek od r.

1989

v y c h á z e j í z předpolíadu,

ž e kontejnentové ř e š e n í ovlivní n á ­

roky na c e l k o v é počty přístrojů a detekčních jednotek.

Z á v ě r U v e d e n ý objem přístrojů, potřebný pro zajištění radiační p e č n o s t i JE, bude možné jon z části krýt výrobou v

bez­

ČSSR .

Vzhledem к perspektivnímu rozvoji jaderné energetiky a trendu rozvoje měřicí techniky bude třeba problematice

kontrolních

s y s t é m ů radiační b e z p e č n o s t i JE v ě n o v a t mimořádnou p o z o r -

- 25

-

OBR Č. 9 POTŘEBA PŘlsTROJU PRO JADERNÉ ELEKTRÁRNY

CELKOVÁ POTŘEBA

500

1

PŘÍSTROJŮ (DOBA ODPISU ~ 8 LET)

LOO

Z 2695 ks

к.

300 10

о»

I •8

INVESTIČNÍ POTPIEBA NA NOVÝCH

200

ATOMOVÝCH ELEKTRÁRNÁCH

100 1

i i 1 i 789 1980?2

i

l l I I 3 * ' 1 9 д 5

I 6

l 7 в

I 9

1 I 1990 1

p^y

Q4S4J

/Mrj-J-r/CÁř/CAř

*JATJ44tf

4M

ryjjtfSf/

*/f

Obr.10 v

š

frS/fWy to ^1

444/4f#/

ЛГГА*гЬа*7/

30

' Л"4Ж144У

30

4

16

»

»

tU9

ала

t

ftjfl

4/4

r> 44/fr4CSf

4

у C/4Í4

nost a při dalších pracech v e výzkumu, vývoji i výrcbě vy­ cházet jak z tuzemských možností, tak i nezbytné spolupra c e s členskými organizace mezinárodního nospodarskeho sdružení Intciv-tominstrument.

NÁROKY

NA

DOZIMETRIC KÉ

PŘÍSTROJE

HYGIENY

Z

HLEDISKA

ZÁŘENI'.

R E Q U I R E M E N T S O F DOSIMETRIC I N S T R U M E N T S F R O M THE S T A N D P O I N T OF RADIATION

SAFETY.

Z. B r a d n a Institut h y g i e n y a epidemiologie, C e n t r u m h y g i e n y z á ř e n í . P r a h a

J e podán přehled p o ž a d a v k ů radiační hygieny na monitorování o s o b , p r a c o v i š t a okolí. P r o j e d n o t l i v é m ě ř e n é v e l i č i n y j e u v e ­ den p o ž a d o v a n ý r o z s a h měření a možnosti j e h o d o s a ž e n í . S těmito n á r o k y j s o u p o r o v n á n y p a r a m e t r y n e j z á v a ž n ě j š í c h t y p u p ř í s t r o j ů z d o m á c í h o a z a h r a n i č n í h o trhu. U p o z o r ň u j e s e na možnost zlepšení vlastností stávajících a doplnění postráda­ n ý c h přístrojů v d o m á c í p r o d u k c i . Diskutují s e t e c h n i c k é a ekonomické problémy spojené s e speciálními n á r o k y n e o d p o ­ vídající d e t e k t o r y , o b v o d o v o u t e c h n i k u a z p ů s o b v y h o d n o c o vání.

V Y J Á D Ř E N I ' DOLNÍ' M E Z E M Ě Ř E N I ' D O Ž I M E T R I C K Ý C H VELIČIN ASSESSMENT mm

•

•

^

—

OF

THE i»i—

—

— i

LOWER ^

—

•

LIMIT ••

i

OF .i -

DOSIMETRIC . ii— ,

,

,.

i-,, i

m-

QUANTITIES. I, Bučína Institut h y g i e n y a epidemiologie, C e n t r u m h y g i e n y

záření.Praha

Na z á k l a d ě m a t e m a t i c k o - s t a t i s t i c k ý c h ú v a h j s o u o d v o z e n y a vysvětleny veličiny sloužící к vyjádření dolní m e z e moření dozimetrických veličin : nejmenší v ý z n a m n á hodnota, nejmenší d e t e k o v a t e l n á h o d n o t a a nejmenší měřitelná h o d n o t a . P o u k a zuje s e na o d l i š n é u p l a t n ě n í t ě c h t o v e l i č i n v r a d i a č n í h y g i e ­ ně a v e s t o p o v é a n a l y z e či r a d i o n u k l i d o v é m d a t o v á n í . U v á d í s e s o u v i s l o s t t ě c h t o veličin s různými typy p o z a d í a s v e l i ­ činami vyjadřujícími p ř e s n o s t a s p r á v n o s t m ě ř e n í . Llkazuje s e také možnost zavedení obdobných-veličin, vyjadřujících h o r ­ ní mez měření.

- 29 -

VYUŽITI' PŘÍSTROJŮ JADERNÉ TECHNIKY PŘI SOUSTAVNÉM SLEDOVÁNI' RADIOAKTIVITY VOD

THE USE OF NUCLEAR

TECHNIQUE INSTRU­

MENTS FOR SYSTEMATIC MONITORING OF WATER RADIOACTIVITY

J. Pazderník Výzkumný ústav vodohospodářský, Praha

SOUHRN : Jedním ze zdrojů informací, jichž s e využívá pro ochranu ži­ votního prostředí, jsou údaje o radioaktivitě vody. Hodnocení jakosti vody s e v oboru vodního hospodářství provádí jednak na podkladě výzkumných prací, obvykle omezených č a s o v ě a místně, jednak na podkladě soustavného sledování a to prak­ ticky na území celého státu. Metodika radiochemického roz­ boru vody, užívaná sítí měřících stanic, vychází z nároků na kvalitu požadovaných hodnot Jedná s e o rozsah prováděných stanovení a přesnost resp. shodnost získaných výsledků. Zvo­ leným analytickým metodám odpovídá výběr přístrojů a d o s a ­ žené měřící podmínky. Z ekonomických důvodu je přístrojové vybavení jednotlivých pracovišf diferencováno.

SUMMARY: One of the information sources utilized in the environment pro­ tection are the data on the radioactivity of water. Water qup.Uty evaluation is performed partly on the b a s i s of research work, limited usually both timely and locally, partly on the ba­ s i s of systematic monitoring, covering practically the whole area of the country. The methods of the radiochemical analy­ s i s of water used in the network of measuring stations i s ba­ sed on the requirements on quality oi the desired vnlues.Thes e concern the extent of the determinations performed and the precision or identityt of results obrained. The choice of ins truments and the achieved measuring conditions depend on the

- 31 -

employed a n a l y t i c a l m e t h o d s . On e c o n o m i c a l g r o u n d s , t h e i n s ­ trumental e q u i p m e n t of the individual w o r k i n g s i t e s i s differen­ tiated.

P ř í s t r o j e j a d e r n é t e c h n i k y n a c h á z e j í při měřeni

radioaktivity

v o d y u p l a t n ě n í к ř e š e n í o t á z e k dvojího d r u h u : -

v prvém p ř í p a d ě j d e o měření aktivity radionuklidů, záměn­ né do v o d y p ř i d a n ý c h j a k o i n d i k á t o r y

-

v d r u h é m p ř í p a d ě o n e ž á d o u c í kontaminaci. V

podmínkách

C S S R s e j e d n á č a s t o o přírodní radionuklidy. Informace o k o n c e n t r a č n í úrovni radionuklidů v e v o d ě a vodním

pro­

s t ř e d í s e v y u ž í v á j a k o podklad p r o č i n n o s t , z a m ě ř e n o u na o c h r a n u životního p r o s t ř e d í ,

ROZBOR P r á c e v o b o r u s l e d o v á n í j a k o s t i povn-ÍMyých i p o d z e m n í c h v o d přispívají к rozvoji pří.= trojí.', j a d e r n é t e c h n i k y z v l á š t ě tím,

že

r o z š i ř u j í o b l a s t jejich užití. H o d n o c e n í radioaktivity v o d y s e v o b o r u v o d n í h o h o s p o d á ř s t v í p r o v á d í j e d n a k na p o d k l a d ě

výz­

kumných p r a c í , o b v y k l e o m e z e n ý c h č a s o v ě a místně,

jednak

na p o d k l a d ě s o u s t a v n é h o s l e d o v á n í a to p r a k t i c k y na

území

celého

státu.

D l o u h o d o b é s l e d o v á n í j e a ž d o s u d z a m ě ř e n o p ř e v á ž n ě n a ra­ dioaktivitu p o v r c h o v ý c h vod. V y h o d n o c o v á n í s e děje na kladě v z o r k ů ,

pod­

o d e b í r a n ý c h na v y b r a n ý c h profilech v pravidel­

ných, p ř e v á ž n ě m ě s í č n í c h i n t e r v a l e c h .

S t a n o v e n í radioaktivity v říčních v o d á c h j e p r o v á d ě n o v rozoол

s á h u c e l k o v é aktivity alfa, c e l k o v á aktivita beta, - n a t . P o d l e p o t ř e b y s e stanovují

21o

Pb a

9o

Sr. V

Ra,

U-

některých

p ř í p a d e c h je h o d n o c e n a radioaktivita materiálů v o d n í h o

pro­

s t ř e d í , kupř, d n o v ý c h sedimentů. P o u ž í v a n é metody j s o u

uve­

d e n y kupř. v publikaci MRTODY RADIOCHEMIC KÉHO ROZ BORU VOD (l).

-

32

-

V s o u v i s l o s t i s používanými metodami je z přístrojového h l e diska zajímavý u ž í v a n ý z p u s o b d e t e k c e . U c e l k o v é aktivity alfa jde o scintilační měření odparku ze vzorku v o d y ,

který

j e rozmíchán s e scintilátorem ZnSÍAg). Proměřování prepará­ tu na s k l e n ě n é měřící m i s c e s e provádí v e světlotěsr.ém m ě ­ řícím krytu TESLA. NCR 311 scintilační sondou TESLA NKQ 321 v b e z o k é n k o v é m uspořádání. Při stanovení c e l k o v é akti­ vity beta r e proměřuje odparek v z o r k u vody, rovnoměrně r o ­ z e s t ř e n ý na niklové nebo hliníkové měřící

misce. К

s e užívá zařízení pro měření velmi nízkých aktivit

měření TESLA

NRB 2 1 3 s průtokovým počítačem. T é h o ž zařízení s e pro stanovení

°Sr a

ta r o v n o v á ž n é h o

užívá

P b , V prvém případě s e měří aktivi­

°Y, radiochemicky o d d ě l e n é h o od

°Sr,

druhém případě jde o měření aktivity rovnovážného

v

Bi.Mě-

ření aktivity mateřského radionuklidu j e obtížné vzhledem nízké energii záření beta. К s t a n o v e n í

2

к

Ra v e v o d á c h b y ­

la dříve p ř e v á ž n ě užívána emanometrická metoda. К

měření

aktivity r o v n o v á ž n é h o radonu s e u ž í v a l o zčásti iontometrické měření, zčásti scintilační měření r o z p a d o v ý c h produktů r a d o ­ nu. V důsledku obtíží s přístrojovým zajištěním s e toto

sta­

novení provádí v o m e z e n é míře. P r a c n o s t provedení emano metrické metody j e o b v y k l e nižší v porovnání s

-

radiochemic-

kými metodami. U radiochemické metody je užíváno pro přímé měření

Ra a jeho přeměnových produktů měřící uspořádá­

ní, obdobné ternu, j e ž s e u ž í v á při stanovení c e l k o v é aktivity alfa.

DIS

KUSE

R o z s a h stanovení, p r o v á d ě n ý c h v ČSR р й s o u s t a v n é m s l e d o ­ vání radioaktivity v o d y j e v souladu s e zahraniční praxí. O b ­ dobně je tomu i po metodické s t r á n c e . Kromě ujednocení u ž í ­ v a n ý c h metod v rámci č l e n s k ý c h států RVHP l z e konstatovat i principielní metodickou shodu s dalšími státy. Metodická s h o

33 -

da v e d e při kvalitní práci i к v ý s l e d k ů m obdobné

kvality.

T e n t o předpoklad s e nám potvrdil okružními rozbory,

opako­

vanými v pravidelných ročních intervalech. К o t á z c e

kvality

rutinně p r o v e d e n é h o radiochemického rozboru v o d y bylo u v e ­ řejněno poměrně málo publikací. Zejména materiály, v e

kte­

rých byly z p r a c o v á n y v ý s l e d k y , z í s k a n é za o b d o b n ý c h

pod­

mínek a byly tedy srovnatelné, b y l y publikovány velmi zřídka. P ř e s t o s e nám naskytla možnost srovnání v ý s l e d k ů

našich

okružních rozborů kupr. s hodnotami B A R A T T Y (2) a

spolu­

pracovníků pro c e l k o v o u aktivitu beta. Před měřením okružní­ ho v z o r k u byla v e v š e c h laboratořích o v ě ř e n a s p r á v n o s t

ka­

librační konstanty pro u ž í v a n é měřící zařízení a o v ě ř e n a krát­ kodobá stabilita přístroje. V e š k e r á zařízení splňovala

podmín­

ku t e s t o v a c í c h kriteriu P o v y h o d n o c e n í v ý s l e d k ů s t a n o v e n í by­ lo zjištěno, ž e hodnoty základních statistických parametrů

z

v ý s l e d k ů u v á d ě n ý c h B A R A T T O U j s o u blízké hodnotám našim. Výpočtem podle Č S N o l o2 52 (3) jsme zjistili pro v ý s l e d k y z radiochemických laboratoří

Povodí

- podniků pro p r o v o z

a

využití v o d n í c h toků p ř e s n o s t 8,1 % a s h o d n o s t 17,4 %. P o d robněji j s o u n a š e z k u š e n o s t i s okružními radiochemickými roz­ bory v o d y p o p s á n y v jiných publikacích (4, 5).

Z hlediska přístrojové techniky je zajímavé vzájemné

porov­

nání detektorů, Kupř. A S T M (б) doporučují к měření aktivity beta GM počítače. Za v h o d n é ř e š e n í d e t e k c e aktivity alfa

a

beta v á a k považují rovněž proporcionální počítač. U n á s pro j e h o komerční nedostupnost na vnitřním trhu s e n e p o u ž í v á . měření

Rn případně emanometrické s t a n o v e n í

К

Ra d o p o ­

ručují A S T M komůrky, jejichž s t ě n y j s o u zevnitř pokryty s c i n tilátorem ZnS(Ag) a j e ž j s o u opticky s p o j e n y s

fotonásobičem.

Z přístrojů, ř e š e n ý c h na tomto principu s e v n a š i c h p o d m í n ­ kách jako komerčně n e j s n á z e dostupné jeví madarské v ý r o b — ky d o v á ž e n é s p o l e č n o s t i METRIMPEX, firemního o z n a č e n í NP - 4 o 2 , A ž dost

nemáme к d i s p o s i c i údaje o provozních zku­

š e n o s t e c h , jei. by s v ě d č i l y o vhodnosti rozšíření na v í c e pra­ covišť

-

34

-

z Л v ř. R L z e k o n s t a t o v a t u j e d n o c e n í metod r a d i o c h e m i c k é h o

rozboru

v o d y v č l e n s k ý c h s t á t e c h RVHP. Z e z h o d n o c e n í d o s t u p n é l i ­ t e r a t u r y v y p l ý v á r o v n ě ž s r o v n a t e l n o s t metod u ž í v a n ý c h v Č S R s

metodami i v d a l š í c h s t á t e c h . S v ě d č í o toil n e j e n s h o d a v e

z p ů s o b u jejich p r o v á d ě n í , a l e i d o s a ž e n é v ý s l e d k y v e lu p ř e s n o s t i a s h o d n o s t i d o s a h o v a n ý c h v ý s l e d k u . J e

smys­ možno

k o n s t a t o v a t p ř í s t r o j o v é z a b e z p e č e n í u ž í v a n ý c h metod, a to j a k stávajícím, tak vyvíjeným, v ý h l e d o v ě k o m e r č n ě d o s t u p n ý m z a ­ řízením.

LITERATURA. : (1)

Metody r a d i o c h e m i c k é h o r o z b o r u vod. Bulletin ho s t ř e d i s k a v o d o h o s p o d á ř s k ý c h č. гг. P r a h a L973.

(2)

B A R A T T A , E.J.; KNOWLES, .'r.F.E.: R a d i o l o g i c a l Health Data a n d R e p o r t s , L971, 5, ^tr. 1 7 5 - 1 9 8 .

(3)

Č S N O l o2 5 1

(4)

PA'ZDERNIK, J,: Ř e š e n í n ě k t e r ý c h o t á z e k m e t o d i c k é h o řízení vodohospodářských radiochemických l a b o r a t o ř í v Č S R , S b o r n í k p ř e d n á š e k z XI. s e m i n á ř e " N o v é a n a l y t i c k é metody v che­ mii v o d y - HYDROCHÉMIA 74 ", S V T S B r a t i s l a v a 1974, str. 3 6 7 - 3 8 4 .

(5)

P A Z D E R N ť k , J.: P ř e s n o s t a s h o d n o s t v ý s l e d k ů radio chemického rozboru vody v laboratořích Č S R . S b o r n í k p ř e d n á š e k z XII, s e m i n á ř e " N o v é a n a l y t i c k é metody v chemii v o d y HYDROCHÉMIA 76 " S v T S B r a t i s l a v a 1976 - v tisku,

(6)

ANNUAL BOOK OF A S T M S T A N D A R D S , A m e r i c a S o ­ c i e t y for T e s t i n g a n d Materials, P h i l a d e l p ­ hia 1973, str. 55 5-564.

S t a n o v e n í hodnot p ř e s n o s t i a z k u š e b n í c h metod.

- 35 -

Metodické­ laboratoří,

shodnosti

MONITOR KONTAMINACE VZDUCHU

THE AIRBORNE

131

I.

I MONITOR.

M. Tomášek Laboratoř radiologické dozimetrie Č S A V , Praha

SOUHRN: P r á c e je příspěvkem ke konstrukci monitoru kontaminace v z d u ­ c h u 13*1. P o z o r n o s t byla v ě n o v á n a zejména v o l b ě detektoru, geometrii měření a vzájemnému působení č e r p a d l a a adsorbentu. Na základě p r o v e d e n ý c h experimentu byla n a v r ž e n a dvě různá ř e š e n í monitoru - p ř e n o s n ý a stabilní. SUMMARY: The paper i s a contribution to the construction of the airborne " -I monitor. A n e m p h a s i s w a s laid on the c h o i c e of the d e ­ tector, geometry of the measurement and mutual adaptation of the pump and the a d s o r b e n t . J ,J

On the b a s i s of the experiments two different v e r s i o n s of the monitor - portable and stable - have b e e n d e s i g n e d .

Práce s

1 41

I je vzhledem k těkavosti jodu č a s t o spojena s ri­

zikem kontaminace v z d u c h u p r a c o v i š t ě . Vedle elementárního jo­ du,

případně

jeho těkavých

mohou být z á v a ž n ý m

sloučenin,

jako např.

metyljodid,

zdrojem kontaminace i v o d n é roztoky jo-

-

37

-

didů, v e kterých d o c h á z í vlivem radiolýzy ke v z n i k u elementár­ ního jodu. Jiný typ zdrojů kontaminace představuje příprava a manipulace

s

radiofarmaky

jich a p l i k a c í c h . Podle

se

I, případně i pacienti po j e ­

charakteru zdroje

bude jod v e v z d u c h u

pracoviště bud* v e formě elementární n e b o v á z a n ý na a e r o s o l y , případně jako CH I, HI apod. Vyhláška č. 59/1972 Sb. "O ochraně zdraví před ionizujícím z á ­ řením" předpokládá v y b a v e n í pracovišť" vhodnými přístroji, m.j. i přístroji

pro

měření

objemových

aktivit

radioaktivních

látek

v o v z d u š í p r a c o v i š t ě . Tento p o ž a d a v e k s e n e s p o r n ě týká i řady pracovišt, a

kde

se

I, případně jeho s l o u č e n i n y , vyrábějí

používají.

Monitor kontaminace v z d u c h u

131

I s e v s o u č a s n é době v Č S S R

nevyrábí. Proto byla problematika tohoto jako z á v ě r e č n á

přístroje

zpracována

zpráva postgraduálního k u r s u "Dosimetrie ioni­

zujícího záření" (l) se záměrem jednak usnadnit orientaci v pří­ padě d o v o z u monitoru, jednak přisp" t к jeho realizaci v případě v ý r o b y v dílnách LRD. Dále j s o u z k r á c e n ě u v e d e n y některé č á s t i zmíněné z p n v y ,

kte­

ré s e týkají konstrukce monitoru.

E x p e r i m e n t á l n í

č á s t .

Experimentálně byly studovány tři dílčí problémy konstrukce mo­ nitoru: - v o l b a detektoru ; - optimalizace geometrie a d s o r b e n t - detektor ; - v o l b a Čerpadla adsorbentu.

- 38 -

1.

Porovnání

detektoru

kontaminace

vzduchu

Průmětná objemová

aktivita

podle v y h l á š k y č. 5 9 v nízká

-

o,33 B q / l

požadavek

vhodných

pro

monitor

I. 131

I v e v d e c h o v a n é m v z d u c h u je

iřípadě rozpubtných forem jodu z n a č n ě

(tj. 9 p C i / l ) . Dále v y h l á š k a nepřímo určuje

na citlivost

přístroje - l e p š í n e ž d e s e t i n a průměrné

objemové aktivity, tj. řádu mBq/l ( p C i / l ) . Z u v e d e n é h o je

zřej­

mé, ž e i při z koncentrování kontaminantu z v e l k é h o objemu bu­ de nutné měřit nízké aktivity. Z tohoto hlediska bylo provedeno porovnání čtyř různých ření

detektorů zářena y3 a tří detektorů z á ­

у.

Pro každý detektor bylo s t a n o v e n o pozadí n a pomocí z á ř i č e 131 , ^ I o známé aktivitě stanovena citlivost С jako podíl naměře­ né četnosti impulsu a aktivity z á ř i č e . Zářič byl přinraven na131 kápnutím roztoku KI z n a č e n é h o I na disk filt ačního papíru o průměru l o mm. Po v y s u š e n í byl disk oboustranně přilepen lepicí p á s k o u . Míření byla provedena v e velkém krytu Pb LRD ČSAV,

jehož vnitřní prostor je přibližně

krychle o hraně 1 m

a síla ston o,l m. Přehled testovaných detektoru spolu s v ý s l e d k y je u v e d e n v ta­ bulce l a v

tabulce 2 . Pro jednotlivé detektory byla v y p o č t e n a

relativní citlivost vzhledem

к detektoru SKW U o 4 .

Dále bylo

v y p o č t e n o kriterium К podle vztahu

к - -Ч>které s o u č a s n ě zahrnuje pozadí, a citlivost detektoru a je č í s e l ­ ně rovno aktivitě,

která v detektoru v y v o l á o d e z v u

srovnatel­

nou s fluktuací pozadí. Z hlediska tohoto kriteria j s o u z t e s t o ­ vaného

souboru

decektoru

nejvýhodnější

detektor

typu

PSC

v případě d e t e k c e záření /3 a detektor SKW 1 s p e c . v případě d e t e k c e záření

у.

- 39 -

TABULKA 1 . Porovnání detektorů záření 0 pro

Detektor

131

Nastavení

GM - trubice TM 1440 V AB 30/30 Scintilátor SPD-22

integrálně od sunu

Průtokový CU-počitač KXR 213

VN 1220 V

Polovodič, detektor PCS 100 310

VM 50 V integrálně od šumu

I.

Pozadí

V1] 0,27

1,05

0,28

Geo­ metrie

C i t l i v o s t Relativní Krité­ С ж1 10 3 ,1 účinnost rium Ca' . Bxf ] К [ft]

a

99

20

5,2

b

55

11

9,4

a

132

27

7,8

b

88

18

11,6

a

103

21

3,2

b

88

18

6,0

a

113

23

э,*

b

33

7

13,5

0,20

a - zářič položen пь střed čelní stěny aettktoru b - zářič ve vzdálenosti 1С ов ОЛ středu čelní s t í n j uetsktoru Aktivita zářiče 4218 Bq

TABULKA

2.

P o r o v n á n í detektorů z á ř e n í у

pro

131

I.

Posadí Detektor

Nastaveni

integrální od iuau

П

"

Geo­ metrie

-l

Nal(Tl) , 100 x 100* SK* 1 epec.

0 C rГа"'. ,* 1Во-»] Ín

Relativ, vičinnoet

E*3 36

Krité­ rium К

a

175

b

90

18

23,1

U.9

4,33

BellTl) 0 45 x 50 SK3 - 1

Bal(TI) „ 100 x 100 х SBK 0 04

Citli­ vost

integrální pod fotoplkem 364 keV

a

99

20

7,0

0,46

b

48

10

14,4

integrálně 47 a2 661 keV

27,8

с

493

100

10,7

с

388

T9

7,3

15,4

d

486

98

«Л

3,5

d

317

64

5,9

integrálně pod foto­ pikem 300-470 keV integrálně 47 az 661 keV integr. 300-450 keV

7,91

o- zářič položen na 6třed čelni steny detektoru Ь - zářič ve vzdálenosti 10 шш nud streaem čelní sttny detektoru с - zářič na dně krystalu v oee studny aktivita zářiče 4213 B<;

d - zářič v hloubce p4 mm v o t e studn y to-ystblu x - pribl. ooaovj' z^rii

2.

Geometrie

adsorbent - detektor.

V případě použití detektoru z á ř e n í /3 je jako a d s o r b e n t pro z á ­ chyt jodu z

p r o s á v a n é h o v z d u c h u možné použít p o u z e

plošné

adsorbenty - disky n e b o p á s k y z filtračního materiálu. Filtr

je

v h o d n é umístit c o nejblíže к o k é n k u detektoru, tedy určitě v me­ z í c h použitých v předchozím porovnání detektorů (o a l o mm). Detektory zÁřerú

j

vedle

toho umožňují použít i granulované

adsorbenty jako náplň filtračních patron. Tvar, rozměry a umí­ stění těchto filtračních patron ovlivňuje citlivost monitoru a s o u ­ časně

má vliv

apod.

Proto

bylo

i na volbu čerpadla,

objem stínění detektoru 1.31 bodového zářiče I (l x 1 mm)

pomocí přibližně

zmapováno

blízké

okolí

scintilačního

detektoru

SKG-1

(Ф 45 x 5o mm) a s t a n o v e n a z á v i s l o s t citlivosti s t u d n o v ý c h krys­ talu n a p o l o z e z á ř i č e v o s e studny. Pro tato měření byl zářič upevněn na plexi-hrot, připojený ke křížovému vodiči preparátu pro mikroskop. Výsledky: Vypočtené citlivosti jsou u v e d e n y v tabulkách 3 a , b ; 4 a , b ; a na obr. l a , b . P ř e r u š o v a n o u č a r o u j s o u odlišeny z á v i s l o s t i pro na­ stavení diskriminačních hladin jednokanálového analyzátoru 3 o o a ž 4 o o keV. Závislosti v y n e s e n é plnou čarou byly z í s k á n y při nastavení hladin 47 a ž 6 6 1 keV. Použité zařízení

neumožňovalo

měřit bez horní diskriminační hladiny. V následujícím příkladu je z n á z o r n ě n o použití z í s k a n ý c h hc-inot. Příklad 1 : Porovnání

detektoru

SKW U o4,

adsorbent

v e tvaru

válce,

ф 3o x 4o mm zasunut na dno studny (přívod v z d u c h u n a dno adsorpčního lože není

uvažován).

-

42

-

TABULKA З а . 131 Citlivost detektoru S K W - 1 s p e c . Vliv polohy zářiče I v ose

Vestaveni diskrimin. hladin k e V Poloha sářiče hloabka h

W 0 10 20 30 40 50 54 64 74 84 94 104 Pozadí

a) integrálně 47 až 661

h) integrálně pod fotopikem 300 az 450

Citlivost , Relativní detektoru x 10J účinnost

1

ж

1

ř" . Во" ] 221 297 367 419 459 482 489 480 473 453 419 372 [е-1]

45 61 75 86 94 99 100 98 97 93 86 76 15,4

studny.

w

Citlivost , detektoru x 10J

135 187 234 277 302 313 318 315 295 268 234 187

Relativní účinnost

1

43 59 74 88 95 99 100 100 94 85 74 60 3,5

w

TABULKA

3 b.

Citlivost detektoru S K W - U - o 4 . Vliv polohy z á ř i č e 1 3 1 I v o s e

Naatavaní diakriain. hladin г i IkaVj Poloha

Sátiit

hloubka h

a) intagrain* 47 »i 661 Citlivoat •> dataket x 10 J

f."1.

И 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Poztidí

ВЯ"1]

227 264 270 345 374 403 423 441 455 471 473 484 491 493 495

fs" 1 ]

b) integrální pod fotopíkam 300 al 470

Relativní tlčinnoet

" Ы 46 53 60 70 75 81 85 89 92 94 95 97 99 99 100

27,8

studny.

Citlivoat , detekce x 10 J

Relativní ilSinnoet

i-" 1 - bo"1] 39

153 180 207 234 273 295 318 336 351 358 367 374 381 387 387

46 53 60 70 76 82 86 90 92 94 97 99 100 100 "•'

TABULKA

4a.

Citlivost detektoru S K G - 1 ф 4 5 x 5 o mm [s^.Bq"1] x l o 3 Vliv polohy z á ř i č e - oblas'. nad č e l n í s t ě n o u d e t e k t o r u .

Nastaveni diskrimi­ nace r _ [keVJ

a) integrálně 47 až 661

Souřadnice polohy zářiče r

[maj 0 5 10 15 20 25

Souřadnice polohy zářiče 0

2,5

173 169 160 144 119 82

140 139 130 115 92 72

b) integrálné pod foto­ pí kem 300 až 450 x

aouřednice x

fmm7

[mm]

5

10

15

20

0

5

10

117 115 108 96 80 62

88 86 60 71 62 52

66 63 47 56 49 43

52 50 47 45 41 37

108 105 95 81 61 42

75 73 67 57 44 36

54 51 50 43 36 30

Určení polohy zářiče podle schématu v tabulce 3 a Aktivita zářiče 1Л1 1369 Bq Pozadí detektoru a) 2,3 a b) 0,5 s"1

TABULKA

4b.

Citlivost detektoru S K Q - 1 ф 4 5 x 5 o mm [s_1.Bq-1] xlo' Vliv polohy z á ř i č e - o b l a s t podél detektoru.

Nastavení diskri­ minace

b) inttítirálnč 300 ai 450

a) integrálně 47 až 661

fkeVj Souřadni­ ce zářiče

souřadnice zářiče r

[mm]

souřadnice г [mm]

X

Гшш] 25,5 0 - 5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 -45 -50

67 84 110 130 143 149 153 164 149 139 139

30

30,5

35,5

25,5

35,5

60

55 64 78 92 102 104 108 106

46 54 62 69 76 80 82 82 78 74 68

41 48

27 31 36 41 45 46

73 94 106 116 126 128 126 125 118 105

105 97 89

63 76 83 91 92 91 88

49 46 45 42 36

84 70

Aktivita zářiče 1 J 1 I 1369 Bq Pozadí detektoru a) 2,31 s - 1 b) 0,5 e" 1

Schema odečtení soui-adnic záři če : X r -X kri'Stal |SK J--1

-

46 -

СхЮ3 [impnC'm.n'J

400 .300

[mm J

Obr. l a

Závislost citlivosti detektoru S K G - 1 na poloze zářiče " l j _ 0 b i a s t nad čelní stěnou detektoru.

- 47

-

О

100

200

300 400

imp nC min J

г

2

°о c*io3

О

is-' в?']

Obr. l b

Z á v i s l o s t citlivosti detektoru S K G - 1 na p o l o z e z é ř i č e " l j - oblast podél detektoru.

-

48

-

D o s a ž e n é hodnoty: n - 7,9 s - 1 P

С К

- 1 - 1 - or35 s .Bq - 8,1 (Bq)

Jako druhý detektor je u v a ž o v á n dutého v á l c e

S K G - 1 , adsorbent v e tvaru

s ф dutiny 5o mm, sílou stěny 5 mm a hloubkou

l o ž e 4o mm (v obou variantách je objem, vstupní plocha i hloub­ k a l o ž e adsorbentu stejná). D o s a ž e n é hodnoty: n » o, 5_ s- 1 P

С К

- 1 - 1 m o,o67 s . B q . l o , 5 (Bq)

Z v ý s l e d k ů je zřejmé, ž e použití menšího detektoru, o b k l o p e n é ­ h o adsorbentem, v e srovnání s použitím v e l k é h o studnového d e ­ tektoru n e v e d e к podstatnému z h o r š e n í detekce nízkých aktivit, naproti tomu umožňuje toto ř e š e n í s n a d n o u manipulaci s a d s o r ­ bentem, přizpůsobení vstupní plochy čerpadlu, zmenšení stínění a tak hmotnosti monitoru. Toto uspořádání je použito v monitoru vyvinutém

WILHELMEM (2) a vyráběném

u fy Heríurth GmbH.

Při konstrukci tohoto monitoru byly využity dlouholeté pracovníků

KFK

zkušenosti

Karlsruhe v oblasti záchytu jódu a CH_I na

impregnované alumine, která je použita jako a d s o r b e n t .

3.

Charakteristiky adsorpčních

čerpadel

a

materiálů.

Byly změřeny č e r p a c í charakteristiky (tj. z á v i s l o s t

objemového

průtoku č e r p a n é h o v z d u c h u na tlakové ztrátě na vstupu č e r p a ­ dla) čtyř různých č e r p a d e l :

- 49 -

- příruční v y s a v a č

" E T A M A N U S " typ 4 2 2 , v ý r o b e k

Elektro

Praga Hlinsko; - příruční v y s a v a č " O M E G A " , v ý r o b e k

NDR;

- motorická r o t a č n í v ý v ě v a MV-1, v ý r o b e k n.p. L a b o r a t o r n í pří­ stroje

Praha;

- m e m b r á n o v é Č e r p a d l o , v ý r o b e k dílen UJV Dále byly z m ě ř e n y z á v i s l o s t i

ftež.

o d p o r u (tj. t l a k o v é

zttáty vybra­

ných a d s o r p č n í c h materiálů) n a objemovém průtoku vzduchu.

Účinnost záchytu CH.I

na

vybraných

prosávaného adsorbentech

byla s t a n o v e n a v p ř e d c h o z í c h p r a c e c h (4, 5 ) . P r o m ě ř e n í t l a k o v é z t r á t y byly z p l o š n ý c h filtračních

materiálu

p ř i p r a v e n y d i s k y o průměru 3 o mm a z g r a n u l o v a n ý c h bentu

byla v

adsor-

k o l o n á c h o průměru l o a 3 o mm p ř i p r a v e n a l o ž e

p o ž a d o v a n é h l o u b k y ( l o , 2o, 3 o a 4 o mm). Výsledky: č e r p a c í charakteristiky vysavačů dobné

charakteristiky

jsou uvedeny

n a obr. 2 .

Ob­

pro v ý v ě v u a m e m b r á n o v é č e r p a d l o j s o u

znázorněny n a obr. 3 . Z á v i s l o s t i o d p o r u jednotlivých filtračních materiálu n a objemovém průtoku p r o s á v a n é h o v z d u c h u jsou u v e d e n y s p o l u s e závi.-.iostí pro p r á z d n ý d r ž á k filtru a s k l e n ě n o u tritu h u s t o t y S I Z ni.Ti>"řených hodnot

na obr. 4 .

byly v y p o č t e n y s p e c i f i c k é o d p o r y t e s t o ­

vaných

a d s o r p č n í c h materiálu (tj. t l a k o v é z t r á t y filtru v s t u p n í 2 3 —1 plochy 1 cm při průtoku 1 cm .s a v případě g r a n u l o v a n ý c h

adsorbentu v tabulce

s

ložem

hloubky

1 cm).

Výsledky

jsou

uvedeny

5a,b.

Pomocí č e r p a c í c h c h a r a k t e r i s t i k a s p e c i f i c k ý c h o d p o r u je m o ž ­ né o r i e n t a č n ě

stanovit

tlakové z t r á t y z v o l e n é h o

typu a

a d s o r b e n t u a stanovit p r a c o v n í bod u v a ž o v a n é s o u s t a v y d l o - adseirbent, jak je zřejmé z n á s l e d u j í c í h o

-

5o -

příkladu.

tvaru, čerpa­

Obr. 2

čerpací

charakteristiky.

- 51 -

ел

Obr. 3

Cerpaci

charakteristiky.

QIcnČ/s)

P° [Я]

•

4

SytMPOR 3

FBiTA S 1 с PRÁZDNY' DRŽAV

4XÍ0

X

•

AfcHOSOL

A FILTR

FILTH

5> AKT.

UHLÍM

mini

Obr. 4

Odpor

filtračních

materiálu.

- 53 -

TABULKA 5a. Průměrný specifický odpor filtračních materiálů pro rychlost vzduchu

Adeorpční materiál

Specifický odpor P

* fPa.«/m27

Filtrační pajír impregnovaný aktivním uhlím, výrobek NSR

290

Aaroaolový ubestocelulózový filtr, výrobek SSSR

170

Membránový filtr " Synpor 3" výrobek VCHZ Syntheeia

150

<2 m

TABULKA 5 b . Průměrný specifický odpor adsorpčních loží granulovaných adsorbentu pro rychlost vzduchu

Adsorpčnl materiál

Specificky odpor 8

fPa.e/cm27

Aktivní uhlí U6 - 2, drcené, tříděné ne sítech, f г ikce 0,25 - 0,4 on

29

Aktivní uhlí DB - 2, drcené, tříděné na sítech, frakce 0,8 - 1,0 am

5

Molekulové síto USX Ag, výlisky 0 1,8, délka 2 - 8 mm

1

Alumina impregnovaná AgNO-, výlisky 0 1, délka 2 - 8 mm

1,1

Příklad 2 : S t a n o v e n í p r a c o v n í h o b o d u filtru o p r ů m ě r u 2o mm z filtračního papíru

i m p r e g n o v a n é h o aktivním uhlím a r ů z n ý c h typu č e r p a d e l .

Specifický o d p o r z v o l e n é h o materiálu - 2 9 o P a . s . c m Z á v i s l o s t o d p o r u filtru Л p je v y j á d ř e n a

.

n a objemovém průtoku] Q

cm . s

-

92 . Q

obr. 2 a 3 z n á z o r n ě n

přímkou,

protínající

čerpací

c h a r a k t e r i s t i k y . S o u ř a d n i c e p r ů s e č í k u určují pracovní bod lené soustavy

4,

Návrh

Po

zvo­

čerpadlo-adsorbent.

monitoru

zvážení

I

vztahem Áp

který je na

Pa

-2

kontaminace

experimentálních

na monitor ( l ) byla

/zduchu

výsledku

navršena

dvě

I,

a požadavku

různá

kladených

řešení - přenosné

a

stabilní. Přenosný Návrh PSC

vychází z nadějných výsledku polovodičového při p o r o v n á n í

filtrační že

riioni'ir:

papír impregnovaný

výrobce

2o mm,

detektorů.

nabízí

je v h o d n é

Jako

zvolit

a d s o r b e n t je m o ž n é

aktivním

detektory

s

uhlím, Vzliledem

prúmárem

pracovní

detektoru

vstupního

plochu filtru

téže

к

použít tomu, okénka

velikosti

(výpočet o d p o r u je u v e a e n v příkladu 2). J a k o č e r p a d l o je m o ž ­ né

použít m e m b r á n o v é

toru,

nebo

stabilně

částí

ohebnou hadicí.

č e r p a d l o , k t e r é lze z a b u d o v a t do moni­

umístěnou

vývěvu,

Varianta

spojenou

používající

výměnu

kruhových

filtru,

- 56 -

přen snou

stabilní

s c h e m a t i c k y z n á z o r n ě n a na obr, 5 . . U v e d e n ý n á v r h periodickou

s

umístěných

vývěvu

je

předpokládá na

teflonové

УУ>» r-i I-I I-I

С-CLONA PRUTOKOMERU I -INDIKÁTOR PRŮTOKU 01

DDDD

^1

DDDD

M.

D-DETEKTOR R - REQULÁ TOR PRŮTOKU R

Б DETAIL INDIKÁTORU PRŮTOKU A UMÍSTĚNÍ DETEKTORU

Obr. 5

Návrh přenosného monitoru zamoření v z d u c h u

I.

ADSORBENT

и» OD

FOTONASOB/C

Obr. 6

Návrh monitoru 131 I s pohyblivým

ložem.

síťce v těsné blízkosti detektoru typové ř a d y P S C 3 o o . Výměna filtru je umožněna odklápěním indikátoru průtoku do s t r a n y . Mo­ nitor je možné doplnit n á s t a v c e m pro automatický p o s u v p á s k y , umožňujícím

kontinuální měření

objemové aktivity

kontamin^niu

ve v z d u c h u . Stabilní monitor: Řešení,

schematicky u v e d e n é n a obr. 6 , v y u ž í v á příčně vrtaný

krystal Nal(Tl) ф 6o x 5o mm, v jehož p r ů c h o z í dutině o průměru 16,5 mm je umístěno lože a d s o r b e n t u . Výhodou tohoto u s p o ř á d á ­ ní j e , ž e umožňuje při v y s o k é účinnosti záchytu v š e c h forem 131 I v e v z d u c h u a při v y s o k é citlivosti stanovení z a c h y c e n é aktivity, vyplývající

z geometrie měření,

automatickou výměnu

a d s o r b e n t u , příp&dně jeho p o s u n vzhledem к d e t e k t o r u . P o s u n adsorpčního lože umožňuje přímé a kontinuální maření objemové ak.ivity kontaminantu v e v z d u c h u při poi.žití libovolného g r a n u ­ lovaného a d s o r b e n t u . Dosud byl tento v ý h o d n ě j š í z p ů s o b maře­ ní omezen na použití a d s o r b e n t u v y r á b ě n ý c h v e formě filtrační p á s k y - prakticky jen filtrační papír impregnovaný aktivním uhlím. Přitom účinnost záchytu

některých

forem jodu,

na plošných filtračních materiálech podstatně žích granulovaných

např. CH I, je

nižší

než

na lo­

adsorbentu.

Na uvedené ř e š e n í , které je možné s výhodou použít i pro sta­ novení objemových aktivit jiných nesn&Jno s e adsorbujících ply­ nů, bylo uděleno a u t o r s k é o s v ě d č e n í (3).

- 59 -

Literatura: (1) TOMÁŠEK M.: Návrh monitoru pro zjišťování kontaminace v z d u c h u J-J I. Z á v ě r e č n á práce postgraduálního kursu "Dozimetrie ionizujícího záření", KDAIZ-PJTI Praha, 1 9 7 4 . (2) WILHELM v o n J.G.Entwicklung e i n e s M e s s g e r a t e s zur kontinuierlichen Luftiiberwachung auf Radiojod. Atomwirtschaft ! в ( б ) , 2 7 9 - 2 9 9 (1973).

(3) TOMÁŠKEM.: Způsob měření objemové aktivity radionuklidu emitu­ jících záření gama v plynech a zařízení na prová­ dění tohoto z p ů s o b u , č s . patent č. 17о o 4 2 . (4) CEJNAR P.; TOMÁŠEK M.; NEJEDLÁ J.: Záchyt par radioaktivního metyljodidu na vybraných adsorbentech. Výzkumná zpráva LRD ČSAV 7/74, 1 9 7 4 . (5) TOMÁŠEK M.; CEJNAR P.; NEJEDLÁ J.: Studium záchytu par elementárního radiojodu a metyl­ jodidu na vybraných a d s o r b e n t e c h . Hospodářská smlouva LRD ČSAV a ÚJV C s K A E Č. l o 2 / 7 4 , 1 9 7 5 .

- 60 -

VYSOKOSENZITIVNA B E T A - G A M A A

GAMA-GAMA

SPEKTROMETRIA .

HIGH SENSITIVITY B E T A - G A M M A A N D

GAMMA-GAMMA

SPECTROMETRY.

M. Chudý

P. Povinec

V. Hlinka

J, Vanko

Katedra jadrovej fyziky PPUK,Bratislava

SÚHRN : Uvádzajú s a v ý s l e d k y z í s k a n é vysokocitlivým detekčným s y s témom, využívajúcim velkoobjemové scintilačné detektory a v e l ­ koplošný GM počítač. Použitá aparatura umožňuje p r e v á d z a ť koincidenčné meranie v rfiznych režimoch.

SUMMARY : R e s u l t s obtained with a high sensitivity detection s y s t e m utili­ zing large volume scintillation detectors and a large surface GM counter a r e presented. T h e d e v i c e permits to perform co­ i n c i d e n c e measurements under various operation modes,

Vo v ě d n ý c h oboroch využívajúcich poznatky o radioaktivitě prírodných v z o r i e k s a střetáváme s problémom stanovenia v e l ­ mi nízkých měrných aktivit roznych nuklidov emitujúcich

pri

svojom rozpade žiarenia gama. Najcastejsie používanou metac o u technikou pri a n a l ý z e takychto vzoriek j e jednokrystálovy scintilačný spektrometer,

Pri stanovení niektorých nuklidov možno s v ý h o d o u aplikovat' metody beta-gama a gama-gama spektrometrie, v y u ž i v a j ú c e

- 61 -

zvláštnosti rozpadových schém týchto nuklidov. štúdiom týchto metod a i c h vzájomným porovnáním c h c e m e najst

optimálně

podmienky pre stanovenie koncentrácie kozmogénnych

nukli­

dov v o v z o r k á c h mimozemského povodu. К týmto nu klid o m pafc22 ria predovšetkým pozitronové žiariče Na (poločas přeměny 2,6 rokov, e n e r g i e žiarenia gama 1,27 MeV) а přeměny 7,4 . l o

AI (poločas

rokov, energia žiarenia gama 1,81 MeV

).

Ich měrné aktivity v mesačných v z o r k á c h a meteoritoch sú x na úrovni 1 Bq kg - 1 , Dalšie kozmogénne nuklidy, pře ktoré možno využit' koincidenčné metody s ú Se, V, Mn a °Co,

P o l o č a s přeměny prvých troch nepřesahuje 9o dní

ich koncentrácie (hlavně

a

Co) s ú podstatné n i ž š i e (l).

Podlá pSvodu v z o r k y vznikajú d v e situácie, ktoré určujú g e o metriu v z o r k a - detektor. Vzorky z Mesiaca sa vyznačuj ú ma­ lým množstvom v z o r k o v é h o materiálu, a s i l o o mg (tenké v z o r ­ ky). Meteority představuj ú vzorky s hmotnostou stoviek mov ( hrubé vzorky), V obidvoch prípadoch s a uplatňuje

grapo-

žiadavka nedeštruktívnej analýzy.

1,

Detektory

a

elektronika

Detekčná a elektronická č á s t aparatury (bloková schéma je na obr, l ) umožnujú realizovat merania v roznych režimoch.ScinUlátory NaJ(Tl) rozmerov 1 6 o x l o o mm a GM počítač sú okrem masívneho a b s o r b č n é h o tienia tienené tiež plastickým scintilátorom zapojeným do antikoincidencie (2), Plocha okienka

GM

počítača s a volí s ohladom na v e l k o s t vzorky. Parametre tých­ to počítačov (3) s ú v tabulke 1.

Amplitudové spektrum z o scintiláčného detektore s a

registruje

mnohokanalovym analyzátorom ICA-7o, Jeho koincidenčný vstup je riadený impulzom z koincidencie, ktorá dovoluje zvoliťjeden z týchto režimov

-

62 -

jednokryštálový

spektrometer

k o i n c i d e n i a medzi GM počítačom a scintilačným detektorem b e t a - g a m a koincidencia) k o i n c i d e n c i a medzi GM počítačom a obidvoma mi detektormi ( b e t a - g a m a - g a m a k o i n c i d e n c i a )

scintilačný-

k o i n c i d e n c i a medzi obidvoma scintilačnými detektormi ma-gama k o i n c i d e n c i a )

(ga­

k o i n c i d e n c i a medzi obidvoma scintilačnými detektormi a signálom zo s ú t o v é h o o b v o d u ( s u m a č n á gama-gama koinciden­ cia). Tabulka

1.

P a r a m e t r e GM p o č í t a č o v . D e t e k č n á plocha [cm2]

Pozadie [в"1]

4

3,3.1o-3

23

1,4. l o

-2

o,8.1o

-1

loo

*)

CDÚ [%]

CDÚy [%] '

Energetický práh [keV]

o, 5

4o

23

) CDÚ c e l k o v á d e t e k č n á účinnost' p r e n o s t ' 2 2 mg c m - 2 .

Na, p l o š n á

hmot­

Pri b e t a - g a m a - g a m a , gama-gama a s u m a č n e j gama-gama

ko-

incidencii je široký k a n á l J A A 3 n a s t a v e n ý na pík o,51 MeV, V poslednom případe je naviac široký kanál J A A 2

nastave­

ný na s u m a č n ý pík gama a a n i h i l a č n á h o kvanta,

2,

Tenké

vzorky.

Vzorky s c e l k o v o u hmotnostou l o o mg s ú v režime beta-gama k o i n c i d e n c i e v l o ž e n é medzi okienko GM počítača a č e l o k r y s ­ talu NaJ(Tl). V r e ž i m e gama-gama k o i n c i d e n c i e s a na

miesto

GM p o č í t a č e medzi scintilátory v k l á d á 15 mm h r u b é Bi t i e n e nie s otvorom, v ktorom s a umiestni v z o r k a . Toto t i e n e n i e

- 63 -

А К DETEKTOR Haj (Tli

№|III)

r-L,

IZ > •

G)j

LZ SUM

IZ

LZ

1АДЗ

DISKR

-

i...».

|U1

MA2 , •

IIP AUl H l

"

li—

<

1 У

— 1 MM

Obr. 1.

Bloková s c h é m a koincidenčného spektrometr». LZ lineárny z o s i l ň o v a č , J A A jednokanálový amplitudový a n a l y z á ­ tor, SUM sumačný obvod, KOINC koincidencia, J A A mnohokanálový amplitudový analyzátor.

- 64 -

zni zuje pravděpodobnost' d e t e k c i e kvant rozptýlených z

jed-

ného krystalu do druhého. Možnosti jednotlivých metod s t a novenia 22 Na dokumentuje tab. 2 . P r e rSzne energie píkov v op

v

spektre " N a s ú tu u v e d e n é d e t e k č n ě účinnosti, pozadie

a

minimálně meratelné aktivity odpovedajúce 2o dnovej d o b ě me­ re ni a s o štandardnou odchylkou l o %. Porovnanie s

jedno-

kryštálovým spektrometrom ukazuje, ž e detekčný limit k o i n c i d e n č n ý c h metod je nižší o v i a e a k o j e d e n rád. Pre

AI j e podobné porovnanie v tab. 3. Aj v tomto případe

najnižšia hodnota minimalnej meratelnej aktivity prislúcha

be-

ta-gama-gama koincidencii.

Tabulka 2. Porovnanie metod stanovenia

Na (hmotnosťvzorky l o o mg)

Metoda

E nergia [%]

Účinnost [%]

J ed no k r y s tál. spektrometer

o,51 1,27 1,78

2o,2 3,77 3,28

gama-gama koincedenc. s o, 5 1 MeV

o,51 1,27 1,78

beta-gama cidencia

koin-

b e t a - g a ma-ga ma koincidencia

Pozadie Detekč­ [imp/den] ný limit [mBq] lo,5.1o 29,6.1o^ 9o,5.1o

8,3 23,4 14,9

9,89 o,24 2,o6

627 65,8 55,2

13,o 17,4 1,8

o,51 1,27 1,78

4,65 0.75 o,74

2o,o 8,9 5,1

o,51 1,27 1,78

2,17 o, 13 o,44

- 65 -

o,7£ o, 38 o,2 9

o,5o 2,o5 1,58 o,21 2,37 o,63

Tabulíca

3.

P o r o v n a n i e metod s t b n o v e n i a

A I (hmotnost v z o r k y l o o mg)

Metoda

Energia [%]

Účinnost [%]

P ó z a die D e t e k č n ý [ i m p / d e ň ] limit CmBq]

jedno k r y š t spektr.

1,81

2,8

9o28

gama-gama

2,32

1.4

beta-garria koincid.

2,32

beta-gama-gama koincid.

2,32

koiiicid.

3.

Hrubé

17,6

26,3

1,9

o,72

4,3

1.4

o,39

o,o8

o,37

v z o r k y

P r i n e d e š t r u k t í v n e j a n a l ý z e j e t v a r v z o r k y d a n ý tvarom ú l o m ­ ku meteoritu. V n a š o m p o r o v n á v a n í r 6 z n y c h metod, p r e t a k ý to případ, imitujeme úlomok meteoritu d i s k o m priemeru 14o mm a h r ů b k y 2 5 mm, T a k á t o v z o r k a d o s a h u j e hmotnost' o,4 miestnuje s a medzi k r y s t a l y NaJ(Tl) b e z d a l š i e h o tienenia

U-

vzájomného

scintilátorov.

D e t e k č n ě limity p r e m e r n ú aktivitu tab,

kg.

Na,

AI a

Co

4, O d p o v e d a j ú době merania 25 d n í s o š t a n d a r d n o u

sú

v od­

c h y l k o u l o %.

Okrem z n í ž e n i a d e t e k c n ý c h Umitov z n a m e i ^ . j u k o i n c i d e n ? n í me­ tody s p e k t r o m e t r i e z v ý š e n i e s e l e k t i v i t y m e r a n i a j e d n o t l i v ý c h nuklidov. A k o příklad možno u v i e s ť problém s t a n o v o n i a

i\;a

na p o z a d í

Co.

C o , k e d y pík 1,27 MeV interferuje

s píkmi

T o može znemožnit' aj j e h o kvalitativně s t a n o v e n i e . Využitím s u m a č n e j gama-gama k o i n c i d e n c i e j e d e t e k č n á ú č i n n o s t ' Na o s e m k r á t v y š š i a a k o pře ° ° C o (4).

-

66

-

pre

T a b u l k a 4. D e t e k č n ě limity p r e h r u b é v z o r k y . Metoda

detekčný 22

26

Na

l i m i t CBq k g " 1 ] боСо

A1

jednokryšt spektr.

1,13

2,o2

1,о4

gama-gama koincid.

o,73

o,74

o, 74

sumačná gama- g a m a koincid.

o, 64

o, 36

o, 56

Závěr P o r o v n a n i e r o z n y c h režimov p r e s t a n o v e n i e nuklidov

Na,

г

AI a

kozmogénnych

C o u k a z u j e možnosti zníženia

mini-

málnych meratelných aktivit využitím k o i n c i d e n č n e j

spektromet­

rie. P ř e d n o s t i týchto metod s a uplatnia h l a v n ě pri

analýze

z m e s n ý c h v z o r i e k , k d e možno v ý r a z n é potlačit v p l y v interfe rujúcich žiarení, K o i n c i d e n č n o u spektrometriou bolí a n a l y z o v a ­ né rriesčičrié v z o r k y z í s k a n é LUNOU 16 a v z o r k y n i e k o l k ý c h meteoritov (5),

LITERATURA : (1)

C R E S S Y , P.J.:

(2)

Geochim. et CoBmochim.Acta 34, 7 7 1 (1 97o). US AČ EV, S.; POVINEC, P . ; CHUDÝ, M.; PIŠÚTOVÁ, N.; HLINKA, V.: Výskumná s p r á v a KJF UK - 33/75, B r a ­ tislava 1975.

(3)

HLINKA, V.:

(4)

HÚŠTAVA, Š.:

(5)

bude publikované.

R i ^ o r ó z n a p r á c a , P F UK Bratislava

1975.

Diplomová p r á c a , P F UK B r a t i s l a v a , 1974.

- 67 -

STUDNOVÝ

SCINTILÁTOR

S E ZMENŠENOU OBJEMOVOU ZÁVISLOSTI'.

WELL-TYPE SCINTILLATOR WITH REDUCED VOLUME

DE-

PENDENCE .

V. D v o r a k

O. N o v á k o v á TESLA

В. Nejedlá VÚPJT

J. Smola

В. L á b l e r

Přemyšlení

SOUHRN : S d ě l e n í popisuje nový typ s t u d n o v é h o scintilátoru tzv. k o a x i ­ álního, k t e r ý byl n a v r ž e n a p r o m ě ř e n v T e s l e VÚPJT. Jeho p ř e d n o s t v ů č i s t a n d a r d n í m s t u d n o v ý m scintilatorum s p o č í v á v m e n š í závislosti c e l k o v é d e t e k č n í účinnosti na objemu " i ě ř e ného vzorku,

SUMMARY : A ew t y p e of a "coaxial" well-type scintillator which w a s d e ­ s i g n e d a n d t e s t e d in T e s l a VÚPJT is d e s c r i b e d . Its main a d ­ v a n t a g e , in c o m p a r i s o n with the s t a n d a r d well-type scintilla tors, is a lower d e p e n d e n c e oi the total detection efficiency on the volume of the m e a s u r e d s a m p l e .

Na radiobiologických p r a c o v i š t í c h a p r a c o v i š t í c h

nukleární

medicíny s e n e u s t á l e r o z š i ř u j e p o č e t v y š e t ř o v a c í c h "in vitro" v z o r k ů z n a č k o v a n ý c h radionuklidy z á ř e n í f

postupu . Rov­

n ě ž při s l e d o v á n í z n e č i š t ě n í životního p r o s t ř e d í r a d i o n u k l i d y záření у

r o s t e p o č e t v y š e t ř o v a n ý c h v z o r k ů potravin, v o d y ,

p u d y a jiných materiálů. R o z s a h objemů p r o m ě ř o v a n ý c h v z o r ­ ků v u v e d e n ý c h a p l i k a c í c h je od j e d n o h o do s t o v e k c m 3 s převahu tím, že při h r o m a d n ý c h měřeních mají v z o r k y m e n š í c h obje -

- 69 -

ОФ

^Ж

QQ

Q

-

7о

-

mu, d o 5 - l o cm .

D e t e k č n í j e d n o t k y v nichž j s o u v z o r k y p r o m ě ř o v á n y , j s o u (..-cv á ž n ě v y b a v e n y s c i n t i l á t o r y NaJ(Tl) s t u d n o v é h o typu - obr. I A. - a T e s l a VÚPJT P ř e m y š l e n í zajištuje p o t ř e b u

detekčních

jednotek výrobky typového o z n a č e n í NKG 312, NKG

313.

N K G 314, N K G 315 а Gamaautomatem NRG ó o 3 . O b e c n é

!<

v y h o d n o c e n í s e používají s p e k l r o m e t r i c k é p ř í s t r o j e p r o мн'.-tv-ní z á ř e n í Y r o z d í l n é h o p r o v e d e n í - od

p ř í s t r o j u s manuální •

ovládáním v ý m ě n y v z o r k ů a z á p i s e m m ě ř e n ý c h v e l i č i n a ž automatické měniče vzorku s e záznamem hodnot na

j>

děrnou

p á s k u , magnetickou p á s k • n e b o vytištěním č í s e l n ý c h údajů •_.d á v a j í c í c h např, č í s l o m ě ř e n é h o v z o r k u , d o b u moření, čecncči p o č e t impulzů v j e d n o t l i v ý c h e n e r g e t i c k ý c h o b l a s t e c h , íiklivitu v z o r k u a s m ě r o d a t n o u

odchylku.

Z á k l a d n í informace z těchto moření v y p l ý v á z e stanoven!" ve­ likosti aktivity (absolutně ř\ relativná) j e d n o t l i v ý c h

vzorků,kt<-

rá s e změří s jistou c h y b o u . Velikost c h y b y j e ovlivněna mo

fi-

faktorů charakteristických pro k a ž d é radiometrické m > -

ní i c h y b o u d a n o u z á v i s l o s t í c e l k o v é d e t e k č n í ú č i n n o s t i objemu m ě ř e n é h o v z o r k u (dále o b j e m o v á

i-i,.

závislost).

P r o b l é m z m e n š e n í objemové z á v i s l o s t i byl ř e š e n v

Tesle

VUPJT při vývoji Gamaautomatu N R G 6 o 3 , u k t e r é h o byl n a ­ v r ž e n příčně v r t a n ý scintilátor u m í s t ě n ý mezi d v ě m a fotonů s o b i c i (viz obr, 1 В),

(Nutnost použití d v o u f o t o n á s o b i č ů je v y v o l á n a

tím, ž e

p'n

z v o l e n ý c h r o z m ě r e c h scintilátoru a s t u d n y v ů č i citlivé

plo: r

fotokatody f o t o n á s o b i č e , j s o u v e l k é rozdíly v optickém pr--\- v du fotonů z j e d n o t l i v ý c h míst scintilátoru na fotokatodu; i á . scintilátoru je " z a s t í n ě n a " (l) ).

-

7 1.

-

Studnový (В) a koaxiální (с) scinUlátor a jejich rozdílné závislosti celkové detekční účinnosti na objemu měřeného vzorku.

sHr» : * #

/

!

i

'

/

i

i

\

1 \

В

-J to ve

•

60

iO

-»

r-

'.•Ы1

OBR. 2

Porovnají-li s e z hlediska objemové závislosti oba typy studnových scintilátorů

zmíněné

_^ říci, ž e výhodou příčně v r t a ­

ného scintilátoru j e menší objemová závislost a u měničů vzcnků j e d n o d u š š í k o n s t r u k c e p o d a v a č e . Nevýhodou příčně vrtá — něho scintilátoru j e nutnost d o d r ž e n í určité r e l a c e mezi rozmě­ rem studny a scintilátorem, obtížnější z p ů s o b v ý r o b y a tím i v y š š í cesia. Proto někteří výrobci automatických měničů v z o r ­ ků

gamaautomatů zůstávají u k o n c e p c e detekční j e d n o t k y dle

obr. 1 A , R o z s a h nezávislosti objemu mařeného v z o r k u na cell:ové detekční účinnosti rozšiřují zvětšením rozměrů studnové­ ho scintilátoru.

P r o v e d e n í detekční jednotky dle obr. 1 A je také u v ý š e zmí­ n ě n ý c h detekčních jednotek typu NKG 312 a ž NKG 315. E x ­ perimentálně bylo stanoveno, ž e z důvodu použitého typu scin­ tilátoru je při měření v z o r k ů maximálního objemu ( u r č e n é h o velikostí studny) pokles c e l k o v é d e t e k č n í účinností a ž o 2o% v e s r o v n á n í s hodnotou d o s a ž e n o u s e vzorkem malého o b j e ­ mu umístěného na dně studny. Tato objemová závislosti

se

muže negativně uplatňovat při opomenutí s t a n o v e n í m ě ř e n é h o objemu vzorku, při měření vzorků, u kte.-ých rozložení měře­ né aktivity není d o b ř e stanovitelné, nebo při měření v ě t š í h o objemu vzorků s malou objemovou aktivitou,

Z geometrické r o z v a h y u s p o ř á d á n í polohy vzorku vůči s c i n tilační látce v e studnovém scintilátoru v y c h á z í , že

zmenšení

závislosti celkové d e t e k č n í účinnosti na objemu m ě ř e n é h o v z o r k u lze dosáhnout změnou hloubky studny. V této

práci

j s o u porovnány v ý s l e d k y moření s t u d n o v é h o scintilátoru z n á ­ mého provedení (dle obr, 1 A ) a scintilátoru nového p r o v e d e ­ ní, který byl nazván koaxiálním scintilátorem.

- 73 -

Tabulka

1.

P o r o v n á n í objemových r o z s a h ů s p a d a j í c í c h d o oblasti objemo­ v ý c h n e z á v i s l o s t í n a m ě ř e n ý c h s uvedenými scintilátory. M ě ř e ­ ní byla p r o v e d e n a s r a d i o n u k l i d e m ^ ^ ' Q S > U scintilátoru s t u d n o ­ v é h o byla a m p u l e n a d n ě studny, u koaxiálního byla v z d á l e n a 5 mm od d n a s t u d n y . й

С

intilátor Nej(Tl)

£

Objemový r o z s a h odpovídající změně č e t n o s t i [cm3 5 %

lo %

studnový

1,5

2,5

<*

koaxiální

6,5

7,5

£ £ 0 0

studnový

6,5

13,5

koaxiální

39,5

48,5

0 in

X in

1-1

X 0 0 •

Tabulka

2.

Změna r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t i vlivem změny k o n s t r u k č n í h o p r o ­ v e d e n í s t u d n o v é h o scintilátoru na koaxiální p r o v e d e n u Scintilátor NaJ(Tl)

R o z l i š o v a c í s c h o p n o s t pro studnový

° Cs

koaxiální

45 x 5o mm

lo,7 %

9,7 %

l o o x l o o mm

2 o,3 %

13,7 %

- 74

-

Koaxiální

s ci

ntildtor

К experimentálnímu o v ě ř e n í objemové z á v i s l o s t i b y l y p o u ž i t y s t u d n c v é s c i n t i l á t o r y NaJ(Tl) О У5 x 5o mm a O l o o x l o o mm, pro k t e r é byla z m ě ř e n a objemová z á v i s l o s t . Potom o b a s c i n t i ­ látory byly u p r a v e n y na typ koaxiální a z n o v u p r o m ě ř e n y . Na obr. 2 j s o u z n á z o r n ě n y o n a typy scintilatoru Naj(Tl) x 5 o mm a jim o d p o v í d a j í c í c h a r a k t e r i s t i c k ý p r ů b ě h

O

45x

objemové

z á v i s l o s t i . J e vidět, ž e koaxiální p r o v e d e n í scintilatoru ( obr. 2 C) v y k a z u j e m e n š í objemovou z á v i s l o s t c e l k o v é d e t e k č n í ú činnosti (obr. 2 D) a umožňuje m ě ř e n í v ě t š í h o objemu v z o r k u při z a c h o v á n í s t e j n ý c h v n ě j š í c h r o z m ě r ů scintilatoru.

P r ů b ě h objemové z á v i s l o s t i j e podmíněn umístěním v z o r k u

v

.dutině scintilatoru, S r o s t o u c í v z d á l e n o s t í a m p u l e od d n a stud­ ny c h a r a k t e r i s t i c k ý p r ů b ě h objemové z á v i s l o s t i dle obr. 2

D

s e mění na p r ů b ě h dle obr. 2 A , T o v y p l ý v á z v ý s l e d k ů m ě ­ ř e n í u v e d e n ý c h na obr, 3 a 4,

P ř e d p o k l a d z v ý š e n í r o z s a h u mě ř e n ý c h objemu s m e n š í vislostí celkové

zá­

d e t e k č n í účinností na objemu m ě ř e n é h o v z o r ­

ku s e potvrdil. V t a b u l c e 1 j s o u pro p o r o v n á n í u v e d e n y z m ě ­ ř e n é objemy v z o r k ů u m í s t ě n ý c h v e studni scintilatoru d l e 1 A a koaxiálního, p r o k t e r é změna c e l k o v é d e t e k č n í ú č i n n o s t i by­ la s t a n o v e n a menší

než

5 % a l o %,

U obou p r o m ě ř o v a n ý c h scintilatoru byla z m ě ř e n a i r o z l i š o v a ­ cí s c h o p n o s t . 7, tabulky v y p l ý v á , ž e u s t u d n o v ý c h s c i n t i l a t o ­ ru po jejich ú p r a v ě na koaxiální typ d o š l o k e z l e p š e n í lišovací schopnosti. Výrazné zlepšení energetické

rozlišova­

cí s c h o p n o s t i u scintilatoru NaJ(Tl) 0 l o o x l o o mm l z e

- 75 -

roz­ vy -

ел

к.

1 1 "•8

VZDÁLENOST DNA AMPULE OD DNA STUDNY

120

O mm

100

SO-

i

T7

6

8

9

b

OBJEM ROZTOKU [ort]

OBR 3

Objemová z á v i s l o s t d e t e k č n í účinno.-3ti koaxiálního scintilátoru Naj(Tl) O 45x5c mm. Z á k l a d n í roztok o,5 c m 3 (- l o o %) l 3 1 J (typ ER - ÚVWR) byl ř e d ě n deštil.vodou. Č e t n o s t signáLimpulzů byla m ě ř e n a v e n e r g e ­ tické oblasti 3oo a ž 4 2 o keV.

- 76

-

VZDÁLENOST DNA AMPULE 00 DNA STUDNY O mm

10 mm 15mm 20mm

ю

20

30

50

W

60

OBJEM ROZTOKU lem1]

OBR U Objemová z á v i s l o s t d e t e k č n í účinnosti k o a x i á l n í h o scintilátoru NaJ(Tl) O l o o x l o o mm. Z á k l a d n f roztok o,5 c m 3 (- l o o %) 1 3 7 C s (typ ER - ÚVWR) byl ř e d ě n d e s t i l o v a n o u v o d o u . Č e t n o s t s i g n á l ­ ních impulsů byla m ě ř e n a v e n e r g e t i c k é oblasti 6 o o - 7 2 o keV.

- 77 -

světlit tím, ž e к experimentálním pracem byl použit v y ř a z e n ý scintilátor s e špatnou r o z l i š o v a c í schopností, U

kvalitních

scintílatoru bv s e energetická r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t

mezi

studnovým a koaxiálním provedením scintílatoru neměla

příliš

lišit.

Z ávě r V T e s l e VÚPJT Přemyšlení byl n a v r ž e n (2) a experimentálně o v ě ř e n studnový scintilátor s hloubkou studny srovnatelnou s v ý š k o u scintilační látky - tzv. Koaxiální scintilátor.

Výhodou

tohoto scintílatoru je z l e p š e n á n e z á v i s l o s t c e l k o v é

detekční

účinnosti na měřeném objemu vzorku. Proto je výhodný např. při měření vzorků s rozdílnou distribucí aktivity.

LITERATURA : (1)

SMOLA J.; MLlkA, V.: Příčně vrtaný d v o u o k é n k o v ý scintilátor S K P 12 N O l . Jaderná e n e r g i e Jl7(lo), 3 4 7 - 3 4 8 (1971).

(2)

DVOŘÁK, V.; SMOLA, J.; KONČALOVÁ, H.; NEJEDLÁ, В.; LÁBLER, В.: Speciální studnový scintilátor. Zpráva T e s l a VÚPJT č. 16/217/ol3/lI-8/'74.

- 78 -

STANOVENI'

235

U VE S M Ě S I I Z O T O P U U R A N U ,

MĚŘENÍMI E N E R G E T I C K É H O S P E K T R A

DETERMINATION OF

235

ISOTOPES BY ENERGY

ZÁŘENI' GAMA.

U IN A MIXTURE OP URANIUM, SPECTRUM MEASUREMENTS

.

H. P r o c h á z k a Výzkumný ústav veterinárního lékařství, Brno J.

Katzer

Státní plánovací komise, Praha K. btamberg Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT,

Praha

SOUHRN : J S O J u v e d e n y parametry přímého měření energetického s p e k ­ J35 tra záření U detektorem N K G 315 (studnový krystal NaJ(Tl) 16o x 12o mm) v e spojení s jed no kanálovým s p e k t r o ­ metrem NZG 6 o l . Při objemu v z o r k u 2 5 o ml a měřící době 2 o o s/kanál je d o s a ž e n a 9o % hladina pravděpodobnostííáHÍF- v o s v ě lo~-4>U/l. Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu o b o h a c o vacího procesu.

SUMMARY : T h e parameters of the direct measurement of the " ^ U ^ т _ ma spectrum with the u s e of the NKG 315 detector (well-ty­ pe Nal(Tl) crystal 16o x 12o mm) in connection with the s i n g ­ l e - c h a n n e l spectrometer NZG 6 o l a s r e presented. A t a samp­ le volume of 25o ml and counting time of 2 o o s/channel, a 9o % probability level and a sensitivity ir. the order of l o _ 1 g U/l i s a c h i e v e d . The method i s suitable for the routine c o n ­ trol of the enrichment p r o c e s s .

- 79 -

Stanovení izotopického s l o ž e n í s m ě s i uranů je nutné při kon­ trole výroby o b o h a c e n é h o paliva pro lehkovodní jaderné

re­

aktory. V jednotlivých výrobních stupních s e s m ě s uranu kva­ litativně málo liší a proto j s o u kriteria stanovení přísná : l}

možnost přímého s t a n o v e n í při relativná krátké době

mě­

ření; 2)

v y s o k á p ř e s n o s t s t a n o v e n í s chybou řádově l o ~ 3 % hmot.

pro 3)

235

u:

reprodukovatelnost měření a dlouhodobá stabilita měřících přístrojů ;

4)

dostatečná citlivost s t a n o v e n í (min. l o

g U/lítr) ;

5)

možnost a n a l y z o v a t s o u č a s n ě kvalitu i kvantitu v z o r k u ;

6)

jednoduchost stanovení i přípťavy vzorků s ohledem

na

rutinní použití a v e l k ý počet a n a l ý z .

U v e d e n é vlastnosti s výjimkou bodu sub 6 splňuje z c e l a me­ toda hmotové spektroskopie, která j e proto považována

za

základní ( 4 , 6 , 7 a j,). Další možnou metodou, vyhovující j e s t ­ liže připouštíme o řád v y š š í chybu stanovení, je přímé měření záření

U (5, 6), Její výhodou v e srovnání s hmoto­

v o u spektroskopií je jednak rychlost stanovení a přípravy vzorku, jednak méně náročná měřící aparatura.

Při splnění ostatních předpokladů může tato metoda sloužit jako provozní kontrola p r o c e s u . V poslední době jsme proto této metodě věnovali pozornost a n a š e v ý s i e d k y si z d e d o ­ volujeme p r e s e n t o v a t

- 80

-

Popis

měřící

a p a r a t u r y

Vzorky z k o u m a n é h o r o z t o k u u r a n u o objemu 2 5 o ml n e b o 5o ml v e 2 5o ml n e b o v e l o o ml P E l a h v i č k á c h b y l y přímo měřeny v e v e l k o o b j e n o v é m s t u d n o v é m k r y s t a l u NaJ(Tl) r o z m a r u & 16o x 12o mm s velikostí s t u d n y 0

65 x 96 mm u l o ž e n é m v a e t e k -

toru T e s l a N K G 315. Výstupní s i g n á l f o t o n é s o b i č e

65PK42?

byl z p r a c o v á n a r e g i s t r o v á n v z e s i l o v a č í c h a t v a r o v e c í c h ob­ v o d e c h automatického j e d n o k a n á l o v é h o s p e k t r o m e t r u

Tesla

NTZO 6 o l při útlumu 2 dB a 2 % šíři kanáju. P ř i napětí 1 kV n a řotonásobiči byla d o s a ž e n a r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t 9,74 keV/ / k a n á l . Při napájení a p a r a t u r y stabilizovaným sítovým napětím byla jejich d l o u h o d o b á stabilita max.

1 %, c o ž

považujeme

z a vyhovující.

Doba měření při p o ž a d a v k u 9o % p r a v d ě p o d o b n o s t i činila ! o o a ž 2 o o s/kanál. Hodnota p o z a d í v okolí l o . kanálu

12 9oo +•

4 o o imp/min, v okolí 19, k a n á l u 1515 + 6o imp/min. Kontrolní mě­ ř e n í jsme prováděli 8 o o - k a n á l o v ý m s p e k t r o m e t r e m

Packard

Instr. typu S p e c t r a z o o m 93o.

Charakteristika

uranových

roztoků

Výchor.í i u b b f a n c í L>yl jedriak u r a n v p ř i r o z e n é aměsi, jtřdnak s m ě s j e h o izotopů o c h u z e n á na o,35 % j e h o izotopů o b o h a c e n á na 6,5 %

J

U a jednak

směs

U, v e s m ě s j a k o u r a n y l -

-nitrát z nezjištěným o b s a h e m k r y s t a l i c k é v o d y .

U r a n o v é r o z t o k y byly p ř i p r a v e n y z v ý c h o z í s u b s t a n c e v o d o ním uranyl-nitrátu na U - O g žíháním při obo С

přea jeho

rozpuštěním v k o n c . HNO-,, t a k ž e p ř e s n o s t etalonů byla sta noverv. výpočtem a vážením v řádu l o ~ ^ gramu.

Kalibrační

e t a l o n y pro sta>.ovení z á v i s l o s t i počtu z m ě ř e n ý c h impulsů na

- 81 -

Tabulka

1.

Složení U na Poločas

Zastoupení [% h m o t !

Izotop 238

u

99,2792

4,5 . l o 9 r

235

u

o,715o

7,o. l o 8 r

234

u

o,oo58

2,5 . l o 5 r

Tabulka

2.

Parametry záření '

Izotop 2 38 2 35 " U

234

U na

Energie [keV]

Tok

[%]

48

o

95

9

143

12

185

55

51

o

- 82

-

23

-

28

0,117.1 Ц-215

j,(i%t.4-m

U-NMM.

í 0

1 1o

Obr. 1

< ta

1 V)

l ' I i 1 t « l o 3 o

1 1— О

1 Ю

г Jo

I Í0

у - spektrum snřsí izotopu uranu.

- 83 -

Г

. 235 k o n c e n t r a c i u r a n o v é h o roztoku r e s p . na stupni o b o h a c e n í U byly p ř i p r a v e n y z u v e d e n ý c h základních r o z t o k ů smísením požadovaném

Přehled topu

v

poměru.

vlastností

p ř i r o z e n é

směsi

i z o ­

uranu

Zastoupení a poločas rozpadu izotopů v

přirozené s m ě s i j e

podle p ř e d p o k l a d ů ( 1 , 2 ) zřejmý z tabulky 1, t a k ž e s l o ž e n í pří­ rodní smě-ii l z e p o v a ž o v a t za konstantní. К malých úchylkám v z a s t o u p e n í izotopu, měřitelným p o u z e p r a k t i c k y U, m ů ž e d o c h á z e t při průmyslovém z p r a c o v á n í . ní hmoty

u izotopu Zastoupe­

- " U v p o u ž i t é p ř i r o z e n é s m ě s i bylo s t a n o v e n o h m o ­

tovým s p e k t r o m e t r e m VARIAN TH-5 na o,7125 + o , o o l 2 % h m o t v ÚJV Řež.

E n e r g i e a tok z á ř e n í f

izotopů u r a n u j s o u p a t r n é z tabul -

ky 2 ( 1 , 2 ) .

Z u v e d e n ý c h hodnot je zřejmé, ž e p ř í s p ě v e k z á ř e n í vnitřní k o n v e r z e izotopů š e n í m or-íasti šumu a

U a

^34JJ

s e

у

а

pr-ojeví p o u z e z v ý ­

Comptonových

elektronů "--"U ,

jejichž maximální e n e r g i e činí 77,7 keV, Při daném n a s t a v e ní je maximum této oblasti na 9, - I Q kanálu, t.j. 97,4 keV, maximum e n e r g i e f

185 KeV

a

U na 19. kanálu (obr, 1.).

M o ž n í přítomnost thoria a joho - o z p a d o v ý c h produktů v ura­ novém v z o r k u při s t a n o v e n í touto metodou n o r u š í (2, 3),

-

84

-

Tabulka

3.

Změny spektra У jako funkce z a s t o u p e n í hmoty Měřená k o n c e n t r a c e : 8 g U/lltr; Objem v z o r k u : 2 5 o m l , Hmotnost 235 U ve směsi

doba m ě ř e n í :

(N1 ± 2 ( 7 ) .

[(Nl-No)+2o]Xo

x +856,4

x + 673,7

lo

U v e směsi. l o o s pro píky v oblasti l o . a 19. kanálu.

(N1 + 2

0)ig

[(Nl-No)

+2а]

1% hmot.] x +(2 0 )

x + 1 388,7

x + 355

o,72

5 o 949+ 1 o23

7 9 4 9 + 5o8

16 395 + 1 o44

11 3 9 5 + 222

1,44

58 8 9 9 + 1 o24

15 8 9 9 + 5 o o

27 7 9 o + 1 7 4 5

22 7 9 o +_ 2 8 o

2,16

66 8 4 8 +

624

23 8 4 8 + 7 o l

39 186 ± 1 1 6 3

34 1 8 6 + 617

2,88

74 7 9 8 +

8oo

31 798 + 2 2 1

5o 581 +

965

45 5 8 1 + 5 9 9

3,61

82 8 5 8 +

679

39 858 + 606

62 135 + 1 7 o l

57 135 + 227

4,32

9o 6 9 7 + 1 o l 5

47 697 + 7 1 5

7 3 372 £ 1 3 5 3

68 732 + l o l

5,o4

98 6 4 6 +

7ol

55 646 + 8 7 7

84 768 + 1 242

7 9 768 + 2 9 9

5,77

lo6 7o6+ 1253

63 7об +929

96 3 2 1 + 1 796

91 3 2 1 + 614

6,5o

111 7 6 6 + 1 4 4 5

6 8 7 6 6 +1 ооб

1об 2 8 1 + 1 4 8 9

l o l 281 + 241

я

Tabulka

4.

Velikost píku na l o . a 19. konále a poměr jejich velikosti jako funkce c e l k o v é koncentrace uranu a obsahu 2 3 5 U .

2 ^

h

Měřené a vypočtené hodnoty P

0.715

l o

± a

P19±*

P, + O lo— 2,885

P

1 9 Í

a

C e l k o v á l.o

6,50O

P

a

1 9 ± Pio^ig

4,o

2,o

U

[g/l ]

6fo

8,o

lo,o

8 322+ 2 4 o

14 9 5 2 + _ 4 8 o

26 36o+48o

38 945+ 5 8 5

5o 6 5 6 + 7 5 2

62 2 o 2 ± 8 6 5

3 o49+ 1 7 5

5 234+793

8 498 + 168

13 25o+ 2 2 o

17 2 o o + 3 7 o

21 o2o±66o

2,732

2,856

3,lol

2,939

2,945

2,959

1 1 389+ 2 92

2o 323+438

37 1 7 9 + 5 2 o

57 o 7 o + 6 3 1

73 176 + 842

9э 952 +976

8 o45+ 2 7 8

12 9 7 5 + 3 4 2

26 1 3 3 + 3 9 o

39 579+ 435

49 8 6 o + 4 9 8

63 26o +684

1,415 p, T a lo—

k o n c e n t r a c e

1,566

1,422

14 4 5 o + 3 6 o

28 2 3 5 + 4 8 5

54 8 2 5 + 7 2 2

14 4 5 o + 2 8 o

28 235+_327

54 8 2 5 + 4 1 5

l.o

l.o

l,o

1,441

1,467

79 35o+ 915 l o 4 o 9 o + o 2 o 79 65o+ 398 l o 4 o9o + 587 l,o

l,o

1,516 13o 515 +o87 13o 515 +73o l,o

I

05

6 ÍEUTIVNI

ОМ

7 V PIICU

Obr. 2. Zmčny velikostí píkí ' U jakc funkce jeho hmotnosti ve smřsi izotopfl uranu.

Výsledky Bylo stanoveno spektrum f v oblastech l o . a 19. kanálu , pro roztoky urenyl-nitrátu, jako funkce jednak celkové kon­ centrace uranu, jednak izotopového složeni, resp. obsahu 2 3 5 I J # Konkrétně s e pracovalo s roztoky o složení : celková konc. U obsah 2 3 5 U

1 - l o g/l o,33 - 6,5 %.

Výsledky měření. t.j. počty impulzů pro l o . - 19. kanál, shrnuty v tabulkách 3.. a 4. a na obr. 1, 2 a 4.

jsou

Při vyhodnocování výsledků měření jsme zjistili, ž e pro s l e dovaný roztok c e l k o v é konc. uranu, především pak pro oblast 4 - l o g Li/l, zůstává poměr počtu impulzů pro sledované k a ­ nály v podstatě konstantní - viz tabulku 4. - hodnoty P | / / P J P . To ovřem umožňuje eliminovat vliv koncentrace uranu, resp. zjednodušit výrazně stanovení izotopového složení mě­ řeného roztoku.

Závislost P i 0 / P i 9 " f (% 2 3 5 U ) je exponenciální a l z e ji linearizovat logaritmickou korelací, což je provedeno na obr. 3. (Hodnoty převzaty z tabulky 3 a 4).

Diskuse

a

závěr

Podle předpokladů uvedených v úvodu, bylo možno vypraco­ vat kontrolní metodu pro stanovení stupně obohacení směsi uranu U používající relativná jednoduché a rychlé maře ní energetického spektra záření f U, kdy stupeň obo О *5 Й

hacení U je úměrný poměru mezi výškou resp. velikostí píku Sumu C o m p t o n o v ý c h elektronů U a píku

- 88 -

ш

<о* % U-J3P Obr. 3

Závislost poměru velikosti níkí' ла 10 л =Р _) а 19.(=Р _) kanálu ne obsahu '17 (v % ) .

• í^u/e) * Obr. 4 Velikost píku na 10.kanálu jako funkce koncentrace smřsi izotopfl U v roztoku.

9o -

"

energie f

185 keV 235 U. Obvykle v e spektrometrii používa­

né hodnocení podle polo šířky píku s e během pokusů ukázalo pro rutinní použití relativně pracné, a stanovení plochy

píku

je u vzorků méně obohacených směsí problematické. Při dob­ ré dlouhodobé stabilitě měřící aparatury a dobré analogii me­ zi plochou píku a jeho výškou u v í c e obohacených směsí by­ lo možno výšku píku využít jako charakteristickou veličinu pro vyhodnocení výsledků měření.

Jak z výaledků vyplývá, lze stanovit navrhovanou metodou stupen obohacení směsi izotopu uranu U s přesností ř á ­ dově l o

rel. % při hladině pravděpodobnosti 95 %, odpovídá -

jící dvojnásobné směrodatné odchylce měření. Můžeme

tedy

konstatovat, ž e popsaná metoda : 1)

je vhodná pro rutinní kontrolu technologického postupu cbohacovacího procesu;

2)

je ekonomicky výhodná, protože snižuje v praxi význam­ ně pučet vzorků, které je nutno analyzovat hmotovou spek­ trometrií;

3)

je nenáročná z hlediska přípravy vzorku к měření a d o s ­ tatečně rychlá;

4)

nenahrazuje vzhledem к řádově menší

přesnosti analýzu

vzorků na hmotovém spektroskopu.

Závěrem si dovolujeme poděkovat za technickou spolupráci s. O, Svobodové.

LITERATURA (l)

WEISS, C.F.:

Radioaktive StandardprSparate, III. AuřL, VEB DVW, Berlin (1958) 15o-163.

91 -

(2)

WIL.SON, B.J.:

Fditcr, "The Radiochemical Manual, II. Ed., T h e R a d i o c h e m i c a l Centre, A m e r s h a m (1966X

(3)

KRAPPEL, W.:

(4)

SMITH, R.L.; SHIELDS, W.R.; TABOR, C.D.: USAEC Rep. G A T - 1 7 1 / R e v . 1 (1956).

(5)

TWITTY, B.L.; HUMPREY, H.W.; FRITZ, K.M.:

A t o m k e r n e n e r g i e , 2 3 , 2 3 (1974).

Rep. NLCO-97o, (1966) (6)

OHLINGER, R.D.:

USAEC

(7)

WILSON, A.L.; BOYD, Т.Н.: (1953X

52

USAEC

7. 1. - 7.5.

Rep. NLCO-lo45 (1969). U K A E A Rep. CI-R-76

-

SKÚ3ENOSTI S PREVÁDZKOU PŘÍSTROJE

TESLA

717-T

E X P E R I E N C E WITH THE P E R F O R M A N C E OP THE I N S T R U ­ MENT

TESLA J.

717- T.

Mayer

Výzkumný ú s t a v v o d n é h o h o s p o d á r s t v a , B r a t i s l a v a .

MOŽNOSTI VYUŽITI A POLOVODIČOVÝCH DETEKTOROV VÝROBY PRI MERANl' VZQRIEK PR1RODZENÝCH

ČS.

RÁDIO

-

NUKLIDOV. A P P L I C A T I O N POSSIBILITIES O F CZECHOSLOVAK C E D SEMICONDUCTOR D E T E C T O R S MENT OP N A T U R A L

PRODU­

TO THE M E A S U R E

-

RADIONUCLIDES.

M, S l o v a k J. I v a n Výzkumný ú s t a v h y g i e n y ,

E. A b e l Bratislava

Na m e r a n i e v z o r i e k malých aktivit s a o b y č a j n e používajú d e ­ t e k t o r y p l n e n ó plynom, i-esp. s c i n t i l á t o r y . V n a s e j p r á c i b y s m e c h c e l i p o u k á z a t na možnosti m e r a n i a n í z k o a k t í v n ý c h vzoriek n i e k t o r ý c h p r i r o d z e n ý c h ré.dionuklidov, ktoré je m o ž n é u p r a v i f e l e k t r o d e p o 2 Í c i o u na A g d»sky. Na m e r a n i e sme vybrali z p r i ­ r o d z e n ý c h r á d i o n u k l i d o v ' l ° P o , s ktorým s a tnCžeme s t r e t n u f v o v š e t k ý c h z l o ž k á c h ž i v o t n é h o p r o s t r e d i a . Boli p ř e v e d e n é por o v n á v a c i e merania medzi 3-mi typmi d e t e k č n ý c h z a r i a d e n í : 1. P r i e t o k o v ý p r o p o r c i o n á l n í p o č í t a č " BIOSF'AN ", ( v y r o b e ­ ný v USA). 2.

Scintilátory č s l . v ý r o b y .

3. P o l o v o d i č o v é d e t e k t o r y s p o v r c h o v o u b a r i e r o u č s l . v ý r o by. Tiež s ú u v e d e n é n i e k t o r é h o d n o t y aktivit m e r a n ý c h t a b a k o v , t r a v a zemin, polovodičovým d e t e k t o r o m .

- 93 -

SOUČASNÝ STAV NUKLEÁRNÍ' MĚŘICI' TECHNIKY. THE PRESENT OP THE NUCLEAR MEASUREMENT TECH­ NIQUE . J. Sabol Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT,

P r a

ha.

Sdělení s e zabývá analýzou současných možností v měření ionizujícího záření a stanovení některých jeho parametrů. V první části j e pozornost věnována charakteristice detekto­ rů a jejich výstupních signálů, které jsou nositeli informace o vyhodnocovaném záření. Je podán přehled základních dru­ hu měření zahrnující počítání částic, energetického r o z l o ž e ­ ní, identifikace částic a č a s o v é korelace. Druhá č á s t referátu j e věnována současnému stavu v oblas­ ti nukleární elektrotechniky. Postupně jsou probírány j e d n o ­ tlivé funkční bloky, jako předzesilovače, zesilovače, amplitu­ dové analyzátory, tvarové selektory, měřiče četnosti, čítače impulsu, mnohokanálové analyzátory, zdroje vysokého napětí atp„ zejména s ohledem na jejich požadované vlastnosti v konfrontaci s e skutečně dosahovanými parametry předními výrobci.

- 95 -

ZHODNOTENIE R E M - M E fROV PRE PRIA,ME MSRANIE P R E KONOV DE N E U T R Ó N O V . EVALUATION O F R E M - M E T E R S FOR DIREC T M E A S U R E M E N T O F N E U T R O N DOSE EQUIVALANT R A T E S . M. FCil6p

D. N i k o d é m o v a

V ý z k u m n ý ú s t a v h y g i e n y p r á c e a chor&b z povolá nia, В rati slave V r e f e r á t e s ú z,íiodnotené n.etody m o n i t o r o v a n i a DE. Diskutujú s a o t á z k y k a l i b r á c i e n i e k t o r ý c h v y b r a n ý c h rem - metrov ( B o n n e r o v e j g u l e o p r i e m e r e 12 i n c h , v á l c o v é h o d e t e k t o r e typu A n d e r s o n B r a u n a s y s t é m d v o c h d e t e k t o r o v podia T a t s u t u a kol.). C h y b y m e r a n i a týchto r e m - m e t r o v a č s l . rem-metra MIK- l o 7 s ú v y h o d n o t e n é p r e ř í z n é n e u t r o n o v é zdroje. Výsledky experimentov s ú p o r o v n a n é s komerčnými mi typu D - 3 o o fy. K a m a n N u c l e a r a typu N M - 1 fy. Fnterprieses.

/AŘÍ/FNI

rem-metraNuclear

f'RO VYHODNOCENI' KŘEMÍKOVÝCH DIOD DOZ1ME TRU RYCHLÝCH

DEVICE F O R

NEUTRONU

THE EVALUATION OF SILICON DIODES FAST

NEUTRON

JAKO

FOR

DOSIMETRY.

J. S a b o l

J,

sedá

F ikulta j a d e r n a a fvzikálné i n ž e n ý r s k á ČVUT,

P r a h a .

V ú v o d u »-eforátu jo p o d á n a s t r u č n á c h a r a k t e r i s t i k a vlastností k ř e m í k o v é d í c i y , k t e r á byla v y v i n u t a p r o ď zimetrická mr-ření r y c h l ý c h n e u t r o n u . Dále j s o u s h r n u t y p o ž a d a v k y na <-lektronickó v y h o d n o c o v a c í zařízení, sloužící к odečtení o d e z v y d o SÁmetru. Je d i s k u t o v á n a p o p s á n n á v r h p ř í s l u š n ý c h o b v o d u a u v e d e n y v ý s l e d k y m ě ř e n í n ě k t e r ý c h j e h o s t ě ž e j n í c h -(jarametrú. V v s l e d n é údaje j s o u d o l o ž e n y grafickým z n á z o r n ě n í m j e d n o t l i ­ v ý c h p r ů b ě h u , z e j m é n a c h a r a k t e r i s t i k z d r o j e k o n s t a n t n í h o prou­ du, k t e r ý p ř e d - t a v u j e hlavní č á s t c e l é h o v y h o d n o c o v a c í h o s y s ­ tému.

_ 07

-

VLASTNOSTI A. MOŽNOSTI POUŽITI'

Lil ( t u ) .

PROPERTIES A N D POSSIBILITIES OF APPLICATION OF 6

Lil(EU). M. Králík

Laboratoř radiologické dozimetrie ČSAV, P r a h a . L.

Jursová

Tesla-Výzkumný ú s t a v přístrojů jaderné techniky,

Přemyšlení.

SOUHRN : J s o u u v e d e n y základní vlastnosti a možnosti použiti Lil(Eu) jako detektoru neutronu a spektrometru rychlých neutronu.

SUMMARY : T h e principal features a n d possibilities of application of Lil (Eu) a s л neutron detector and fast neutron spectrometer ate presented.

D e t e k c e neutronů a zvláítě pak spektrometrie neutronů

nej­

s o u p r o v á d ě n y p o u z e v č i s t ý c h fyzikálních experimentech

,

a l e staly s e nezbytností v dozimetrii, technologií reaktorů a v mnoha aplikacích. Každá disciplina n e b o a p l i k a c e mají s v é požadavky a dosud

neexistuje detektor nebo spektrometr,kte­

rý by v š e s t r a n n ě v y h o v o v a l . Mnohé spektrometry j s o u

smě­

rově z á " i s l é , mají malou účinnost, v y ž a d u j í náročnou elek troníku a pod. Prakticky každá v ý z n a č n á přednost je p e n z o v á n a stejně z á v a ž n ý m

kom­

nedostatkem,

V předkládaném příspěvku obre time pozornost ke scintilátoru

Lil(Eu), který j e detektorem neutronů a za určitých pod­

mínek může sloužit jako spektrometr rychlých neutronů. P r o

- 99 -

v y t v o ř e n í u c e l e n é p ř e d s t a v y o m o ž n o s t e c h d a n ý c h použitím Lil(Eu) u v e d e m e v l a s t n o s t i o v ě ř e n é n a v ý r o b c í c h T E S L A VÓPJT а к nim připojíme z l i t e r a t u r y p ř e v z a t ý p o p i s

-

závaž­

n ý c h vlastnr.^tí, k t e r é j s m e p r o n e d o s t a t e č n é t e c h n i c k é

vy­

b a v e n í nemohli o v ě ř i t .

Vlastnosti

Ы1 (Eu) Li T (Eu) j e z a l o ž e n a na

Detekce neulronu pomocí 6

I i (n,T)

4

reakci

He + Q ,

k d e Q = 4 , 7 8 6 MeV. Z t o h o j e z ř e j m é , ž e ú č i n n o s t

detekce

n e u t r o n ů j e d á n a v prvním p ř i b l í ž e n í velmi j e d n o d u š e v z t a hem

4

-

[l-exp(- Z t o t . d ) ] ,

-tot kde

Zg . = m a k r o s k o p i c k ý ú č i n n ý p r ů ř e z r e a k c e m

^-tot d

totální m a k r o s k o p i c k ý ú č i n n ý

я tlouštka

průřez,

krystalu f\

Ze závislosti účinného p r ů ř e z u r e a k c e znázorněna

Li(n,T) He,

A.

Li(n,T) Н е , k t e r á j e

na o b r , 1 j e z ř e j m é , ž e ú č i n n o s t d e t e k c e

ných neutronů je a s i o 3 řády v y š š í než účinnost neutronů s e n e r g i í n a d V diferenciálním

lo

tepel­

detekce

MeV.

s p e k t r u impulsu vyvolar.y

tepelnými

neu­

t r o n y v z n i k á d o b ř e v y k r e s l e n ý pík. P r ů m ě r n é a n e j l e p š í hod­ noty r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t i o d e č t e n é z píku t e p e l n ý c h

neu­

t r o n ů p r o r ů z n é t y p y k r y s t a l ů j s o u u v e d e n y v t a b u l c e 1,

Pro srovnání 6 6 1 keV (

137

M/ATVEEV

(2) n a š e l p r o z á ř e n í у

C s ) r o z l i š e n í 14 a ž

ny r o z l i š e n í 9 a ž

15 °/o a pro t e p e l n é

l c %.

- loo

о energii

-

neutro-

Tabulka 1. Přehled průměrných a nejlepších hodnot rozlišovací schopnosti scintilátoru

Rozlišovací

Typ

6

Ul(Eu)

Rozměr [mm]

4 x 4

průměrná typ NKQ. 332

LIl(Eu).

schopnost

sondy NKG

211

[%] nejlepší typ sondy NKG 211

12,5

lo

6

2b x 2

29

lo,5

8,4

lo x 2

16,5

12,4

9

в ti II

1.0 •

0,1-

0.01 0,01

Obr. 1.

-г-

0,i

10

1.0

Z á v i s l o s t účinného p r ů ř e z u r e a k c e (Převzato z (l)).

- lo2

-

Е (MCV)

T

i(n,T) Не na energii.

Vf>lkě positivní Q r e a k c e Li(n,T) He představuje " přirozeně zabudované předpětí " proti záření f . Světelné v ý t ě ž k y v y ­ volané Oř částicí a tritonem jsou v š a k nižší než v ý t ě ž k y e lektronů, e proto poloha píku tepolnv -h neutronů neodpoví dá energii 4,736 MeV v energetické škále pro z á ř e n í f , nýbrž energii nižší. P r o posouzení této vlastnosti j e defino­ ván parametr nazvaný ekvivalent f , který p ř e d s t a v u j e ener­ gii záření у , j e ž vyvolá impuls stejné velikosti j a k o obě io­ nizující č á s t i c e z r e a k c e Li(n,T) Не při záchytu tepelného neutronu. Ekvivalent J pro scintilátory vyrobené VÚPJT byl změřen 4,15 MeV (LRD) a 4,3 a ž 4,6 MeV (VÚPJT). Vezme-li s e v úvahu průměrná rozlišovací schopnost, potom j e zřej mé, ž e při detekci neutronů lze amplitudově oddi s krimi no vbt záření у zhruba do energie 4 MeV.

Kryfetaly Lil(Eu) jsou b e z b a r v é a p r ů z r a č n é . J s o u velmi h y droskopické a při nedokonalém zapouzdření d o c h á z í к jejich zežloutnutí. Musí být skladovány v temnu, nebot vlivem den­ ního světla dochází к jejich zabarvování (obvykle do r ů ž o ­ vá). Světelný výtěžek činí zhruba 2o a ž 3o % s v ě t e l n é h o vý­ těžku Nal(Tl), přičemž maximun: spektra luminiscence j e v oblasti 463 nm (2) a ž 475 nm (j). Tabulka 2 uvádí relativní luminiscenční účinnost několika vzorků vyrobených VUPJT pro záření f a pro pomalé neutrony. Relativní luíniniscenč ní účinnost pro záření f byla měřena v e srovnání s e stan­ dardním scintilátorem Nal(Tl) 0 4o x 4o mm a relativní lumi niscenční účinnost pro pomalé neutrony v e srovnání s Ы-sklem NE 9o5 firmy Nuclear Enterprises.

Doba doscitu krystalů Líl(Eu) je zhruba 1,2/us (3) a ž 1,4/us (2), Díky dlouhé době dosvitu má při měření s p e k t e r neutro­ nů význačnou roli integrální četnost registrovaná Li I (Eu) de­ tektorem. Při velkých in.egrálních četnostech je příspěvek náhodných koincidencí impulsů od záření f a tepelných neu­ tronů srovnatelný s příspěvkem od rychlých neutronu nebo i

- lo3 -

Tabulka 2 .

Relativní luminiscenční účinnost několika v z o r k ů

Lil(Eu) pro z á ř e n í

RLÚy R o z m ě r scintilaloru [mm]

L"%]

a pomalé neutrony.

RLÚ n

Na I (Ti)

M - s k l o N e 9o5

0Г 4 o x ^o mm loo %

0 25 x 12,5 mm loo %

4 x 4

18

8oo

lo x 2

22

looo

25 x 2

3o

14 o o

25 x 5

28

14oo

25 x

26

looo

Jo

[%]

160

120

во

•О

50

100

150 TEPLOTA KRYSTALU

Obr. 2,

200

250

300

(4)

Teplotní z á v i s l o s t v ý š k y pulsů o d neutronů 2,65 MeV (horní křivka) a od neutronů tepelných (spodní křivka). Krystal HARSHAW, 0 1,5 in. x o,o8 in. ; 95,6 % 6 U , (Převzato z (4)), o,o5 mol.% Eu,

- lo5

-

větší (účinnost detekce rychlých neutronů je nízká, jak v y ­ plývalo z obr. l). Např. MATVEEV (2) doporučuje nepřekra 4 1 čovat četnost l o imp.s" . Při aplikacích je tedy nezbytné v o ­ lit kompromis mezi účinností, t j . velikostí scintilátoru, a č e t ­ ností, kterou je r, ožne zpracovat b e z zkreslení. Na obr, 2 je uvedena teplotní závislost výšky pulsů od n e u ­ tronů s energií 2,65 MeV a od neutronů tepelných. Teplotní závislost poměru Ey /Q, kde Ev je energie záření у , při jehož detekci získáme impulsy o stejné amplitudě jako při d e ­ tekci neutronů tepelných, je uvedena na obr. 3. Z uvedených závislostí vyplývá, ž e Lil(Eu) vykazuje optimální vlastnosti při teplotě kapalného dusíku. Při této teplotě s e zmenšuje roz­ díl mezi světelnými výtěžky částic Of n tritonů, nebot světel­ ný výtěžek pro částice O s klesající teplotou vzrůstá rych­ leji. Zmenšení tohoto rozdílu s e příznivě projeví v e zlepšení rozlišovací schopnosti - zmizí rozštěpení píku zapříčiněné právě různými světelnými výtěžky pro částice O a tritony. Pík na obr, 4 od 14,8 MeV neutronů, změřený na neutronovém ge­ nerátoru v LRD ČSAV s krystalem Lil(Eu) 0 25 mm x l o mm (VÚPJT,Tesla) za normální teploty vykazuje zřetelné rozště pění. Ochlazením na teplotu kapalného dusíku rozštípení pí­ ku vymizí, což je demostrováno na obr. 5.

Bereme-li rozlišení z hlediska energie neutronů, t.j, nula je tlána polohou píku tepelných neutronů, tak ze spektra impul­ sů, jehož část je uvedena na obr. 4, dostaneme pří normál­ ní teplotě rozlišení 2 3 % pro 14,8 MeV neutrony, kdežto ze spektra uvedeném na ctor, 5 je totéž rozlišení při teplotě ka­ palného dusíku J8 % pro 14,3 MeV neutrony. Spektrum impul­ sů na obr. 4 nemohlo být uvedeno úplně podobně jako na obr. 5 vzhledem к velkým příspěvkům rozptýlených neutronů zapříčiněných omezeným prostorem kolem generátoru v LRD,

- lo6 -

Q

o.t

*,»•

Obr. 3.

Teplotní závislost poměru E v /Q. Krystal HARSHAW, 0 1,5 i a x 0,08 in,; 95,6 % Li, (Převzato z (4)), o,o5 mol.% Eu,

- lo7 -

то*

ю£ в о ю •

200

Obr, 4,

*00

300

500

700

Pík 14,8 MeV n e u t r o n ů při normální teplotě Lil(Eu), Krystal T e s l a - V Ú P J T , 0 25 mm x l o mm; 9 o , 9 % 6 L1.

-

lo8 -

Následující obr. 6 uvádí teplotní závislost pološířky a rozli­ šení píku neutronů o energii 2,65 MeV. Z dosud uvedenýcii skutečností vyplývají pro použití Lil(Eu) jako spektrometru tato omezení: - rozumné rozlišení je možné dosáhnout jen při teplotě

ka­

palného dusíku, - díky dlouhé době dosvitu je max. integrální četnost, při níž ješté nedochází ke zkreslení spektra l o imp.s" , - spodní hranice měřeného spektra je dána pravým okrajem píku tepelných neutronů, t.j. zhruba 1 MeV; pod touto hra­ nicí není možné neutrony energeticky rozlišit.

Horní energetické omezení měřeného spektra je dáno konku­ renčními jadernými reakcemi к reakci Li(n,T)4He ( 5 ) : 6

Li(n,d n) 4 He 6 Li(n,p) 6 He 6 Li(n,d) 5 He

Q - - 1,471 MeV Q - - 2,733 a ž - 2 , 9 MeV Q - - 2,48 MeV

A b y produkty těchto reakcí měly stejnou energii jako pro­ dukty reakce Li(n,T) Не, musí mít neutrony energii větší než 7 MeV ( t j . l Q k o n k u r e n c n í reakce!+Q(n,T) X Pružný rozptyl neutronů na jádrech "Li s e uplatní od energií v y š š í c h než l o MeV, nebot maximální energie odraženého jádra Li je rovna o,49 E , kde E n je energie neutronu.

Závěr Shmeme-li vlastnosti Lil(Eu) j.\ko spektrometru neutronů, mů­ žeme konstatovat, že jeho předností je směrová nezávislost, poměrně značná účinnost a potřeba jednoduché elektroniky. Nevýhody představuje možnost měření v omezeném e n e r g e -

lo9 -

1000

100

'•л-и%

л 10 » »

•-W юоо

500

Obr. 5.

P u l s n í spektrum 14,3 MeV neutronů z m ě ř e n é při teplotě kapalného d u s í k u Krystal HARSHAW, 0 3o x 3 mm, 96 % 6 Li. ( P ř e v z t a o z (3)).

-

llo

Lil(Eu)

\50 i-

I

L

К» 20

50

Ню

«О

2&Г

250

300

TEPLOTA KRYSTALU CK)

Obr. 6.

Z á v i s l o s t pološířky a rozlišení píku 2,65 MeV neutronu na teplotě. Krystal H A R S a V - V , fg 1,5 u\ x 0,08 in.; 9 5 , 6 % 6 Ы, (Převzato z (4)), o,o5 mol.% Eu.

111

tickém intervalu, dlouhá doba dosvitu, z ní vyplývající ome z e n í četnosti a příliš v e l k á citl : vost к pomalým neutronům Omezení četnosti v y n u c u j e použití stínění krystalu pro z á ř e ­ ní у

, ale tím s e o p ě t z v y š u j o p ř í s p ě v e k rozptýlených porm-

l ý c h neutronů. Stejný efekt má i c h l a d í c í zařízení.

P ř e s t o ž e má

Lil(Eu) j a k o spektrometr z n a č n ý počet nevýhod,

objevují s e v literatuře p o p i s y spektrometru, jejichž detektor j e právě c h l a z e n ý

LiI(Eu) (3, 6, 7). Tyto a p l i k a c e zdůrazňu­

jí j e h o značnou účinnost.

Více než použití v e spektrometrii j e r o z š í ř e n ě j š í použití

Lil

(Eu) jako detektc ru pomalých neutronů, nebot krystal s v y s o ­ kým obohacením

b

Li j e pro tepelné neutrony prakticky

propustný. Tato v l a s t n o s t je s v ý h o d o u užívána v typech moderačních detektorů, zvláště pak v vých

různých

Bonnero

-

sférách. J e nutné přiznat, ž e v těchto a p l i k a c í c h za­

čínají nene

ne­

Lil(Eu) ú s p ě š n ě konkurovat proporcionální p o č í t a č e plJ

He,

Na z á v ě r s e zmíníme o j e d n é zajímavé aplikaci u v e d e n é práci (8). Lil(Eu) v ý r o b c e HARSHAW) s obohacením

6

Li

v na

95,62 % o rozměrech 0 4 mru x 4 mm byl umístěn na ohebném světlovodiči dlouhém 168 cm 0 6,35 mm (přesná optická vlák­ na o 0 o,o762 mm, index lomu vnitřku vlákna 1,62 a pláště vlákna 1,52). Pomocí takto u z p ů s o b e n é h o

1Л1(Еи) detektoru

bylo o v ě ř o v á n o prostorové r o z l o ž e n í hustoty toku tepelných neutronů v okolí zdroje neutronů v e vodní lázni. S h o d a

s

měřením téhož rozložení pomocí i n d i o v ý c h fólií byla výborná - v mezích chyb. P o n ě k u d horší s h o d a byla n a l e z e n a

při

měření rozložení hustoty toku neutronů nadkadmiových

v

blízkosti zdroje, kde s e z á r o v e ň v y s k y t l y potíže s příliš vel­ kou četností od záření у

.

- 112 -

1000

2 X

5

••ч

Q

О 500

->v\

.и

/ í

-*/<йГ 50

150

—»

Obr, 7,

v^

200

250

КЛЛ/ÁL

Změna polohy píku tepelných neutronu s teplotou. Krystal Tesla-VÚPJT, 0 25 x l o mm, 9o,9 % 6 Li. 1) p í k : 2o°C; 2) pík: -6o°C -tž -8o°C; 3) pík: teplota kapalného dusíku.

- 113 -

LITERATURA : (1)

H U G H E S , D.J.; S C H W A R T Z , R.B.: N e u t r o n C r o s s S e c ­ tion. U . S . G o v e r n m e n t P r i n t i n g Office, W a s j i n g t o n 2 5 , D.C., J u l y 1, 1 9 5 8 , p. 8 6 .

(2)

ř A T V Ě J E V , V.V.; P A N O V A , V.P.; R A S S KAZICHINA, P . P . ; SOKOLOV, A . D . : N e u t r o n D o s i m e t r y - P r o c e e d i n g s of л s y m p o s i u m , Harwell, l o - 1 4 D e c e m b e r 1 9 6 2 , Vol. 1, p . 4 5 5 , I A E A , Vienna 1 9 6 3 .

(3)

MURRAY, R.B.

(4)

E A T O N , J.R.; W A L K E R , J.: (1964).

(5)

K U N Z , W.; S C H I N T L M E I S T E R , J.: T a b e l l e n d e r A t o m k e r n e . T e i l II: K e r n r e a k t i o n e n ,

(6)

JOHNSON, D.R.; T H O R N G A T E , J.H.; P E R D U E , P . T . : Nucl. I n s t r . M e t h . , 7 5 , 6 1 - 6 5 (1969L

(7)

P A V L O V S K A J A , T . F . ; LJALIN, J e . O . ; VOROBĚV, J u . A . : Pribory i technika eksperimenta,(l), 9o 91 ( l 9 7 o ) .

(8)

NGUYEN, D.M.; B E N N E T , R.G.: 2 8 4 - 2 9 1 (1972).

NucL.Instr.,2^ 2 3 7 - 2 4 8 (1958).

- 114

Proc.Phys.Soc„8_3,

-

3ol-9

NucLTechnology,

1±,

SOUČASNOST

A

PERSPEKTIVA

V ZAJIŠŤOVÁNI' INFORMAČNÍ' PŘÍPRAVY RÁMCI

PRESENT FOR

AND

RESEARCH

Č S . JADERNÉHO

ÚKOLU

V

PROGRAMU.

PROSPECTIVE INFORMATION A N D DEVELOPMENT

CHOSLOVAK NUCLEAR

RVT

ACTIVITIES

WITHIN THE

CZE-

PROGRAM.

L. š á c h a Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é techniky T E S L A , P ř e m y š l e n í Reťerát pojednává o s o u č a s n é m z p ů s o b u informační přípravy úkolů r o z v o j e v ě d y a techniky v e VÚPJT-Tesla a u v á d í ny­ nější i perspektivní možnosti pro informační činnosti v r á m ­ ci č s . j a d e r n é h o programu.

MĚŘIČ RADIOCHROMATOGRAMU RADIOCHROMATOGRAM K. Broj,

Z. Tůma,

SCANNER

P, TemmJ,

Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é techniky

NRB 9 o l . NRB

9ol,

J. Smola T E S L A , F.'emysleni,

V l a s t n o s i přístroje, použití a obsluha s e zaměřením

na

vy­

h o d n o c o v á n í p l o š n ý c h radiogramů. Stručný popis provedení přístroje a hlavní t e c h n i c k é

- 115 -

údaje.

P Ř E N O S N Á S P E K r R O M E T R I C K Á JEDNOTKA. PORTAEÍLE S P F C T R O M E T R I C UNIT

P. Jursa

O. N o v á k o v á

NZG

NZG2ol. 2ol .

V. S l e z á k

T E S L A - Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y , P ř e m y š l e n í .

SOUHRN : V referátu s e popisují v l a s t n o s t i , p a r a m e t r y a m o ž n o s t i p o u ­ žití p ř e n o s n é s p e k t r o m e t r i c k é j e d n o t k y N Z G 2 o l . R o v n ě ž jsou uvedeny některé výsledky maření parametrů přenosného za­ ř í z e n í v e s r o v n á n í s v ý s l e d k y d o s a ž e n ý m i na l a b o r a t o r n í c h s o u p r a v á c h . J e u v e d e n o s r o v n á n í s některými zahraničními p ř e n o s n ý m i přístroji.

SUMMARY : Thr- p r o p e r t i e s , p a r a m e t e r s a n d a p p l i c a t i o n p o s s i b i l i t i e s of the p o r t a b l e s p e c t r o m e t r i c unit N Z G 2 o l a r e d e s c r i b e d . S o m e me­ a s u r e m e n t r e s u l t s of the p a r a m e t e r s of t h e p o r t a b l e device a r e c o m p a r e d with the r e s u l t s o b t a i n e d with l a b o r a t o r y u n i t s . A c o m p a r i s o n with s o w foreign p o r t a b l e i n s t r u m e n t s i s p r e ­ sented.

Ř a d u p r a c í na v ý z k u m n ý c h , l é k a ř s k ý c h n e b o

průmyslových

p r a c o v i š t í c h -i d n e s l z e již velmi t ě ž k o p ř e d s t a v i t b u z

ra­

d i o m e t r i c k ý c h metod v y u ž í v a j í c í c h ionizující z á ř e n í . T y t o m e ­ tody umožňují ř e š i t problémy, k t e r é n e b y l o m o ž n o

objasnit

nebo řešit dříve používanými z p ů s o b y řešení. R o z m a c h v y u ž í v á n í radiometri ; k ý c h m e t o d p ů s o b í n a r o z v o j

detekčních

j e d n o t e k a v y h o d n o c o v a c í c h přístrojů. Jejich r o z v o j v š a k ce

ve úz­

s o u v i s í s r o z v o j e m j i n ý c h o b o r ů t e c h n i k y j a k o i e elektro­

nika, chomie, v a k u o v á technika a pod.

- 117 -

v% iw,1

и хз о

-

1 ТА

-

Rozmanitost používání radiometrických metod v rozličných podmínkách a prostředí vytváří specifické požadavky jak na detekční jednotky tak na vyhodnocovaví zařízení. V mnoha oborech, kde je využíváno ionizující záření s e již dlouho ob­ jevují požadavky na měřící zařízení dobře přenosné, o malé hmotnosti, kompaktní, snadno ovladatelné a odolné, n e z á v i s ­ lé na napájecí síti, ale dostatečně přesné, s parametry srov­ natelnými s laboratorním měřícím zařízením, napájeným ze sítě. Je kladen důraz na takové vlastnosti jako je dlouhodobá sta­ bilita zařízení, malá teplotní závislost, dobrá energetická roz­ lišovací schopnost, amplitudová a četnostní nepřetižitelnost. Ze řízení, která v menší požadavky s e ve světě posud potřeba takových nebo uživatelé potřebné

či větší míře splňují v ý š e uvedené vyrábí celá řada. V ČSSR byla do­ přístrojů kryla v malé míře dovozem zařízení různě improvizovali.

V nejbližších letech bude tato mezera v sortimentu přístrojů pro jadernou techniku vyplněna výrobou přenosné spektro metrické jednotky NZG 2 o l , jejíž vývoj v našem ústavu byl v roce 1976 ukončen.

Použití Spektrometrická jednotka NZG 2 o l je přenosná jed no kanálo­ vá vyhodnocovací jednotka, napájená z e sítě nebo z bateri­ ového zdrcje, která po připojení vhodné detekční jednotky umožní kvalitativní i kvantitativní měření různýcli druhů ionizu­ jícího záření.

Obvodové uspořádání spektrometrické jednotky i volba roz sáhů ovládacích prvků předurčuje spektrometríckou jednotku NZG 2 o l к použití především s e scintilačními detekčními jed­ notkami.

- 11$ -

Tabulka

1.

Možnosti využití spektrometrie ké jednotky N Z G 2 o l .

3

a

a

té

Scintilační detekční jednotka NKG 331

VyhodnoDetekční covací jednotka S ondal Detekční 0 S A D 12 S A D 15 С H P P 35 N Z S A K 15 SKG 4 3KJ 21 S K J 31 •5 S K X 11 S K X 11 .• S K X 11 S K X 11 0 S K X 12 S K X 12 r S K X 12 с S K X 12 0 SKN 6 w S N D 31 S>JD 21 5Я

jednotka Scinttlátor jetí>-otka s tescintem Typ N K G 3o2 U 0 3 - scint. Z n S ( i g ) 0 2 5 m m U 0 3 - ple3t.scint.+ZnS(Ag) 0 2 5 m m U 0 3 - p l c s t s c i n t . 0 2 5 x o,7mm 1Ю13- plast.scint.+Zn3(Ag) 0 8 o m m U 0 3 - C s J ( N a ) 0 2 5 x 25mm U O l - CsJ(Tl) 0 2 x 4mm UOl - A n l m c s n 0 2 x 4mm U02 - NaJ(Tl)016xlmm, AI okénko U 0 3 - N a j ( T l ) 0 2 5 x l m m , AI okénko U 0 1 2 - N'aJ(Tl)0 lfix2mm, M o k ó n k o U 1 3 - NaJ(Tl) 0 2 5 x 2 mm, Л1 o k é n k o U02 - N a J ( T l ) 0 1 6 x l m m , Be okénko U 0 3 - NaJ(Tl)025xlmm, Be okénko U 1 2 - Naj(Tl) 0 1 6 x 2 mm, B e o k é n k o U 1 3 - Na J (Ti) 0 2 5x2 mm. B e o k é n k o U 0 5 - LU (Ti) 0 2 5x5 mm U 0 3 - Z n S ( A g ) + S r n é = -i l ° B 0 2 5 mm U 0 3 - Z nS ( A g ) + P a r a f í n 0 2 5mm

Sestava

-

Použití

Spektrometr - z á ř e n í gama Radiometr — zářenf sama

Radiometr - záření alia Radiometr — zářenf alfa, beta Radiometr - zAření beta Měřič zamoření ploch - záření alfa, beta Radiometr s j e h l o v ý m detek. - záření gama Radiometr (spektrometr) — zářenf gama Radiometr s jehlovým detek. - záření gama Radiometr s jehlovým detek. - záření beta Radiometr (spektrometr) - zářen; X Radiometr (spektrometr) - zářenf X Radiometr (spektrometr) - záření X Radiometr (spektror.-etr) - zářenf X Radiometr (spektrometr) - záření X Radiometr (spektrometr) - záření X Radiometr - det,pomalých neutronů Radiometr - det.pomalých neutronu Radiometr - det, pomalých neutronů

V základní sestavě bude spektrometrieká jednotka NZG 2 o l dodávána s napáječe NBK 2o3 pro napájení z e sítě (obr.l). К této sestavě l z e připojovat v š e c h n y scintilační detekční jednotky vyráběné v e a používající t.XV. jedno Silo v*.' napájení, V sestavě s těmito detekčními jednotkami můi.e spektrometrie ká jednotka NZG 2 o l velmi dob­ ře nahradit řadu stávajících, dnes již zastaralých laborator­ ních souprav např. NZQ 714, 717 při několikanásobném zmen­ šení hmotnosti) rozměru, odběru z e sítě a zlepšení řady p a ­ rametru. V prosto-u skříně spektrometrické jednotky NZG 2 o l je v y ­ hrazen prostor pro zabudování bateriového napájecího zdro­ je, který je sestaven z e dvou olověných těsných akumuláto­ rů DRYPIT PC 3F x 55 fy. Sonnenschein, tento zdroj n e b u ­ de pro nedostatek devizových prostředků s přístrojem dodá­ ván. Pokud si zákazník akumulátory z vlastních devizových prostředků zajistí, získá po jejich zabudování spektrometriokou jednotku NZG 2 o l nezávislou na napájecí síti. Nabíjení akumulátorů je zajištěno automatickým procesem po připoje­ ní napáječe NBK 2оЗ к jednotce NZG 2 o l . Prostřednictvím konektoru pro připojení napáječe NBK 2o3 lze spektr o met rickou jednotku napájet i z vnějšího bateriového zdroje, např. autobaterie nebo palubní sítě různých dopravních prostředků.

Při provozi spektrometrické jednotky NZG 2 o l nezávislé na napájecí síti, tzn. pří napájeni z vestavěných akumulátorů l z e к ní připojovat pouze detekční jednotky NKQ 331 s pří­ slušnou paletou scintilátorů uvedených V tabulce 1, nebo detekční jednotku NKG 3o2, Tyto jednotky mají snížený prou­ dový odběr děliče fotonásobiče, 5 toito detekční jednotkou lze spektrometriekou soupravu použít např. к vyhledávání atmořených ploch a předmětů, hledání zavlečené aktivity а к

- 121 -

KZ] I — 1 I I

го £

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

ODDĚLENÍ SIGNÁLU LINEÁRNÍ ZESIL. IMPULZU AMPLITUDOVÝ ANALÝZ. IMPULZU ČÍTAČ IMPULZU DISPLEJ ELEKTRONICKÉ STOPKY MĚŘIČ ČETNOSTI IMPULZU ZESILOVAČ PRO ZAPISOVAČ ZDROJ VN ZDROJ NN JISTÍCÍ OBVOD BATERIE B/.TERIOVÝ NAPÁJECÍ OBVOD AUTOMATIKA NAPOJENÍ ŘÍDÍCÍ JEDNOTKA ZDROJ ČAS. IMPULZfi ZDROJ 180 V ZDROJ 5 V DETEKČNÍ JEDNOTKA NABÍJEČ A SÍŤOVÝ ZDROJ NBK 203

С :

i9

U....J

210 V

I-—0 SO Их

2 0 . REG. ZAPISOVAČ Obr.

2

Blokové schema spektrometrické jednotky NZG 201

me'-с'if radioaktivních v z o r k ů malých rozměrů. V s e s t a v ě s p e k trometrické jednotky NZG 2 o l s d e t e k č n í jednotkou N K G 3o2 s T e s c i n t e m l z e z í s k a t p ř e n o s n ý spektrometr v h o d n ý pi»o mě­ ření energií a identifikaci z á ř i č ů gama, kontrolu č i s t o t y záři­ čů

íebo selektivní měření radioaktivních látek.

Popis Spektrometrická jednotka dosahuje z e s i l o v a č impulsů, ampli tudový a n a l y z á t o r impulsů, čitač impulsů, e l e k t r o n i c k é stop ky, měřič četnosti impulsů s v ý s t u f em pro regiárační zapi sovač,

zdroj v y s o k é h o napětí, zdroj n í z k ý c h napětí;

návaz­

nost a funkce o b v o d ů j e zřejmá z b l o k o v é h o s c h é m a t u 2, V š e c h n y o b v o d y j s o u u s p o ř á d á n y s t a v e b n i c o v ě

obr.

na

des­

kách s plošnými spoji, které j s o u opatřeny vícekolíkovými řadovými konektory a j s o u výměnné, V řadě o b v o d ů j e p o u ­ žito i n t e g r o v a n ý c h polovodičů.

Přístroj je v e s t a v e n do o c e l o v é skříně s e z v ý š e n ý m okrajem, který chrání o v l á d a c í prvky na panelu před p o š k o z e n í m . S k ř í n je z e strany panelu uzaviratelná víkem, které s e

upevňuje

čtyřmi sponami a je v y b a v e n a sklopným držadlem. Na ním pane'u (obr. 3) j s o u umístěny v š e c h n y o v l á d a c í

čel­ prvky

přístroje a to : funkční přepínač umožňující zapnutí přístroje, kontrolu napájecího zdroje, kontrolu v y s o k é h o napětí, p r o v o z a úrnorný režim zařízení, o v l á d a c í prvky pro n a s t a v e n í

ze­

sílení jemně a hrubě, o v l á d a c í prvky pro n a s t a v e n í dolní dis­ kriminační hladiny a šíře kanálu, přepínač integr. a dif. hodnocení, přepínač

vy­

r o z s a h u c i t a c e , ovládání zdroje VN, p ř e ­

pínač předvolby č a s u , přepínač r o z s a h ů měřiče č etnosti, tla­ čítka S ' A R T ,

NULA. a DISPLEJ, Dále j s o u z d e

umístěny

konektory pro připojení detekční jednotky a z a p i s o v a č e , mě­ řidlo měřiče č e t n o s t i a digitronový displej. Na boční

straně

skříně je konektor pro připojení n a p á j e č e NBK 2 o 3

nebo

externí baterie.

- 123

12

SPEKTROMETRICKA JEDNOTKA NZG

201 - P

11

DH0,1^SV ČETNOST IMP

IMP

POZORI РЯ1_ PŘIP0J0\ÁW NEBO ODPOJOVÁNI ŮET JEDNOTKY PÍISTBOJ VŽDY VYPNI '

*DHq05*1V

DISKRIMINACE

„„

.

@

© @-

START

NULA

01 SPLEJ

to

TESLA

Obr. 3 .

Spektro metrická jednotka NZG 2 o l - přední panel.

Tabulka

2.

Energetická s o z l i š o v a c í

schopnost.

DET. JEDNOTKA PLURIMAT 20

NZG 201

NKG 302-P1

8/* %

8,65%

NKG 302- P2

8,05%

8,9%

NKG 302-P3

9,1%

9,8%

Lineární zesilovač impulsů má maximální zesílení l o 2 4 , regu­ laci zesílení hrubě a jemně v poměru 1 : 256, amplitudovou přetižitelnost lepší než 2o : 1 a četnostrJ přetižitelnost do l o imp Analyzátor impulsů je schopen zpracovat signál z e zesilova­ č e v rozsahu od 15o mV do 5 V při minimální šířce kanálu 5o mV a č a s o v é rozlišovací schopnosti lepší než o,5/us. U m o žnuje jak integrální, tak diferenciální vyhodnocení signálu, nastavení úrovně diskriminačních hladin je spojité. Impulsy zpracované analyzátorem impulsů jsou vyhodnoceny jednak na citaci impulsů, jednak na měřiči četnosti.

Čitač impulsů má maximální kapacitu l o - 1 imp,časovou roz­ lišovací schopnost lepší než o,5/us a jeho stav je indikován ne digitronovém displeji. Doba chodu čítače a displeje je říze­ na přes řídící jednotku pomocí elektronických stopek s před­ volbou času l o , 2o, 5o, l o o s. Měřič četnosti impulsů je schopen měřit v intervalu l o - 3. l o bnp.s rozděleném na osm rozsahu a má č a s o v é konstanty 3, 5, 2o a 5ó s. К výstupu měřiče lze připojit registrační zapisovač 5 n»A. De­ tekční jednotky jsou napájeny ze zdroje vysokého napětí , spojitě regulovatelného v rozsahu 4oo - 2 ooo V, s max. v ý s ­ tupním proudem o,3 mA a dlouhodobou stabilitou lepší než — 4 5 . l o .Teplotní interval, v e kterém je přístroj schopen p r a co\*JitjeO - 45°C, doba chodu při napájení z vnitřního bate­ riového zdroje je při běžných provozních podmínkách 8 hodin. Hmotnost přístroje vybaveného bateriovým zdrojem je 12,5 kg, jeho rozměry jsou 36o x 28o x 31o mm. Odběr pří­ stroje z napájecího zdroje s jmenovitým napětím 12 V je cca 1 A.

Porovnání

parametrů

Z fyzikálních parametrů, které jsou zaručovány s devjkční jednotkou NKG 3o2, je třeba uvést energetický rozsah o,o25-2,5 MeV, energetickou rozlišovací schopnost pro 1 3 7 C s 8 - l o %, amplitudovou přetižitelncst 2o : 1, četnostní přetižitel -

- 126 -

NZG 201 * NKG 302 ECX 022 - 10 EGX L22 - 03

to

diskr. hloéna 1%J Obr. 4.

Diferenciální spektrum pro NZG 2 o l a NKG 3o2.

Cs

NZG 312Т + NKG3Q2

I

EG 3 EGX 022-Ю

Í;

EGX 022-03

го 03

70 в0 diskr. hladina Obr. 5.

Diferenciální spektrum pro NZG 312 T

NKG Зо2,

90 1%)

137C<

tv-at do l o imp.min" . Při využití možností přístroje lze roz­ šířit energetický rozsah a ž к hranici šumu scintilačního de­ tektoru, která s e u kvalitních detektorů pohybuje okolo 2 keV. Ma tabulce 2 l z e vidět srovnání energeticko rozlišovací schop­ nosti měřené s detekční jednotkou NKG 3o2 mnohokanálo — vým analyzátorem Intertechnique Plurimat N a spektrometriokou jednotkou NZG 2 o l . Z tabulky vyplývá, ž e spektrometrická jednotka nijak podstatné nezhoršuje energetickou r o z ­ lišovací schopnost detekční jednotky.

Na obr. 4 je vidět vliv četností impulsů na tvar diferenciál­ ního spektra pro spektrometrickou jednotku NZG 2 o l s d e ­ tekční jednotkou NKG 3o2. Jednotlivé křivky byly získány použitím zářičů " ' C s o různé aktivitě v konstantní geomet­ rii. Pro srovnání byl sledován tentýž vliv četnosti impulzů na tvar diferenciálního spektra pro spektrometrickou soupra­ vu NZG 312 T s toutéž detekční jednotkou (obr. 5). Spektra jsou v obou případech normována na maximum četnosti f o to­ piku a srovnání je pro spektrometrickou jednotku NZG 2 o l velmi příznivé. Schpnost amplitudově zpracovat impulsy v širokém dynamickém rozsahu ukazuje obr. 6, kde je s l e d o ­ ván vliv energie na změnu výšky impulsu. Je sledována po­ loha maxima četnosti fotopíku Am za přítomnosti ° C o a Z výsledku měření je vidět, ž e poloha maxima č e t ­ nosti fotopíku -"тЧт není přítomnosti v y š š í c h energií kvant ytuB ovlivňována.

Úroveň energetického prahu byla ověřována pomocí X-záření ze zdroje P e (5,9 keV). Jak je vidět z obr. 7, je tato energie poměrně dobře odlišována od šumu za předpokladu nezvýšeného pozadí. Srovnání spektrometricke jednotky NZG 2 o l s e zahraničními zařízeními obdobného charakteru sériově vy­ ráběnými, jako např. spektrometr NE 5 o l 3 fy. Nuclear En terpriesses rychází příznivě pokud s e týče univerzálnosti přístroje, množství připojitelných detekčních jednotek, řady fyzikálních parametrů nebo dlouhodobé stability.

- 129 -

2UAm , J37ci

u o

2U

Am

diskr. hladina

Obr. 6.

Vliv energetických změn na výšku impulsu.

'

60

Co

l*L/

NZG 20UNKQ 332 + SKX 12U13

I $

в

Л

»—^—^—*•***

10

Obr. 7.

-i

20

1—

30

9

—i

i.0

pozadí

V

1—

50

Ověření energetického prahu.

- 131 -

60

-г70

80 90 dfskr hladina l % J — * •

К přednostem spektrometrieké jednotky NZG 2 o l , patří s p o ­ jité ovládání úrovní analyzátoru impulsů, umožňující velmi přesné nastavení měřených úrovní, spojité nastavení vysoké­ ho napětí, možnost připojení zapisovače а poměrně vysoká č a s o v á rozlišovací schopnost většiny obvodů. Dále k nim patří řada pomocných obvodů, které příznivě ovlivňují pro­ voz a obsluhu. Je to automatické přepínání provozu z b a t e ­ rie na sír a naopak, automatické nabíjení vestavěné baterie, proudově bezpečný a zkratuvzdorný zdroj vysokého napětí, možnost volby úsporného provozu při napájení z bateriového zdroje a další. Spektrometrickou jednotku NZG 2 o l lze tedy vzhledem k do­ sahovaným parametrům, počtu a rozsahu ovládacích prvků i množství připojitelných detekčních jednotek označit jako uni­ verzální měřicí soupravu.

- 132

MĚŘIČE IONIZAČNÍCH PROUDU MEASUREMENT OF IONIZATION CURRENTS

J. Kula F. Hutyra TESLA - Výzkumný ústav přístrojů jaderné techniky, Přemyšlení

SOUHRN: Principy a zásady při řešení elektrometrickych zesilovačů pro maření ionizačních proudu. Zdrojem tohoto proudu je ozářená ionizační komora (ze stavebnicové řady komor, vyráběných ve VÚPJT). Konstrukční řešení elektrometru s přihlédnutím ke kon­ strukčnímu provedení používaných ionizačních komor. Elektrická řešení elektrometrů z hlediska požadavku velkého vstupního odporu a z hlediska zajištění ochrany vstupního ob­ vodu. Různá technologická provedení elektrometru s maximálním využ;:'-. nejmodernější tuzemské součástkové základny. Zhodno­ cení jednotlivých provedení elektrometrů na základě měření j e ­ jich základních parametru. Popis návrhu dynamického elektrometru pro měření ionizačních proudů ve spojení s ionizační komorou, a to řádu lo~ A,^ s možnou rozlišitelnost/ až l o - 1 5 A . Stručný popis uspořádání měřicí hlavice RJJ 2 o l - 2 o 5 , kde je použit tento dynamický elek­ trometr. Tento je však upravený z hlediska požadavku na maxi­ mální citlivost, vzhledem к předpokládanému použití měřicí hla­ vice v měřiči plošné hmotnosti RZP 2 o 2 .

- 133 -

SUMMARY : Design pronciples of electrometric amplifiers for ionization current measurements. A n irtadiated ionization chamber ( of the s e r i e s of chamber assemblies manufactured in VÚPJT ) s e r v e s a s the s o u r c e of the ionization c u r r e n t T h e electro­ meter construction design respecting the construction of the ionization chambers employed. T h e electrical design of electrometers with regard to the r e ­ quirement of great input r e s i s t a n c e a n d of the protection of the input circuit. Various technological electrometer d e s i g n s with extensive u s e of a d v a n c e d part b a s e of Czechoslovak provenience. Evalu­ ation of ihe individual electrometer models b a s e d on the me­ asurement of their b a s i c properties. Description of the design of a dynamic electrometer in c o n ­ nection with a ionization chamber for the measurement of ionization currents in the order of l o " 1 - ' A. with a resoluti on of l o A . A brief description of the measuring head RJJ 2 o l - 2o5 w h e r e this dynamic electrometer is u s e d . a d a p ted however with regard to the requirement of max. sensiti­ vity in view of the intended u s e of the measuring head in the s q u a r e weight gauge RZP 2o2.

Elektrometrie tvoří s o u č á s t mčřicí techniky, která s e zabývá měřením prahových hodnot napětí a proudu, a to s s . nebo pomalu s e měnících na zdrojích o vysokém vnitřním odporu řádu l o v? a více, (jako příklad zdrojů lze uvést ionizační komoru, čidlo hmotového spektrometru a pod,). Ne vždy lze j e d n o z n a č n ě rozhodnout, zda jde o napětový nebo proudový zdroj, proto definujeme elektrometr jako přístroj indikující s s .

-

134

-

nebo pomalu s e měnící výkony P x , odčerpané z e zdrojů

o

vysokém vnitřním odporu Rj.

Na elektrometry jsou kladeny následující požadavky : 1)

Vysoká proudová rozlišovací schopnost, t.j. možnost mě­ ření hodnot blížící s e teoretické hranici citlivosti (teore­ tická hranice citlivosti výkonu je l o W).

2)

Výstupní signál musí sledovat vstupní buá lineárně a ne­ bo podle definované funkce (např. logaritmické).

3)

Protože elektrometr je zařízení, které měří proud nepří­ mo (jde o měření úbytku napětí na vysokoohmovém

od­

poru) požaduje s e pro zachování v y s o k é citlivosti a přes­ nosti měřeny aby vstupní odpor elektrometru byl minimál­ ně o dva řády v y š š í než vnitřní odpor měřeného zdroje Rj.

4)

Při zachování v y s o k é proudové rozlišovací schopnosti a vysokého vstupního odporu je nutno dosáhnout i co nejkratší odezvy.

Přesnost měření při indikaci prahových výkonů je dána zásadě tím, do jaké míry s e uplatní následující chyby : a) b) c)

v

chyba způsobena nestabilitou nuly chyba způsobená změnou přenosové funkce zesilovače ostatní chyby (např, dlouhodobá a teplotní stabilita v y sokoohmových odporů, chyba převodů u číslicových vý­ stupů a pod.).

Chyby ovlivňující přesnost měřeni jsou závislé na řade ru­ šivých jevů, jako např, šumu l/f vstupního elektrometrického prvku, na změnách napájecího napětí a na rušivých vněj­ ších elmag, polích. Uvedené příčiny chyb lze minimalizovat výběrem součástek a vhodným obvodovým a konstrukčním řešením.

- 135 -

Elektrometrický zesilovač představuje záHadní část

měřicí

soupravy určené к měření výkonu m zdrojích s vysokým vnitřním odporem. Na něj může pro vyhodnocení navazovat: analogový displej a nebo registrační přístroj převodník A/O S číslicovým displejem.

Z hlediska požadavků velkého vstupního odporu e. citlivosti lze elektromagnetický zesilovač řešit : a)

s tranzistory řízenými polem typu JFET pro vstupní o d ­ por přístroje max. l o O s rozlišitelným výkonem (pro přesnost na 1 %) P x - l o " y W. Tyto tranzistory nej­ sou však v e výrobním programu. n.p. Tesla ;

b)

s tranzistory MOSPET pro vstupní odpor max. l o Q s rozlišitelným výkonem P x . - ló" ° W, Použití je omeze­ no výší nestability nuly a hysterezí parametrů tranzisto­ rů. Nutnost řešit ochranu vstupu pro určité aplikace (di­ odou, PN přechodem tranzistoru);

c)

s varikapovými mosty na vstupu pro vstupní odpor max. lo 3 Q s rozlišitelným výkonem P x . • l o °W;

d)

s vibračním kondenzátorem pro vstupní odpor l o * 5 Q s rozlišitelným výkonem P» . • l o 21 W. Na nestabilitu •*ТП1П

má rozhodující vliv časová stálost kontaktního potenciálu. Pro průmyslové aplikace radionuklidových přístrojů byly v Tesle VÓPJT vyřešeny elektrometrické zesilovače v e dvou základních provedeních.

Pro mehě náročné aplikace především z hlediska dlouhodo­ bé č a s o v é stability byl navržen elektrometrický zesilovač s vybranou dvojicí MOSFE tranzistorů KF 52o a s integro\e>ným operačním zesilovačem MAA 5o2 (později MAA 725)s možností plynulé regulace vstupní citlivosti (změna zesílení).

136 -

P r o n á r o č n ě j š í aplikace, jak z hlediska (měření p r o u d u ř a d u

citlivosti

•= r o z l i š e n í m v ř á d u l o ~

A.) ,

tak z h l e d i s k a d l o u h o d o b o č a s o v é stability, byl ř e š e n

clok-

tromotrický z e s i l o v a č

Ln" ' / \

proudové

s využitím v i b r a č n í h o k o n d e n z á t o r u č-á.

v ý r o b y (Vi\ l ) .

Z v l á š t n o s t í tohoto VK jo p o u ž i t í a k u s t i c k é v a z b y mezi cím měničem a v l a s t n í m

<ř

K, B u d i c í měnič v y t v o ř í

budi­

pohybem

Í V Ó m e m b r á n y v e v a z e b n í m p r o s t o r u a k u s t i c k ý tlak,

který

z p ů s o b í kmitaní m e m b r á n y t v o ř í c í p o h y b l i v o u e l e k t r o d u

VK,

К'ni toč et mombrďuy k o n d e n z á t o r u j e přitom s h o d n ý s

kmitoč­

tem, který o d p o v í d á zm náit\ t l a k u v e v a z e b n í m p r o s t o r u při použití e l e k t r o a k u s t i c k é h o

m ě n i č e , j e r o v e n kmitočtu

a bu­

d i c í h o p r o u d u (nebo napětí).

Hlavní

t e c h n i c k é

p a r a m e t r y

I z o l í i č n ' o d p o r v y s o k o o l imové klidov.i

elektrody

kapacita

VК 1 :

>lo15 0 3 6 + 6 pF

k o n v o r s n í i'(činnost b e z zčiteže (při 4 o o Hz a p ř í k o n u 9o mV)

> 2 o %

kontaktní

< 3 o mV

čajově

potenciál

změna

kontaktního

kmitočet n a p á j e c í h o ž i v o t n o s t při trvalém

potenciálu

^ 1

mV/2 4 h

5 o -J- 5 o o Hz

napčtí provozu

^ бооо h

Z v l á š t n o s t í z a p o j e n í d y n a m i c k é h o e l e k t r o m e t r u je p o u ž i t í veteiny obvodu intesírovaného operačního z e s i l o v a č e МЛЛ

r

>o'2. J e h o p o u ž i t í u m o ž ň u j e

u

Tesla

z l e p š e n í komplexní stabi -

lity j e d n o t l i v ý c h o b v o d ů a tím t a k é c e l é h o přístroje. P o

kon­

s t r u k č n í s t r á n c e toto ř e š e n í v y t v o ř i l o i p o d m í n k y p r o umis téní funkčních

o b v o d ů e l e k t r o m e t r u do minimálního

v m ě ř i c í h l a v i c i , k t e r o u tvoří i o n i z a č n í komora a tr.

-

! 47

-

prostoru elektrome­

D o s a ž e n é ho

hlavní

p a r a m e t r y

d y n a m i c k é

e l e k t r o m e t r u

Základní napětová

citlivost

Na p o t o v á citlivost

Vstupní i z o l a č n í o d p o r Stahilita

+ l o mV a ž l o o o mV p l y ­ nule r e g u l o v a n á (úpravou l z e ještě rozšířit) >io

1 4

Q

max. drift 1 mV/24 h ( v z t a ž e n o na v s t u p )

nuly

stabilita nuly v na teplotě

+ 2 mV pro l o V v ý s t . n a pětí (bez z p ě t n é v a z b y )

závislosti

Výstupní signál

max. o , l mV/°C na v s t u p )

(vztaženo

l o V/5 mA.

Tonto d y n a . n i c k ý e l e k t r o m e t r s p o l e č n ě s p ř í s l u š n o u

ionizač­

ní k o m o r o u tvoří mařicí hlavici t y p u RJJ 2 o l - 2 o 5

podle

p o u ž i t é i o n i z a č n í komory, k t e r á j e hlavním dílem m ě ř i č e p l o š ­ né hmotnosti R Z P 2 o 2 .

L38 -

STAVEBNICOVÝ S Y S T E M PRO MĚŘENI' PLOŠNĚ HMOT NC5TI

-

MĚŘIČ

RZP

2o2 .

CONSTRUCTION UNIT S Y S T E M FOR S Q U A R E MEASUREMENT

-

L. S e v e r e

WEIGHT

RZP 2o2 . J. Méřťnský

TESLA-Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é techniky, P ř e m y š l e n í .

SOUHRN : Ř e š e n í problematiky radionuklidových přístrojů u r č e n ý c h pro maření a regulaci v průmyslu v e d l o к v y p r a c o v á n / s t a v e b n i ­ c o v é h o s y s t é m u s l o ž e n á i o z e s a m o s t a t n ý c h dQu a bloků.Sta­ v e b n i c o v ý s y s t é m umožňuje s e s t a v i t různé mí-řiče p l o š n é hmotnosti z a l o ž e n é na měření z á ř e n í beta a n í z k o e n e r g e t i c kého z á ř e n í gama p r o š l é h o materiálem, n e b o m ě ř i č e v r s t v e ­ n é h o materiálu, z a l o ž e n é na v y h o d n o c e n í r o z p t ý l e n é h o z á ř e ­ ní beta. Konkrétní z a ř í z e n í j e s e s t a v e n é z malého počtu typových bloků pracujících za optimálních podmínek s ohledem na p o ­ žadavky dané průmyslové aplikace. Základním detekčním čidlem j e i o n i z a č n í komora vo f< ?ná z ty­ p o v é řady i o n i z a č n í c h komor, j e ž j s o u n a v r ž e n y tak, a b y by­ ly maximálně citlivé na z á ř e n í beta p o u ž i t é h o radion^klidu ( l 4 7 P m , 8 5 K r , 9 o S r - 9 ° Y , e v e n t , záření garra radionuklidu

2

Am).

Na u v e d e n é z d r o j e z á ř e n í j e vyvinuta řada v h o d n ý c h kolimačních krytů. V y h o d n o c e n í i o n i z a č n í c h proudů je provádě no elektrometrem s vibračním kondenzátorem. Nemí-n.ié g e o ­ metrické podmínky zajištuje měřicí rameno ( ř e š e n o v n ě k o l i ­ ka modifikacích). S t a v e b n i c o v é jednotky j s o u ř e š e n y v k o n ­ strukčním s y s t é m u C A MAC. M ě ř i č e p l o š n é hmotnosti m'^ri o d c h y l k y od jmenovité (poža d o v a n é ) p l o š n é hmotnosti. S t u p n i c e pro z a d á n í plošrv'' h m o t ­ nosti j e lineární. J e p o p s á n o konstrukční u s p o ř á d á n í a funkční n á v a z n o s t jed­ notlivých dílů a možnosti variant ř e š e n í měřičů p l o š n é hmot­ nosti. J e p o p s á n a s e s t a v a měřiče p l o š n é hmotnosti typu RZP a u v e d e n y t e c h n i c k é parametry.

1.30 -

2o2

I ••:.

.'.>'1!;<ч t o d

icí

u.-ir'.u li.jii Ь .

i.

.

^•ciri

unit

ciiu!

iron:

с.

1 ' r i a l

•

,. i • t

• 11;

"i .

i.l

•• ..i.

!

. ,'

•

' i . >• l

<чпр!о\|-;

.••! J

.Ц.-;.

I •['

' i»

I' I. ! t i o i i .li

о!"

• ,i

- i - >\-ido.-

<••.-! r u l t!".с •'••• i-. • .

('"''I'm,

••.''.-.

. - l i • ti !•••'., и,

oii

vuvil

/vl,..

i -

p ( Г-

' o . id '•• ; -

i o n •- i r . i i . U u i .

U

-

i i• il • •

'

: '

ni IIIII\

k . ..

'

i

!' \

\\,\C\,

i II".

..• , , '

. г

.

i / . il.i

Г i , , •,

,,t,

|i,,"v

|iruin.

v

. .

ui

klO'1-

|. . /

I,'.

.-

Uu-t-du

li

lu,

1ч

/ | n . \< o -

- U M II , .U

. . . .

i li

'-"' n i o b

i "."•,': i. t i l e

o n

't'o-'r

l i d e

u ' v i o ' i' u : lroi:l the .- d o >•!. ( J , . . - иm re

l o v

::1

. ? -

l.ota

••. • .,,.. ' t i n o ! i o n ;l с

- - - '"in '

lne

'''I-.г,

-ř.,|,le

: m •! i i"! • '. . i i ! .

ťo_r

ď . 1 , i i;i! i

ил i d i ť i i . . i *;• MÍ-" I, ,.

-e

i d e e -

••• I , i i " d i

' • ; . !'' •

. ;ii i .i

i O ) n - t r u c t:

fl

to

!•• i ] i •.>, , ' . I . '

i- ; :i .-' i t i o i i f.o

typified.

- Г

I" , . l i o n u ,

li'

ИИ-

• h i m x -r

iueiee

Г|,1-

' . • 1. -( t r i H l i •!( Г

oť r<-^,^l

I .."i :,•,!

n

Oon

1' 11_- - - ' . l i - , i.

i '• i , " i ц . it

. : .i .

:''.i \ i : \
line

•

i

tom

LJU - e e l

l"tj d l ó l t i o l l .

••.vitl. i '.

ti'tiiu.le-

-ttutiiitd

number , i :

to ot

ťuliution

t'o>" l.I.tl

о м i;::..м-

. : •,)• d j i ' t U

-V

'.'.аннма

' C1 U-.M ".-

--;::. .11

Ui.it

inctii'-

.•:<-.: 4 . •! i - d

. •»••--•• *. i •

l i d

ivoio.ht

О!"

li d

iir'^jo.-iil

I» i w - f i ,t-i •-•>'

I o 1t O i i o l ,

Ь u

1 t i i i i . л ii u ' i l i iii.: u l ­

i
-\-toin

r'Htai'r

•.- . l i i . • t i l i! 1 o f

i

'lit-

I t • t • ( O t ! . - ti'' H-' t i . i: :

u-

!'fii.i !i«,-

i'

•.'. i t i i

!'!• .1 -' U i •!:!('] ;t í i i n i

v e

vitiv

od\"i

)

tVÍCU

v. i l u i v pí o

-

t/i-

v e b n i c t v í , v p a p í r n á c h , v textilním p r ů m y s l u a p o d .

S t a v e b n i c o v ý s y s t é m umožňuje v y t v á ř e t p ř í s t r o j e n e b o s o u s t a v y tak, a b y m ě ř e n í p r o b í h a l o z a podmínek podmínkám optimáln>n j a k z h l e d i s k a fyzikální

jejich

blízkých

problematiky

m ě ř e n í , tak z h l e d i s e k p r o v o z n í c h . M ě ř i č e p l o š n é hmotnosti j e m o ž n o doplnit, n e b o u p r a v i t p o d l e p o ž a d a v k u

konkrétních

aplikací.

M ě ř e n í p l o š n é hmotnosti je z a l o ž e n o na z á k l a d ě vání záření p

vyhodnoco­

, j e ž p r o c h á z í m ě ř e n ý m materiálem, D e t e k t o

-

rem j e v h o d n á i o n i z a č n í komora.

К pokrytí c e l é h o měřitelného r o z s a h u plošných

hmotností

( b ě ž n ě o,5 - 5 kg.m~ ; fyzikálně m o ž n ý r o z s a h o , o l - 5 o k g . ,m

) jež především

z á v i s í na e n e r g i i J0 z á ř e n í d o s t u p n ý c h a

p r a k t i c k y p o u ž i t e l n ý c h z d r o j ů z á ř e n í , byla n a v r ž e n a ř a d a ty­ p i z o v a n ý c h k o l i m a č n í c h krytů a ř a d a t y p i z o v a n ý c h

měřicích

h l a v i c . К z a j i š t ě n í v h o d n é g e o m e t r i e m ě ř e n í byla

navržena

ř a d a t y p i z o v a n ý c h m ě ř i c í c h r a m e n , k t e r é umožňují v o l b u g e o ­ metrie zdroj z á ř e n í - d e t e k t o r i v o l b u v z d á l e n o s t i místa ř e n í od o k r a j e m ě ř e n é h o

mě­

materiálu.

A b y bylo m o ž n o optimálně v y u ž í t d e t e k č n í ú č i n n o s t i o n i z a č ­ ních komor při r ů z n é v z d á l e n o s t i kolimačního krytu a h l a / i c e , je kdimační o t v o r kolimačního krytu v o l e n s

měřicí ohledem

na v z d á l e n o s t a p r ů m ě r i o n i z a č n í komory (je r ů z n ý u j e d n o ­ tlivých typů k o l i m a č n í c h krytů).

V kolimačním krytu j e p o u ž i t j e d n o t n ý typ p o u z d r a p r o

růz­

n é p o u ž i t e l n é d r u h y z á ř i č ů (aktivní p l o c h a z á ř i č e пм p r ů m ě r 2 o mm, u z á ř i č ů ^ ' • A m <\, 9 mm).

141 -

,г в

^

В

MR ZR

LE-Г

[ с=

-r-i

•j S»

E £L.

>} fo

о

о

(VI

MH

t»1л

-о

В

СУ

в

m О

«н Я ta

=э

Obr,

I,

S t a v e b n í díly jádra m ě ř i č e p l o š n é

MH KK MR ZR VJ PH ZJ A В

m ě ř i c í h l a v i c e typ RJJ 2 o l a ž RJJ 2 o 5 k o l i m a č n í kryt t y p R D K 2 o 4 a ž R D K 2 1 1 m ě ř i c í r a m e n o typ P A 8 c l a ž P A 8 0 8 z a myká c í r£.i. t y p P A 6 o l v y h o d n o c o v a c í jednotka EQ 5 o l j e d n o t k a p l o š n é h m o t n o s t i EW l o 2 zdrojová jednotka ЕВ 1оЗ velikost maaery h l o u b k a v y l o ž e n í r a m e n e ( v i z p ř e h l e d typíi m ě ř i c í c h

-

142

-

hmotnosti.

ramen)

Ústřední N

část N

skříň RJJ 202

PA 802

o

MH

OJ

RDK 207

PA 8 0 2

H

O

O

4

JÍ

PA 601

RJJ 202

r

ТГ

KK O

o o*

Л £0

Ы

POSUV

I

/

r~^~i

I Automať i_

J

i i—'—i i Registq

i

l

|

__L.-

Obr. 2 .

Schematické

\ 1

(Registr.

Přívod s í t ě

Posuv ' I

r

_ x _

n

Automat i

220 V~

z n á z o r n ě n í s e s t a v y měřiče plošných hmotností R Z P 2o2

RIK 207

Z u v e d e n ý c h t y p i z o v a n ý c h dílů j e m o ž n o s e s t a v i t část

detekční

zařízení.

V y h o d n o c o v a c í č á s t m ě ř i č e p l o š n é ' motnosti j e r o v n ě ž na

řeše­

stavebnicově.

V rámu k o n s t r u k c e o d v o z e n é od s y s t é m u C A M A C j s o u umís­ t ě n y tři p a n e l o v é j e d n o t k y : 1)

Zdrojová jednotka

2)

J e d n o t k a pro z a d á n í p o ž a d o v a n é p l o š n é hmotnosti

3)

Vlastní v y h o d n o c o v a c í j e d n o t k a .

К n á z o r n ě j š í p ř e d s t a v ě p o s l o u ž í obr. 1, k d e j e b l o k o v ě z n á ­ z o r n ě n o s l o ž e n í s t a v e b n í c h dílů j e d n é mařicí c e s t y .

Na obr. 2 j e s c h e m a t i c k y z n á z o r n ě n a s e s t a v a m ě ř i č e p l o š né hmotnosti, k t e r á j e s l o ž e n a z e dvou měřicích c e s t .

Plně

v y t a ž e n é díly j s o u v y b r á n y z e s t a v e b n i c o v é h o s y s t é m u , č á r ­ k o v a n ě v y z n a č e n é díly j e m o ž n o připojit podle p o t ř e b y

da­

ného provozu.

J a k j e z o b r á z k u p a t r n é , vy! íod n o c o v a c í č á s t i o b o u měřicích c e s t j s o u u m í s t ě n y d o s p o l e č n é s k ř í n ě . Toto u s p o ř á d á n í dvou měřících c e s t je v h o d n é pro v ě t š i n u p r ů m y s l o v ý c h

provozů,

k d e s e v y r á b í p l o š n é materiály k a l a n d r o v á n í m , a k d e je po­ ž a d o v á n a a u t o m a t i c k á r e g u l a c e š t ě r b i n y mezi válci

kalandru.

V takovém p ř í p a d ě s e měří p l o š n á hmotnost v jisté v z d á l e nosti od obou okrajů v y r á b ě n é folie (nebo d e s k y ) a

zaříze­

ní d á v á impulsy pro a u t o m a t i c k o u regulaci š t ě r b i n y v p ř í p a ­ dě p ř e k r o č e n í p o v o l e n é v ý r o b n í t o l e r a n c e ,

Z toho plyne, ž e z a ř í z e n í v y h o d n o c u j e o d c h y l k y od p o ž a d o ­ v a n é (jmenovité) h o d n o t y p l o š n é hmotnosti.

- 144 -

Jmenovitá hodnota p l o š n é hmotnosti s e řídí velikostí kompen­ z a č n í h o napětí jímž s e kompenzuje s i g n á l o v é napětí odpoví­ dající p o ž a d o v a n é p l o š n é hmotnosti, které vzniká na p r a c o v ­ ním odporu ionizační komory. Průběh kompenzačního

napětí

j e modelován pomocí bočníků к jednotlivým úsekům v í c e ú s e kového p ř e s n é h o spirálového potenciometru typu Aripot tak, a b y průběh stupnice pro zadání p o ž a d o v a n é p l o š n é hmotnos­ ti byl lineární pro potřebný r o z s a h p l o š n ý c h hmotností, který j e volitelný s ohledem na dostupné radionuklidy v těchto me­ zích : o,ol

- o,2 kg.m~ 2

p r o zářič

Hm

kg.m

-2

p r o zářič

kg.m

-2

p r o zářič

85 K r 2o4T1

5

kg.m-

2

p r o zářič

9 o

- 5o

kg,m~ 2

pro zářič

241

o,o5 - 1 0,06

o,5 — 5

- 1

Sr+9oY

Am.

Projektant zařízení má pro danou aplikaci možnost v o l b y od­ povídajících kolimačních krytů i měřicích hlavic, přičemž kro­ mě p o ž a d o v a n é h o r o z s a h u plošné hmotnosti je mu vodítkem i v z d á l e n o s t mezi kolimačním krytem a měřicí hlavicí. Volbu té­ to vzdálenosti ovlivňuje především t e c h n o l o g i e v ý r o b y d a n é průmyslové aplikace a u daného s y s t é m u je volitelná v h o d ­ notách 2o, 4o, 8 0 16o mm.

Přehled typů měřicích hlavic, kolimačních krytů i měřicích ramen j e u v e d e n v propagačním materiálu měřiče

plošné

hmotnosti RZP 2 o 2 , který je z4emcům dostupný v odbytovém oddělení VÚPJT.

V tomto materiálu j s o u u v e d e n y i další t e c h n i c k é údaje zaří­ zení RZP 2 o 2 , které j e základem zařízení, j e ž bylo reálii... v á n o z jednotek «stavebnicového s y s t é m u .

- 145 -

Při návrhu k o n c e p c e zařízení bylo přihlíženo na praktické a s p e k t y průmyslového provozu.

P o č e t o v l á d a c í c h prvků j e minimální a j e o m e z e n na nasta v e n í stupnice p o ž a d o v a n é hmotnosti, při změně v e v ě t š í m r o z m e z í t é ž na korekci citlivosti dle p r o v o z n í c h tabulek.

Z a ř í z e n í j e v y b a v e n o automatickým uzavíráním c l o n y z á ř i č e v případě, ž e v místě měření není

měřený materiál. Tím

se

z v y š u j e b e z p e č n o s t zařízení z hlediska h y g i e n y p r á c e s ra­ dioaktivním zářením a z v y š u j e s e důvěra pracovníků duného p r o v o z u v b e z p e č n o s t při práci s e zařízením. Toto opatření j e zejména v h o d n é pro p r o v o z y s přerušovaným

výrobním

procesem.

E x i s t e n c e souboru s t a v e b n i c o v ý c h dílu s o u č a s n ě s

existen­

c í p ř í s l u š n é s t a v e b n i c o v é řady i o n i z a č n í c h komor dává mož­ nost konstruovat t é ž zařízení, která pracují na základě h o d n o c e n í záření rozptýleného materiálem d o úhlu v í c e

vy­ než

Я / 2 , tedy o d r a z o v é tloušťkoměry (nebo měřiče p l o š n é hmot­ nosti).

T y p o v é díly mohou být principiálně použity i pro stavbu za­ řízení, která j s o u s c h o p n a mčřit i jiné parametry jako např. hustotu, plynů a kapalin, pokua j e к takovému měření mož no použít u v e d e n ý c h druhů záření.

- 146 -

P Ř E N O S N Ý MĚŘIČ T L O U Š Ť E K R Z T l o l THE P O R T A B L E T H I C K N E S S

J.

GAUGE RZT

lol

Knourek

Výzkumný ú s t a v p ř í s t r o j ů j a d e r n é t e c h n i k y , P ř e m y

loni

L. M u s í l e k Č V U T - F J P I , K a t e d r a d o z i m e t r i e a a p l i k a c e ionizujícího Praha

s.áření,

SOUHRN : J e d n o u z aplikací využívajících interakce záření s látkou je m ě ř e n í t l o u š t ě k r ů z n ý c h materiálů. P o p i s o v a n ý přístroj zji^tuj e tloustku o c e l o v ý c h s t ě n p ř í s t u p n ý c h z j e d n é s t r a n y pomocí z p ě t n é h o r o z p t y l u z á ř e n í g a m a . J e s t r u č n ě p o p s á n prit ~ip me­ tody, v o l b a g e o m e t r i e m ě ř e n í a z p ů s o b v y h o d n o c e n í análů. P o z o r n o s t j e venovc'.na kalibračním křivkám a r e p r o d u k . v a t e l nosti měření v z á v i s l o s t i na z m ě n á c h p r a c o v n í c h p o d r nek.

SUMMARY : O n e of t h e a p p l i c a t i o n s utilizing the i n t e r a c t i o n of r a d i . ' i o n ana matter i s the t h i c k n e s s g a u g i n g of m a t e r i a l s . T h e described i n s t r u m e n t d e t e r m i n e s t h e t i c k n e s s of s t e e l walls a c e «^ssible from o n e s i d e b y m e a n s of t h e b a c k - s c a t t e r of gammi: ; a d i a t i on. T h e p r i n c i p l e s of t h e method, c h o i c e of g e o m e t r y ndthe s i g n a l e v a l u a t i o n t e c h n i q u e a r e briefly d e s c r i b e d . A t t e n t i o n i s paid to c a l i b r a t i o n c u r v e s a n d m e a s u r e m e n t reproducibility- in d e p e n d e n c e on v a r y i n g o p e r a t i o n c o n d i t i o n s .

Využití z p ě t n é h o rozptylu z á ř e n í gama p r o m ě ř e n í tlouk:>'.• к ma­ t e r i á l u je v oblasti a p l i k a c í r a d i o nu klidu v t e c h n i c e

- 147 -

p-jněrn:

s t a r o u a dobře p r o p r a c o v a n o u metodou. První p r á c e

na

toto

téma byly publikovány již před v í c e n e ž dvaceti lety

( 1, 2 ).

F o t o n o v é záření vstupující d o v r s t v y materiálu v ní interaguje mimo jiné prostřednictvím

Comptonova

rozptylu.Tok zpět­

ně rozptýleného záření r o s t e s tloustkou vrstvy. P r o tzv. s o u ­ o s é uspořádání, v e kterém j e zdroj fotonového záření

umís­

těn v prodloužené o s e detektoru a o s a detektoru je kolmá к povrchu měřeného materiálu, j e možno p o p s a t z á v i s l o s t stupního signálu z detektoru (četnosti impulsů n )

vý­

na t l o u š t c e

v r s t v y 3c vztahem : t

n(x)-n

+ n o

kde j e

f l - e ' ^ max |

^

X

] , J

[l] L J

n

registrovaná č e t n o s t impulsů, je-li měřen materiál o n u l o v é tlouštky, n je registrovaná četnost impulsů od rozptýleného záření, je-li tlouštka materiálu " n e k o n e č n á ", ял j e lineární součinitel z e s l a b e n í primárních fotonů v daném materiálu ných

a

/u

lineární součinitel z e s l a b e n í fotonů

С omptonovým

rozptýle­

jevem do zpětného smoru v daném

materiálu, I když tento v z t a h u v a ž u j e o o u z e jednou n é fotony a rozptyl o 1 8 o

rozptýle­

a nahrazuje tímto z-jednoduseným

modelem složitější p r o c e s , v němž s e uplatňuje i v í c e n á s o b n ý rozptyl a rozptyl o menší úhly, aproximuje velmi dobře nou experimentálně naměřenou křivku závislosti

reál­

výstupního

signálu na tlouštce rozptylujícího materiálu (з).

Cílem této práce je seznámit č t e n á ř e s konstrukcí a m o ž n o s t ­ mi a p l i k a c e p ř e n o s n é h o měřiče tlouštěk RZT l o l T e s l a , l o ž e n é h o na v ý š e u v e d e n é m principu. J e třeba

za­

poznamenat,že

tento o b e c n ý princip dovoluje řadu varian* jak d e t e k č n í hlavi­ c e s l o ž e n é z e zdroje a detektoru záření, tak i

elektronické

v y h o d n o c o v a c í jednotky. Obě tyto části přístroje s e navíc v z á ­ jemné podminují a je třeba je u v a ž o v a t jako funkční c e l e k (rapř. (4 a ž 7 ) ) . Z hlediska modifikací daného principu je

- 148 -

nej-

podstatnější přístup к potlačení n e ž á d o u c í h o signálu

n

v z t a h j i I), k t e r ý p ř e d s t a v u j e p o z a d í p r o m ě ř e n ý e f e k t

(viz Za

p ř e d p o k l a d u d e t e k c e scintiktěním k r y s t a l e m l z e s i g n á l n Q s n í ­ žit bud* v o l b o u š i r o k o k a n á l o v é h o v y h o d n o c o v a c í h o

systému,

k d y s e e l e k t r o n i c k y diskriminují i m p u l s y o v y š š í c h am plitu dácii, vzniklé detekcí primárního nerozptýleného záření,

dopadající­

ho z e z d r o j e přímo n a d e t e k t o r , n e b o l z e v l o ž i t mezi

zdroj

záření a detektor vhodně tvarované stíněny absorbující

více

primární fotony n e ž r o z p t ý l e n é . D a l š í m o ž n o s t j e zvolit

nižší

tloušťku scintiJátoru, t a l ě e s e p o m ě r d e t e k č n í ú č i n n o s t i

pro

r o z p t ý l e n é z á ř e n í , k t e r é má n i ž š í e n e r g i i , a p r o p r i m á r n í

zá­

ření o v y š š í energii zlepšuje v e p r o s p ě c h detekce

nízkoener-

g e t i c k é h o z á ř e n í . Ve v š e c h p ř í p a d e c h j e nutno volit u r č i t ý o p ­ timální kompromis mezi p o t l a č e n í m n e ž á d o u c í h o p r i m á r n í h o z á ­ ř e n í a s n í ž e n í m č e t n o s t i i m p u l s u od r o z p t ý l e n é h o záření, doucím k e v z r ů s t u s t a t i s t i c k é

fluktuace,

ve­

širokolenálovou v a r i -

a n t u u s p o ř á d á n í l z e d á l e modifikovat tak, ž e s e s p e k t r u m d e ­ t e k o v a n é h o z á ř e n í r o z d ě l í na n í z k o e n e r g e t i c k o u a getickou část, přičemž četnost impulsů v e

vysokoena^

vysokoenergetické

č á s t i s e s m ě ř e n o u tloušťkou v r s t v y n e m ě n í . V y h o d n o c o v á n í m poměru č e t n o s t i i m p u l s ů v obou č á s t e c h l z e d o s á h n o u t a u t o ­ matické k o m p e n z a c e p o k l e s u ú r o v n ě s i g n á l u v d ů s l e d k u

pře­

měny z á ř i č e a o d s t r a n i t t a k n u t n o s t o b č a s n é r e k a l í b r a c e p ř í ­ stroje.

Varianta v y b r a n á p r o přístroj R 2 T l o l j e relativně j e d n o d u š ­ ší z hlediska elektronických obvodů zpracovávajících

výstup­

ní s i g n á l z d e t e k t o r u , z á r o v e ň v š a k účinným z p ů s o b e m potla­ čuje signál n

a d o v o l u j e š i r o k é možnosti použití i v p o m ě r ­

ně s t í s n ě n ý c h p r o s t o r á c h ř a d y p r ů m y s l o v ý c h p r o v o z ů . Základ­ ní ú v a h y a e x p e r i m e n t á l n í v ý s l e d k y , k t e r é v e d l y к d á l e p o p ­ s a n é koncepci přístroje, jsou v širší podobě, než r . a m ě ř e n í této p r á c e , s h r n u t y v p u b l i k a c í c h (S, 9),

- 149 -

dovoluje

1.

Koncepce

přístroje

Záldadní rysy koncepce měřiče tlouštek RZT l o l jsou dány jednak předpokládaným použitím tohoto přístroje, určeného pře­ devším к zjišťování tlouštěk ocelových stěn do 2o mm, pří­ stupných jen z jedné strany, ale i ke zjištování tlouštěk stěn z jiných materiálů, a dále nezbytností realizace přístroje v přenosném provedeny které umožní jeho operativní využití v průmyslových provozech. V podstatné míře je koncepce zaří­ zení ovlivněna požadovanou chybou měření, která by v e vět­ ší části měřícího rozsahu neměla překročit +5 %^ možnostmi tuzemské součástkové základny, hygienickými požadavky na práci s ionizujícím zářením a v neposlední řadě i požadav­ kem jednoduché obsluhy.

Použití metody zpětného rozptylu záření gama vyplývá z po­ třeby měřit stěny přístupné jen z jedné strany. Protože se předpokládá nejčastější aplikace přístroje na měření ocelo­ vých stěn, je vhodné volit druh zářiče optimální z tohoto hle­ diska. Jak je uvedeno v (8), je jím radio nu klid 6 o C o , který má jak dostatečně dlouhý poločas, tak i vyhovující energii a při stejné maximální detekované četnosti impulsů dává v e vět­ ši-^ měřícího rozsahu přístroje nejmenší chybu měření ply­ noucí ze statistického charakteru procesů radioaktivní přemě­ ny a detekce ionizujícího záření. Navíc je pomě mě levný a lze jej vyrobit s velkými měrnými aktivitami, takže s e použi tý zdroj záření může blížit bodovému.

Maximálně pětiprocentní chyba měření je přísným požadavkem. Celková chyba přístroje je složena z chyby dané statistickou fluktuací a chyby elektronických obvodů, způsobené jejich ne­ stabilitou, v niž se uplatňuje jak detektor, tak i zesilovač a další části elektrcnického systému. Vliv statistické fluktuace lze snížit prodloužením doby měření nebo zvýšením aktivity záři če. Ani jedna z obou cest však není uspokojivá, první vzhle-

- 15o -

dem к o b s l u z e p ř í s t r o j e a d r u h á s o h l e d e m na h y g i e n i c k é a s ­ p e k t y (není v h o d n é u p ř e n o s n é h o p ř í s t r o j e p o u ž í v a t s t í n ě n í z á ř i č e ) a na v z r ů s t p o ž a d a v k ů

těžkého

na r o z l i š o v a c í

dobu

e l e k t r o n i c k ý c h o b v o d ů (s ohledem r»a p o ž a d o v a n o u d e t e k c i vy­ s o k ý c h č e t n o s t í i m p u l s ů byla z v o l e n a s c i n t i l a č n í d e t e k č n í tech­ nika). Vzhledem к u v e d e n ý m faktorům b y l a s t a n o v e n a j a k o o p ­ timální aktivita z á ř i č e

° C o 3,7 MBq. Možnostmi t u z e m s k é s o u ­

č á s t k o v é z á k l a d n y (např. vhodnými napájecími

zdroji a

příko­

nem a k t i v n í c h p o l o v o d i č o v ý c h p r v k ů p r o p o ž a d o v a n o u rozlišo­ v a c í d o b u a stabilitu e l e k t r o n i c k ý c h o b v o d ů ) j s o u u r č e n y

ne­

j e n d o b a p r o v o z u s j e d n o u náplní b a t e r i í , r o z m ě r y a h m o t n o s t p ř í s t r o j e , a l e i z p ů s o b v y h o d n o c o v á n í s i g n á l u . II z v o l e n é h o in­ t e g r á l n í h o v y h o d n o c o v á n í s i g n á l u není

při v h o d n é m

umístění

d i s k r i m i n a č n í h l a d i n y p o z a d a v k na její stabilitu tak p ř í s n ý ja­ ko u d i s k r i m i n a č n í c h hladin, x y m e z u j í c í c h

měřící k a n á l v p ř í ­

p a d ě š i r o k o k a n á l o v é h o v y h o d n o c u ^ a n í (8), k d y n a v í c je v y š š í příkon a složitost elektronických

přistupu­

obvodů.

Měřič t l o u š t ě k R Z T l o l j e tvořen, j a k j e u p ř í s t r o j e tohoto ty­ pu o b v y k l é , d v ě m a s a m o s t a t n ý m i k o n s t r u k č n í m i celky, a to d e ­ t e k č n í j e d n o t k o u s k a b e l e m , který ji připojuje cí j e d n o t c e jako druhému konstrukčnímu

к vyhodnocova­

celku.

P o ž a d a v e k s n a d n é manipulace s přístrojem předpokládá,

jak

je uvedeno v ý š e , konstrukci detekční jednotky b e z stínění zá­ ř i č e (stínění j e v e s t a v ě n o p o u z e v t r a n s p o r t n í m o b a l u p ř í s t r o ­ je). D a l š í p ř í s p ě v e k k e s n a d n é manipulaci s přístrojem

přiná­

ší zalomené u s p o ř á d á n í detekční jednotky, p o p s a n é v odst, 2 této p r á c e , k t e r é n e v y ž a d u j e příliš v e l k ý p r o s t o r kolem měře­ n é s t ě n y r nutný u p ř í s t r o j e s p o m ě r n ě d l o u h o u r o v n o u d e t e k č ­ ní j e d n o t k o u .

15 L -

2.

Detekční

jednotka

P o konstrukční s t r á n c e v y c h á z í d e t e k č n í jednotka tlouštěk RZT l o l

měřiče

z e scintilační s o n d y NKQ 3 3 1 T e s l a s c e t

kovým odpr.i'em napájecího d ě l i č e f o t o n á s o b i č e c c a

6 0 MÍ? •

P l á s t sonr'.y je u p r a v e n к připevnění měřící h l a v i c e .

Obr. 1.

Ř e z hlavicí detekční jednotky.

1^- zdroj záření; ^2 - wolframové stínění; 3 _ - f o r s a n 5 7 3 T p l n ě ­ ný 3 o % s k e l n é h o vlákna; 4 - magnetické stínění; 5 - s i l i k o n o ­ v ý kaučuk; 6 - fotonásobič; 7 - scintilační krystal; 8 - s v ě t l o v o dič; 9_- forsan 573 T.

Na obr, 1 j e v řezu z n á z o r n ě n o z a l o m e n é u s p o ř á d á n í

měřící

h l a v i c e detekční jednotky, u kterého j e s p o j n i c e z á ř i č e du scintilačního krystalu kolmá к o s e í o t o n á s o b i č e . Jak bylo u v e d e n o , j e zdrojem záření rádi o nu klid

°Co. Jeho

stře­ již ak­

tivita s e z výrobních důvodů pohybuje v rozmezí 3,3-j"4,8 MBq, P o pěti letech, kdy dojde к p o k l e s u aktivity téměř na polovi­ nu, t a k ž e minimální aktivita je ' , /

M 3 q (do této aktivity

možno kompenzovat přeměnu z á ř i č e elektronickými

- 152

-

je

obvody

v y h o d n o c o v a c í jednotky) a kdy s o u č a s n a

končí platnost jeho

o s v ě d č e n í j a k o u z a v ř e n é h o z á ř i č e , j e nutná

jehovýměra.Vlast­

ní z t - z. i s p o u z d r e m má t v a r v á l e č k u o p r ů m o r u 1 mm

a

d é l c e 2 mm a j e u p e v n ě n d o č e l a wolframového s l o u p k u . Tervto s l o u p e k má d v a ú č e l y : j e d n a k fixuje polohu z á ř i č e scintilačnímu krystalu a dále představuje stínění pro

vůči

primár­

ní z á ř e n í , k t e r é b y j i n a k d o p a d a l o z e z d r o j e přímo na k r y s tal. Volba j e h o t v a r u a r o z m ě r u p ř e d s t a v u j e

nutný kompromis

mezi p o ž a d a v k e m d o k o n a l é h o o d s t í n ě n í primárního z á ř e n í nulového stínění rozptýleného

a

záření.

J a k o s c i n t i l a č n í h o materiálu j e p o u ž i t o k r y s t a l u СsJ(Ma) v z h l e ­ dem k e s n a z š í o p r a c o v a t e l n o s t i a p o d s t a t n ě m e n š í h y g r o s k o p i č n o s t i v e s r o v n á n í s obvyklým N'a.T(Tl), J e h o h o r š í s p e k t r o tnetrické v l a s t n o s t i n e j s o u v z h l e d e m k e z v o l e n é m u i n t e g r á l n í ­ mu z p ů s o b u v y h o d n o c o v á n í s i g n á l u na z á v a d u .

K r y s t a l j e o—

p r a c o v á n do tvaru kvádru o rozměrech 2 S x 2 5 x l o m m ,

který

j e p ř i p o j e n j e d n o u ze s v ý c h b o č n í c h s t e n к f o t o n á s o b i č i P K 5 o 3 . P o m ě r n ě malá tlou.-tka v r s t v y s c i n t i l a č n í h o lu d á l e p ř i s p í v á к p o t l a č e n í d e t e k c e primárního

61

materiá­

záření

ve

s r o v n á n í s r o z p t ý l e n ý m . A t y p i c k ý t v a r umožňuje

nejjednoduš­

š í kon-tiukci zalomeného uspořádání sondy bez

zahnutých

s v í ' t l o v o d i č ů , a n i ž s e při to.n p o z o r o v a t e l n ý m z p ů s o b e m z h o r ­ šily detekční vlastnosti

krystalu.

V ý z n a m n o u s l o ž k o u d e t e k o v a n é h o p o z a d í tvoří fotony

rozptý­

l e n é v k o n s t r u k c n i c ' i J í l e c h d e t e k č n í j e d n o t k y v okolí

zářiče

a k r y s t a l u . A b y byl jejich p o č e t s n í ž e n na minimum, musí rýt p o u z d r o měřící h l a v i c e v y r o b e n o z l e h k é h o materiálu. Zároveň v š a k musí z a c h o v a t p o t ř e b n o u m e c h a n i c k o u

p e v n o s t . 7, m a t e ­

riálů v h o d n ý c h к tomuto účelu byl v y b r á n t e r m o p l a s t

Forsan

5 7 3 T. P r o z v ý š e n í odolnosti proti o t ě r u j e kryt fixující w o l ­ framový s l o u p e k s e z á ř i č e m к p o u z d r u mařící

h l a d c e vyroben

s i c e z t é h o ž materiálu, a v š a k p l n ě n é h o 3o % s k e l n é h o v i á k n a .

- 1^3

-

Nemá-li být v n e s e n a do měření přídavná c h y b a , j e nutné

za­

c h o v a t kolmou polohu s p o j n i c e z á ř i č - s t ř e d krystalu v ů č i

po­

vrchu měřeného materiálu. Minima této c h y b y l z e

dosáhnout

umístěním z á ř i č e v e s t ř e d u k u l o v é h o vrchlíku. P a k při odchyl­ c e z kolmé polohy o méně n e ž 15 % n e p ř e k r o č í změna

vý­

stupního s i g n á l u hodnotu o,25 % (9).

3.

V y h o d n o c o v a c í

jednotka

Při realizaci v y h o d n o c o v a c í č á s t i měřiče tlouštěk RZT l o l je třeba r e s p e k t o v a t u p ř e n o s n é h o přístroje n e z b y t n é p o ž a d a v k y malé hmotnosti, rozměrů a s p o t ř e b y elektrické e n e r g i e .

Musí

být vzaty v úvahu t é ž n á r o k y na stabilitu a s p o l e h l i v o s t poměrně širokém teplotním r o z s a h u

v

- l o -r 4 5 ° C .

Jak již bylo k o n s t a t o v á n o v p ř e d c h o z í c h o d s t a v c í c h ,

výstupní

signál z d e t e k č n í j e d n o t k y j e v y h o d n o c o v á n integrálním

způ­

s o b e m . Odpovídající b l o k o v é e c h é m a v y h o d n o c o v a c í j e d n o t k y je u v e d e n o na obr. 2 , Výstupní impulsy z d e t e k č n í jsou po zesílení v zesilovači

1 diskriminovány a

jednotky uniformová­

ny tvarovacím o b v o d e m 2_ s nastavitelnou vstupní citlivostí. V integračním o b v o d u 3^ s e impulsy z t v a r o v a c í h o o b v o d u

pře­

měňují na stejnosměrný prond, indikovaný ručkovým měřidlem. Detekční jednotka je napájena z v y s o k o n a p ě t o v é h o zdroje 4_ jednozilovým s o u o s ý m kabelem, sloužícím z á r o v e ň pro p ř e n o s signálu. Blok 4_ d á l e g e n e r u j e napětí

- l o V potřebné к

na­

pájení z e s i l o v a č e а к nulování měřicích r o z s a h ů . C e l k y

1 -

- 4_ j s o u napájeny z e zdroje 5_, který stabilizuje napětí b a t e ­ riového zdroje 6,

V blokovém s c h é m a t u j s o u dva o v l á d a c í prvky. Prvkem "MAX" s e provádí elektronická k o m p e n z a c e úbytku č e t n o s t i s i g n á l

-

nich impulsů v d ů s l e d k u p ř e m ě n y z á ř i č e v d e t e k č n í j e d n o t c e .

- 154 -

P r v k e m "NULOVÁNI'' s e n a s t a v u j e nulová v ý c h y l k a měřidla při tzv. "nulové t l o u s t c e " , kdy je hrot d e t e k č n í j e d n o t k y d o s t a t e č ­ ně v z d á l e n od j a k ý c h k o l i v předmětu. Na d e t e k t o r v tomto

pří­

p a d ě d o p a d á p o u z e z á ř e n í přímo z e zdroje, k t e r é p r o š l o

stí­

nícím sloupkem, a z á ř e n í r o z p t ý l e n é v e v z d u c h u . Tímto z p ů s o ­ bem s e využije c e l á s t u p n i c e měřidla pro měření

užitečného

signálu.

VYUODHOcoma JCDHOTKA

отчет JOHOSKA

Obr, 2 .

B l o k o v é s c h é m a tloustkomoru R Z T

lol.

1 - z e s i l o v a č ; 2_ - t v a r o v a c í obvod; ^ - i n t e g r a č n í o b v o d ; 4_ - v y sokonftpětový

zdroj; 5 - stc-bilizovaný zdroj; 6^ - b a t e r i o v ý zdroj.

Při zpětném rozptylu rozptylu v o c e l o v é s t ě n ě t l o u š t k y s e z á ř i č e m o aktivitě -1,8 MBq j e č e t n o s t s i g n á l n í c h c c a 3.1o

2o mm

impulsu

s~ . Nemá-li úbytek d e t e k o v a n é č e t n o s t i při této hoit-

notě, z p ů s o b e n ý n e n u l o v o u r o z l i š o v a c í dobou t„ e l e k t r o n i c k ý c h obvodů, p ř e k r o č i t 5 %, musí být

t <^ 5/us, Obvody impulsoví'

- 155 -

signální c e s t y j s o u n a v r ž e n y tak, a b y v y h o v o v a l y tomuto po­ žadavku,

V následujících o d s t a v c í c h budou s t r u č n i p o p s á n y o b v o d y

z

blokového schématu. P o u z e integračnímu obvodu bude v ě n o vána v ě t š í pozotnost, protože s e v něm soustřeďují prvky pro nastavení přístroje.

Elektrické schéma v y h o d n o c o v a c í jednotky přístroje je u v e d e ­ no na obr. 3. K e konektoru K^ s e připojuje kabel

detekční

jednotky. Odpor R^ je pracovním odporem fotonásobiče. denzátor C-i přivádí záporné

Kon­

impulsy z a n o d y fotonásobiče

na v s t u p z e s i l o v a č e ,

3.1.

Zesilovač

R o z l i š o v a c í doba z e s i l o v a č e j e dána především j e h o

horní

frekvenční mezí a v a z b o u mezi detekční jednotkou a vstupem z e s i l o v a č e . Nejkratší r o z l i š o v a c í dobu vykazuje proudové z a ­ pojení detekční jednotky (popsané v práci ( l o ) ) , kdy je z e s i l o v á n proudový impuls z detektoru. Proudový režim

přímo de­

tekční jednotky v y ž a d u j e splnění podmínky R

l» R vst

H

kde R^ je napájecí odpor a n o d y fotonásobiče (R ^ = l o kí? ) a R

v s t je vstupní odpor z e s i l o v a č e . Malý vstupní odpor má na-

př, obvod =e dvěma tranzistory, v e kterém je z a v e d e n a

pa­

ralelní proudová zpětná v a z b a ( v i n i l i ) ) . Tento obvod v y h o v u ­ je i požadavku v y s o k é horní frekvenční meze.

Pro d o s a ž e n í n a p ě t o v é h o zisku v ě t š í h o než 6 0 dB je z e s i l o -

- 156 -

(5-т

{,Г^ í-Fí-F L^i

Obr.

3.

Elektrické^ ? c h é m a v y h o d n o c o v a c í j e d n o t k y .

v a č s e s t a v e n z e tří z p ě t n o v a z e b n í c h tranzistorových (tranzistory

Т., a ž T ,

dvojic

s příslušnými pasivními prvky na obr.

3). První a druhá dvojice má v s t u p i v ý s t u p proudový, vstup třetí d v o j i c e je proudový a v ý s t u p napěťový. Vazba mezi s t u p ­ ni je kapacitní. Diody

D^ a ž D ,

chrání tranzistor

T-^

před

průrazem při zapnutí nebo vypnutí v y s o k é h o napětC Výstupní impuls z e z e s i l o v a č e je kladný, náběh impulsu j e 100 V. .US

,

Z e s i l o v a č l z e amplitudově desetkrát přetížit vzhledem к v ý s ­ tupní amplitudě 5 V, a n i ž by s e zhoršila r o z l i š o v a c í doba.

3.2.

Tvarovací

obvod

T v a r o v a c í obvod přeměňuje výstupní impulsy z e z e s i l o v a č e , mající různou amplitudu a různou šířku, na impulsy konstant­ ního tvaru. J e tvořen klasickým monostabilním klopným o b v o ­ dem (tranzistory Ty a Tg) a třístupňovým emitorovým s l e d o v a čen v

Darlingtonově

zapojení (tranzistory Tg a ž

Тц),

který tvoří impendanční přizpůsobení mezi monostabilním a in­ tegračním obvodem, š í ř k a výstupního impulsu z tvarovacího obvodu je 1/us, amplituda +5 V. Mezi výstupem z e s i l o v a č e

a

vstupem tvarovacího obvodu j s o u z a ř a z e n y dva derivační č l e ­ ny s p o l e č n ě s diodou, která je průchozí p o u z e pro

kladnou

č á s t d e r i v o v a n é h o impulsu. Potenciomeirickým trimrem R , Ď l z e měnit vstupní citlivost pionostabilního obvodu. Upínací zabraňuje p o s u v u stejnosměrné úrovně na vstupu

dioda

emitorové-

ho s l e d o v a č e .

3.3.

Integrační

obvod

Převod impulsního signálu na stejnosměrný proud je prováděn o b e c n ě známým integračním obvodem ( T . g , D 2 2» ^ifi» ^ 1 7

- 158 -

»

С jo,

p

0j)i

který j e modifikací zapojení p o p s a n é h o v práci (12).

r

Při vlast<~ -.. měření j e v sérii s odporem K č 3 z a ř a z e n o k o v é měřidlo MP 8 0 l o /uA. Kolektorový přechod

ruč­

tranzistoru

T j 7 kompenzuje teplotní z á v i s l o s t z b y t k o v é h o proudu

'cBO

tranzistoru T^g.

Kolektorový proud _i_transistoru T l 6 j e u r č e n při splnění zná­ mých předpokladů (viz (12)) vztahem nUft(C16+C17) 17 kde paralelní kombinace C

l 6

+C

W

,

tvoří tzv. d á v k o v a č i k a p a ­

1 7

citu a j i j e č e t n o s t impulsů o amplitudě U Q na emitoru T 1 1 #

К d o s a ž e n í v ě t š í přesnosti odečítání m ě ř e n é tlouštky oceli j e s t u p n i c e měřidla rozdělena do dvou r o z s a h ů ( O - r 4 mm a 4-J-f-2o mm). Z á v i s l o s t proudu protékajícího měřidlem na

tlouštce

o c e l i je u v e d e n a na obr, 4. Nulování obou r o z s a h ů s e prová-

8 Obr, 4,

10

12

%

16

m

20 xtmm Ft)

Závislost proudu měřidlem na tlouštce rovinné o c e l o ­ vé desky

dí zavedením kompenzačního proudu o p a č n é polarity do

mě­

řidla p ř e s oddělovací odpor 1*64' P r o m ě n n é kompenzační n a -

- 159 -

p ě t i s e o d e b í r á z b o ž c ů p o t e n c i o m e t r ů R39 a F^o»

J e

zřejmé,

ž e při nulování r o z s a h u О-р'* rom musí být hrot d e t e k č n í

son­

d y v z d á l e n od j a k ý c h k o l i p ř e d m ě t ů , k d e ž t o při n u l o v á n í

dru­

h é h o r o z s a h u musí být p ř i l o ž e n к o c e l e d e s c e t l o u š t k \ *'• mm, u m í s t ě n é tak, a b y s e n e u p l a t ň o v a l vliv okolí.

P a r a l e l n ě к ručkovému měřidlu j e z a p o j e n a s é r i o v á k o m b i n a c e o d p o r u R52 a p o t e n c i o m e t r u R 5 1 . Tímto potenciometrem ^ o v l á ­ d a c í p r v e k "MAX") s e p r o v á d í n a s t a v e n í k o n c e měřicích r o z ­ s a h u n e b o l i k o m p e n z a c e úbytku č e t n o s t i s i g n á l n í c h impulsu v důsledku přeměny zářiče.

Č a s o v á k o n s t a n t a Г i n t e g r a č n í h o o b v o d u je u r č e n a

s o u č i n e m (R53+ Rjyj). ( c i 8

kladu, ž e C l 6 + C j _ <^ C l g + C 1 9 + C^g),

kde

R*,

za p ř e d p o ­ +

j e n á h r a d n í o d p o r r e s p e k t u j í c í vnitřn'' o d p o r

měřidla, o d p o r y p r v k u "MAX", o d d ě l o v a c í odpor R£4 a vnitřní o d p o r zdrojů k o m p e n z a č n í c 1 napětí. I v nejnepříznivějším

pří,-

c

p a d ě p ř e d s t a v u j e o d p o r Rx, méně n e ž 5 ,j h o d n o t y o d p o r u R^-j. / \ b y c h y b a z p ů s o b e n á statistickým c h a r a k t e r e m p r o c e s ů

emise,

i n t e r a k c e a d e t e k c e radioaktivního z á ř e n í n e p ř e k r o č i l a i po u plynutí z h r u b a j e d n o h o p o l o č a s u přeme?ny z á ř i č e

požadovaných

5 %, j e třeba volit č a s o v o u k o n s t a n t u a l e s p o ň 6 3 . Tuto č a s o ­ vou konstantu určuje v ý š e uvedený součin s přesností P r o o r i e n t a č n í moření

+

2o°ó.

t l o u š t ě k l z e použít č a s o v é k o n s t a n t y

d a n é přibližně s o u č i n e m

C . „ , R

6

T

ls,

(změna Г s e p r o v á ď ' p ř e ­

p í n a č e m P2).

3.4,

Vysokonapětový

Vysokonapětový

zdroj

zdroj j e t v o ř e n t r a n z i s t o r o v ý m

gulací buzení (tranzistory T ^

-

a

T

L6o

т к ' п к ' г т s re­

1 3» transformátor T R | ) ,

К

výstupnímu vinutí t r a n s f o r m á t o r u T R ^ je p ř i p o j e n

čtyřnásobič

n a p ě t í s filtrem. Pok-.rita v y s o k é h o n a p ě t í j e kladná.

Vysoké

n a p ě t í l z e měnit v r o z m e z í 8 o o - J - 1 5 o o V po a s i o s m i d e s á t i v o l t o v ý c h s k o c í c h . Z k o l e k t o r o v é h o vinutí transformátoru TR.. s e po j e d n o c e s t n é m u s m ě r n ě n í a filtraci o d e b í r á n a p ě t í -lo

V.

Teplotní nestabilita v y s o k é h o n a p ě t í j e m e n š í nez

K~ ,

-5,io

Zdroj l z e zatížit p r o u d e m 5oiuA,

3.5.

Stabilizovaný

zdroj

Zdrojem s t a b i l i z o v a n é h o n a p ě t í p r o měřič t l o u š t ě k je s t a b i l i z á t o r b ě ž n é h o typu ( t r a n z i s t o r y T-. 4 a T , - ,

sériový

integrovaný

obvod IO.). F u n k c e o b o u t r a n z i s t o r ů je zřejmá, i n t e g r o v a n ý ob­ v o d MAA 145 p r a c u j e j a k o z e s i l o v a č o d c h y l k y . Zdrojem p ě r n é h o napětí je

Z enerova

dioda D2 Q . Její teplotní

o>zá­

v i s l o s t j e k o m p e m z o v á n a d i o d o u D^g,

S t a b i l i z á t o r je n a v r ž e n p r o v ý s t u p n í n a p ě t í l o V a o d b ě r

6o

mA. R o z s a h v s t u p n í h o n e s t a b i l i z o v a n é h o n a p ě t í j e 12 т 2 о V. T e p l o t n í nestabilita v ý s t u p n í h o n a p ě t í j e m e n š í n e ž

3.6.

Bateriový

i l o " K~ .

zdroj

Bateriový zdroj je s l o ž e n z d v a n á c t i m o n o č l á n k ů typu R ( B j a ž B^2

na

obr. 3). K e kontrole j e h o n a p ě t í s e

2э

používá

M 1 v zapojení s p o t l a č e n o u nulou (odpory R r g a ž R , , dio­ da

D2l).

Doba c h o d u přístroje s j e d n o u n á p l n í m o n o č l á n k ů je při t e p ­ lotě c c a 2 о С minimálně 2 o h.

- 161 -

3,7,

M e c h a n i c k á

k o n s t r u k c e

Vyhodnocovací jednotka j e v e s t a v ě n a do ocelové skříně

opa­

t ř e n é n o s n ý m p o p r u h e m . K o n s t r u k c e s k ř í n ě j e p r o v e d e n a tak, ž e jsou-ii d e t e k č n í a v y h o d n o c o v a c í j e d n o t k a s p o j e n y , j e p ř í ­ sti oj j a k o c e l e k o d o l n ý vůči stříkající v o d ě . Na skříni u p e v n ě n y v o d í c í lišty a úhelník, s l o u ž í c í к u l o ž e n í a

jsou ochraně

d e t e k č n í j e d n o t k y při p ř e n á š e n í tlouštkoměru. Od

elektronic­

k ý c h o b v o d ů j e b a t e r i o v ý zdroj o d d ě l e n o c e l o v o u

sténou.Cel-

kový p o h l e d na přístroj j e na obr. 5.

Obr. 5.

C e l k o v ý p o h l e d na přístroj R Z T

4.

F u n k č n í

4.1,

Nastavení

vlastnosti pracovního

lol.

přístroje bodu

Jedním z d ů l e ž i t ý c h problémů při ř e š e n í přístroje R T Z eliminace teplotní z á v i s l o s t i n a m ě ř e n é h o údaje, 7.

lolje

kalibrační

k ř i v k y na obr. 6, vyjadřující z á v i s l o s t č e t n o s t i impulsů JT_

Z

d e t e k č n í j e d n o t k y na t l o u s t c e oceli x , l z e přibližně odhadnout

162 -

průměrnou kvantitativní závislost

An

»

,

A x

5 .

[•]

která je vlastní zvolené metodě měření. Střední teplotní vislost amplitudy impulsů scintilacní sondy NKQ 331, j e ž •»>

4

zá­ by1

la základem konstrukce detekční jednotky, je -3.1o К . Ta­ to závislost v š a k nemá lineární průběh a v jejím grefu s e vy­ skytuje inflexní bod. Závislost takového charakteru nelze plně kompenzovat elektronickou cestou. Částečnou kompenzaci při­ náší použitý tvarovací obvod, jehož citlivost s e mění s teplo­ tou opačným směrem (zároveň je tak kompenzována i teplotní závislost zisku zesilovače).

163 -

Z m ě n o u citlivosti na v s t u p u t v a r o v a c í h o o b v o d u s e p r o v á d í i d i s k r i m i n a c e impulsů ze z e s i l o v a č e . Vhodnou v o l b o u

polohy

d i s k r i m i n a č n í hladiny tak, a b y byla změna d e t e k o v a n é četnos­ ti impulsu 4 n

s e zmónou jejich amplitudy c o nejmenší,

je

m o ž n o r o v n ě ž snížit teplotní nestabilitu p ř í s t r o j e . P r o t o j e t ř e ­ b a umístit d i s k r i m i n a č n í hladinu d o minima diferenciální

čet­

nosti impulsů mezi o b l a s t š u m u a o b l a s t píku z p ě t n é h o r o z p ­ tylu v e n e r g e t i c k é m

spektru.

Kromě u v e d e n ý c h teplotních nestabilit n e l z e v y l o u č i t a n i

vliv

nestabilit f o t o n á s o b i č e j i n é h o c h a r a k t e r u (únava atp,). P r o t o ie t ř e b a p ř e d měřením ( t j - p o z a p n u t í a u s t á l e n í ) n a s t a v i t

pra­

c o v n í bod m ě ř i č e tlouštěk pomocí c e j c h o v n í c h d e s e k (2 o c e ­ l o v é d e s k y o průměru I 8 0 mm a t l o u š t c e 4 + o,o5 mm a

16

+ o,2 mm), R e k a l i b r a c e p ř í s t r o j e pomocí t ě c h t o r o z m ě r n ý c h

a

t ě ž k ý c h d e s e k při teplotních z m ě n á c h b ě h e m m ě ř e n í v terénu b y v š a k podstatným z p ů s o b e m z n e s n a d ň o v a l a

manipulaci

s

přístrojem. P r o t o byl do p ř í s l u š e n s t v í z a ř a z e n tzv, kontrolní normál, c o ž j e v á l e č e k o hmotnosti c c a l o o g, k t e i ý s e sazuje

na­

na hrot d e t e k č n í j e d n o t k y a v y v o l á v á stejný s i g n á l j a ­

ko p ř i l o ž e n í hrotu na rovinnou o c e l o v o u d e s k u o t l o u š t c e 4,2 Ť ' ! , 6 mm (podle v ý r o b n í c h t o l e r a n c í kontrolního normáluja prů­ měru 1во mm (průměr 18o mm l z e z h l e d i s k a d a n é metody chá­ p a t j a k o e k v i v a l e n t n í n e k o n e č n é m u průměru). N a s t a v e n í m s t r o j e na hodnotu odpovídající danému kontrolnímu lze p r o v é s t rychlou

4,2,

Chyby

pří­

normálu

rekalibraci,

měření

P ř í s t r o j o v é nestability j a k o např, teplotní z á v i s l o s t

naměřené­

h o údaje j s o u p r a k t i c k y o d s t r a n ě n y v ý š e u v e d e n o u j e d n o d u c h o u r e k a l i b r a c i přístroje p ř e d měřením. Hlavním zdrojem chy­ b y z ů s t á v á proto c h y b a z p ů s o b e n á s t a t i s t i c k ý m

164 -

charakterem

r a d i o a k t i v n í p ř e m ě n y a i n t e r a k c e z á ř e n í v m ě ř e n é m materiálu a d e t e k t o r u . Z á v i s l o s t relativní c h y b y m ě ř e n í na m ě ř e n é t l o u š t c e o c e l i při č a s o v é k o n s t a n t ě

Г - 6 s

j e z n á z o r n ě n a na

7. T a t o z á v i s l o s t j e p o d k l a d e m p r o z a r u č o v a n o u

obr.

minimální

4tv

0

5

V

IS

10 Mlmml

Obr. 7.

Z á v i s l o s t c h y b y ^měření při č a s o v é k o n s t a n t ě Г - 6 s na m ě ř e n é tloušťce.

c h y b u měřen? p o d l e t e c h n i c k ý c h údajů. J e o d v o z e n a z kali bra?-..' k ř i v k y p ř í s t r o j e (obr. 6) a z a h r n u j e v s o b ě t e d y již vliv n e n u l o v é r o z l i š o v a c í d o b y e l e k t r o n i c k ý c h o b v o d ů ,

i

který

v e d e к u r č i t é m u v z r ů s t u c h y b y moření,

4.3.

T e c h n i c k é

údaje

N á s l e d u j í c í p ř e h l e d s h r n u j e n e j d ů l e ž i t ě j š í t e c h n i c k é údaje p ř í ­ s t r o j e , j a k v y p l ý v a j í z p ř e d c h o z í h o textu a j a k j e u v á d í k a ­ talogový l i s t :

- 165 -

a ) R o z s a h měřené tloušťky pro o c e l

o-5-2o mm

b) Maximální chyba měření pro o c e l

+5 °/o pro tloušťky od 2,5 d o 13 mm + l o % v rozmez." 1-4-2,5 mma 13-5-2o mm + o , l mm pro tloušťky od o do 1 mm

Chyba měření je udána pro č a s o v o u konstantu Г « 6 s c ) Doba jednoho měření

r»3o s při č a s o v é stantě б s

d) Doba náběhu přístroje

15 min

e) Doba c h o d u přístroje s j e d n o u náplní monočlánku

m i n . 2 o h při teplotě 2 o ° C (s klesající t e p l o ­ tou klesá)

f)

12 ks monočlánku typu R 2o

Napájení

kon­

= - = 12-J-2oV

Napájecí napětí Odběr

max. 8 0 mA

g) P r a c o v n í podmínky Teplota okolí

- l o -r 4 5 ° C

Tlak v z d u c h u

8 6 - 2 - l o 6 kPa

Relativní vlhkost v z d u c h u

max. 8 0 % při Зо С

h) Odolnost proti vibracím: kmitočet

i)

2 o r 5 o Hz

zrychlení

6-J-25 m.s" 2

doba

3o min

Hmotnost: detekční jednotka v y h o d n o c o v a c í jed»

j)

R o z m ě r y : detekční jednotka v y h o d n o c o v a c í jed.

k) Délka kabelu detekční jednotky l)

Zdroj radioaktivního záření

4.4.

Převodní

1 kg 4 kg (vč.baterií) pí 4 o x 4 o o mn, 2 7 o x l l o x 13o mm 2 m nebo l o m podle přání zákazníka 6o C o o aktivitě 1,7-5-4,8 MBq

křivky

V příslišenství tlouštkomeru RZT l o l

s e dodávají

převodní

k ř i v k y , s l o u ž í c í к převodu naměřeného údaje na z a k ř i v e n ý c h

- 166 -

ocelových stěnách na skutečnou tlouštku. Tyto křivky byly sestrojeny pomocí několika sad с ej с novo ••nich trubek o prů­ měrech 83, 133, 219 a 324 mm a jako podklad pro každou z nich sloužilo a l e s p o ň pět experimentálních bodů. Uvádí je obe 8.

í

41

*«

3-3u? J Í L

V L. ± * %

tift-fl СИ ^JT

ttt int< Tul J$

••

-A zz

-*±-LAJ.

-4-

_ _Ц

7gqz -Ш

..± ii±

. zЖliz ••

I

,

+_

: ,.,+k : : : zz _ mmL

лУ «t

«

пвиИм mwUáid tmi

Obr. 8.

Převodní křivky pro měření stěn ocelových trubek.

Podobnou sadu křivek by bylo n-.ožno sestrojit i pro rovinné vrstvy jiných materiálů než j e ocel, trubky z jiných materiálů než ocel, případně pro trubky obsahující náplň (vodu či jiné dopravované medium).

- 167 -

5.

Závěr

Přístroj RZT l o l n a l e z n e uplatnění v chemických, důlních a hutních provozech, v teplárnách, elektrárnách, c u k r o v a r e c h i v š u d e jinde, kde j e zapotřebí pravidelně kontrolovat s t a v o— potřebení stěn potrubí a nádrží jak ocelových, tak i z jiných materiálů. Lze jej použít ke kontrole úbytku stěn korozí erozí, к měření i n k r u s t a c e potrubí, к u r č o v á n í úrovně

a

hladin

v nádržích, ke s t a n o v e n í místa u c p á v k y v potrubí atp. V s o u ­ č a s n é době již náleží mezi b ě ž n ě komerčně d o d á v a n é výrob­ ky v n.p. T e s l a .

LITERATURA : ( l)

HINE, G.J.; McCALL, R.C.:

( 2)

PUTMAN, J.L. e t a l . :

( 3)

ŠEDA, J.; MUSILEK, L.:

( 4)

F R A N K E , Т.:

( 5)

URBANSKI, P.:

N u c l e o n i c s _12(4),'57 (1954).

J.Scin.Instr. ?2_, 394 (1955). Isotopenpraxis 8, 44o (1972).

Kerntechnik 1, 85 (1959). Pomiary, Automatyka, Kontrola £, 249 (1963).

( 6)

LEUTERITZ, t . :

Isotopenpraxis 1, l o o (1965).

( 7)

ŠEDA, J.; MUSILEK, L.:

( 8)

MUSlLEK, L.:

( 9>

MUSILEK, L.:

Nucl.Instr.Meth. 114, 183 (1974).

Radioisotopy 3_3, 399 (1972).

(li)

A c t a polytechnica - p r á c e ČVUT v P r a z e , řada IV, 3, 133 (1973). DOKOUPIL, S # : Zapojení detekčnícn sond připojených dlouhým kabelem. Výzkumná z p r á v a 62/331/282/63, VUPJT P ř e m y š l e n í 1963. ' RUSH, Ch.J.: Rev.Sci.Instr.35_, 149 (1964).

(12)

EARNSHAW, J.B.:

(lo)

Electronic Engng. 2 8 , ^ 2 6 (1956).

- 168 -

MĚŘIČ

AKTIVITY.

ACTIVITY К. Broj

J. G r e g o r

METER. J. J e n í č e k

J, Kula

Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y T E S L A , P ř e m y š l e n í . P r o u r č e n í množství radionuklidů b e z p r o s t ř e d n ě před jejich a p l i k a c í p a c i e n t o v i j s o u v n u k l e á r n í medicine p o u ž í v á n y m ě ­ řicí p ř í s t r o j e s e studnovými ionizačními komorami. V referátu j e p o d á v á n a informace o k o n c e p č n í m ř e š e n í měří č e a p l i k o v a n é aktivity a j s o u u v e d e n y n ě k t e r é d ů l e ž i t é t e c h ­ n i c k é a fyzikální p a r a m e t r y tohoto přístroje.

Ú Č A S T Č S S R NA M E Z I N Á R O D N I ' S P O L U P R Á C I A I N T E G R A CI V OBORU P Ř Í S T R O J Ů J A D E R N É

TECHNIKY

CZECHOSLOVAK P A R T I C I P A T I O N ON THE

ÍNTERNATIO

-

NAL C O O P E R A T I O N A N D I N T E G R A T I O N IN THE PIELD OF NUCLEAR A, Československá

INSTRUMENTATION. Žampa

komise p r o atomovou

energii.Praha

V referátu j s o u s t r u č n ě z h o d n o c e n y v ý s l e d k y m e z i n á r o d n í spo­ l u p r á c e č s . o r g a n i z a c í v rámci p r a c o v n í s k u p i n y RVHP pro přístroje jaderné techniky i dvoustranné spolupráce zajišťova­ n é prostřednictvím Č S K A E . Hlavní p o z o r n o s t j e v ě n o v á n a v ý ­ s l e d k ů m činnosti m e z i n á r o d n í h o s d r u ž e n í " I n t e m t o m i n s t r u m e n t " a o t á z k á m souvisejícím s č s . ú č a s t í v tomto s d r u ž e r í .

- 169 -

D E T E K Č N Í ' V L A S T N O S T I A POUŽITI* PROPORCIONÁLNÍCH POČÍTAČŮ 1 VYRÁBĚNÝCH VE

VÚPJT

.

DETECTION P R O P E R T I E S AND A P P L I C A T I O N S PORTIONAL C O U N T E R S PRODUCED IN THE L.

OF

PRO­

VÚPJT.

Mouč ka

Výzkumný ú s t a v přÍ3trojů j a d e r n é t e c h n i k y T E S L A , P ř e m y š l e n í . J.

Marsal

U s t a v pro výzkum, v ý r o b u a využití r a d i o i s o t o p ů ,

P r a h a

V referátu ie u v e d e n p ř e h l e d v y r á b ě n ý c h typů proporcionál­ ních p o č í t a č ů , jejich z á k l a d n í p a r a m e t r y a n ě k t e r é a p l i k a c e V m ě ř i c í c h s o u p r a v á c h VÚPJT,

KALIBRAČNÍ' ZDROJE SVĚTLA P R O SCINTILAČNť TECHNIKU . CALIBRATION LIGHT S O U R C E S FOR SCINTILLATION T E C H ­ NIQUES . B. Nejedlá

O. Gilar

Výzk imný ú s t a v přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y

Z, P a v l í č e k TESLA,

Přemyšlení,

J. J a k e š F a k u l t a j a d e r n á a fyzikálně i n ž e n ý r s k á ČVUT, P r a h a , S t á l é š i r š í použití d e t e k č n í c h s y s t é m ů v p r ů m y s l o v ý c h , l é k a ř s ­ k ý c h a jiných a p l i k a c í c h v e d e k e v z r ů s t u n á r o k u na kvalitu s y s t é m u , která j e d á n a r e p r o d u k o v a t e l n o s t í n a m ě ř e n ý c h hodnot. P ř e d k l á d a n ý referát j e příspěvkem к ř e š e n í stabilizace de­ t e k č n í h o s y s t é m u a měřících t r a s na využití r a d i o n u k l i d o v é h o zdroje r e f e r e n č n í h o s i g n á l u . J s o u u v e d e n y z á k l a d n í fyzikální p a r a m e t r y d o s a ž e n é u kalibiačních zdrojů světla na b á z i CsJ(Tl) o s a z e n é radionuklidem 2 4 1 A m typu S I K 2 U 0 3 a SIK 2 U 0 4 .

- L71 -

ANORGANICKÉ SCINTILAČNl' MONOKRYSTALY.

INORGANIC SINCbE-CRYSTAL SCINTILLATORS. O. Richter Tesla-Výzkumný ústav přístrojů jaderné techniky.

Přemyšlení.

SOUHRN : V referátu je nastíněn s o u č a s n ý s v ě t o v ý s t a v přípravy nejuží­ v a n ě j š í c h a n o r g a n i c k ý c h krystalických scintilátorů. J s o u probí­ rány kvalitativní p o ž a d a v k y na s o u d o b é scintilátory a konfron­ továny s technologickými možnostmi přípravy a zpracování. Výhled dalšího rozvoje a aplikačních možností je dcplněn kon­ frontací s polykrystalickou v e r s í a n o r g a n i c k ý c h scintilátorů.

SUMMARY : T h e p r e s e n t state on the field of preparation of the most com­ monly u s e d inorganic crystal scintillators i s reviewed. T h e qua­ lity requirements on contemporaneous scintillators a r e d i s c u s ­ s e d and confronted with the technological possibilities cf pro­ duction and p r o c e s s i n g . The p e r s p e k t i v e s of further development a n d application p o s ­ sibilities a r e compared with the polycrystal v e r s i o n of inorga­ nic scintillators.

D e t e k c e ionizujícího záření je umožněna využitím řady fyzi

-

kálnícr i chemických jevů vznikajících přř interakci dopadají­ cího záření s hmotou. Během d o b y s postupným rozvojem mě­ řící techniky i využití ionizujícího zářeni

че vyhranily s a m o s ­

tatné obory, které j s o u tříděny podle z p ů s o b u registrace ioni-

173 -

zujícího záření a používaných citlivých materiálů. Jednotlivé oblasti s e pochopitelně překrývají, měření jednotlivých druhů zářBni je možné několika metodami, ukazuje s e vsak jako pl­ ně účelné rozvíjet paralelně v š e c h n y hlavní způsoby d e t e k ­ ce, c o ž zaručuje možnost výběru metody podle konkrétních podmínek experimentu a usnadňuje optimalizaci uspořádání Kromě ryze fyzikálních kritérií rozhoduje o volbě v neposled­ ní řadě i stupen složitosti metody, nároky na přístrojové v y ­ bavení, jeho dostupnost a pod.

Jednou * velmi rozšířených oblastí detekce ionizujícího zá­ ření je scintilační technika využívající transformace absorbo­ vané energie ionizujícího záření na energii světelnou. Scinti lační technika pokryla svým rozsahem detekci v š e c h druhů záření, od detekce nabitých částic přes záření gama včetně nízkoenergetického záření gama, a ž po neutrony.

Řada vlastností scintilačnich detektorů jako vysoká detekční účinnost pro záření gama, neutrony a nabité částice, dobrá č a s o v á rozlišovací schopnost, možnost spektrální analýzy pře­ devším pro xAření gama a možnost rozlišení druhu záření pod­ le tvaru impulzů podnítila vriký počet aplikací v nejrůznějších oborech.

Během zhruba 3o letého rozvoje zaujaly význačné místo mo­ nokrystaly ve funkci detekujícího materiálu. Z nich největšího významu dosáhly monokrystaly aktivovaných alkalických jodidů - NaJ(Tl), CsJ(Tl) resp, CsJ(Na). Uplatňují s e především ja­ ko v y s o c e citlivé detektory záření gama. Tyto krystaly tvoří ekonomicky nejdůležitější část krystalických scintilačních de­ tektorů. Snahou v š e c h specializovaných laboratoří je vyhledá­ vat nové scintilační materiály, které by svými vlastnostmi da-

- 174 -

l y n o v é možnosti aplikační. B ě h e m let byla scintilační techni­ ka obohacena o řadu monokrystalických detekčních materiálů, které svými specifickými vlastnostmi v h o d n ě doplňují

rozsah

aplikací. Obohacení sortimentu v c e l o s v ě t o v é m měřítku j e p o s l e d n í c h letech velmi

v

pozvolné.

Za čím nebyly n a l e z e n y materiály, které b y svými vlastnostmi nahradily nejrozšířenější scintilační krysfaly na bázi jodidu s o d n é h o a jodidu č e s n é h o . J e tedy charakteristické pro s o u ­ č a s n o u etapu rozvoje scintilační techniky s o u s t ř e d ě n í

s e na

zkvalitnění parametrů těchto krystalů. Kromě technického zlep­ š o v á n í kvelity je v e l k á p o z o r n o s t v ě n o v á n a hospodárnosti vý­ r o b y a produktivitě výrobních p r o c e s ů . Tlak na z v y š o v á n í technických parametrů s e promfta zpětně na výrobní techno — logie, v e d e к nutnosti užití č i s t š í c h v ý c h o z í c h materiálů

a

z l e p š e n í kultivačních postupů.

Z c h a a k t e r u a b s o r p c e záření gama v e hmotě v y p l ý v á p o ž a d á v e k užití v e l k ý c h

.>bjemů monokrystalické' o materiálu

pro

s p l n ě n í podmínky totální a b s o r p c e , c o ž přináší z n a č n é náro ky na výrobní postupy.

Většina anorganických scintilačních monokrystalů s e připravu­ je růstem z vlastní tavě ni ny. Využívají s e hlavně dvě základ­ ní metodiky a to metoda tažení na zárodku a metoda s e s t u p ­ ného kelímku * jejich různé modifikace. Obě mají pro daný úč e l s v é klady i zápory.

Hlavní výhodou metody tažení na zárodku ( KYROPOULOS

a

CZOCHRALSKI) j e v y n u c e n á k r y s t a l i z a c e na chlazeném k r y s ­ talickém zárodku čímž je určena orientace krystalické m ř í ž e .

- 175 -

Tato základní o p e r a c e j e kontrolovatelná v i s u á l n ě . Naproti t o ­ mu vlastní růst ingotu a udržování jeho průměru j s o u

hůře

ovladatelné. B y l y v y p r a c o v á n y optické z p ů s o b y kontroly prů­ měru rostoucího krystalu, d á l e n a v r ž e n o užití rtg-záření к v i s u a l i z a c i . O malých krystalů s e uplatnilo již řízení kultivace pomocí počítače. Další v ý h o d o u této metody je to, ž e krystal není pevně s p o j e n s kultivačním kelímkem, čímž o d p a d á o p e ­ r a c e vytavování.

O metody s e s t u p n é h o kelímku (BRIDGMANN a S T O C K B A R GER) s e krystal kultivuje v kelímku s konickým dnem. Kelímek s e pohybuje teplotním gradientem tak, a b y krys tali z a c e

nasta­

la v e š p i č c e kónusu. Z á r o d e č n ý krystal nejvhodněji oriento v á n ý pak určí orientaci c e l é h o ingotu, který je tvarově ome z e n kelímkem. Orientace krystalické mřížky není t e d y p ř e s n á , u jednotlivých ingotu podléhá určitým výkyvům. Krystal p e v r ě l n e ke s t ě n ě kelímku a musí být před tempera с í u v o l n ě n

vy­

tavením. Přímá kontrola hladiny růstu krystalu j e velmi obtíž­ ná. P ř e s tyto n e v ý h o d y je tento postup pro výrobu s c i n t i l a č ních m o n o k r y s 4 l ů n e j r o z š í ř e n ě j š í pro relativně s n a d n ě j š í a u ­ tomatizaci p r o c e s u . Odborná obsluha j e nutná v p o č á t e č n í

a

k o n e č n é fázi cyklu, K r y s t a l i z a c e j e řízena č a s o v ý m progra mem, c o ž j e v ý h o d n é v z h l e d e m к dlouhým kultivačním dobám.

A p l i k a č n í p o ž a d a v k y v e d l y к velkému technologickému rozvo­ ji a výrobě, z krystalářského hlediska

unikátních

š p i č k u v s o u č a s n é době tvoří nabídky největších firem Harshaw С hem. С о

krystalů, západních

и Nuclear Enterprises, J s o u

b ě n y krystaly o rozměrech 4j> 8 1 3 x 2 5 4 mm, c o ž u

vyrá­ krystalu

NaJ(Tl) reprezentuje hmotnost 482 kg, u krystalu CsJ(Tl)

594

kg, Z tor i již v y s v í t á n á r o č n o s t kultivace a dalšího z p r a c o ­ vání. Tvar těchto krystalů napovídá s p í š e využití metody ž e n í na zárodku.

- 176 -

ta­

Proti nutností v ý r o b y t a k o v ý c h rozměru j e možno v z n á š e t fy­ zikální námitky, na druhé straně je v š a k nutno zvážit prudké stoupnutí produktivity v ý r o b y , pokud by potřebná t e c h n o l o g i e byla zvládnuta s dobrou v ý t ě ž n o s t í a reprodukovatelností p o s ­ tupu. Informace n a s v ě d č u j í tomu, ž e západní firmy nastoupily tuto c e s t u a vyrábějí v e l k é krystaly, které pak rozřezávají.

Jak bylo shora poznamenáno, s o u č a s n ý rozvoj t e c h n o l o g i e j e nerozlučně spjat též s e stoupajícími nároky na kvalitu m o n o krystalického materiálu. V popředí zájmu je především

nízké

vlastní radiační poze-dí detektorů.

Toto je z j e d n é strany otázka

ižití nejkvalitnějších dostupných

v ý c h o z í c h surovin, Týkd s e to hlavi.ě jodidu s o d n é h o v á z e n é h o příměsemi draslíku, jehož přirozený izotop

dopro­ °K

je

hlavním zdrojem z v ý š e n í aktivity materiálu. D n e s v e s v ě t ě d o ­ s a h o v a n á čistota j e u r č o v á n a hranicí 1 ppm. Na druhé straně je p o z a d í krystalů v ý r a z n ě ovlivňováno techrologií v ý r o b y v neposlední řadě i v ý b ě r e m konstrukčních materiálů

a

pro

pouzdření krystalu a konstrukci stínění krytů, Nízkopozacíové krystaly je nutno v y r á b ě t v b e z a r a s e l n ý c h kelímcích. Z toho» to hlediska nejlépe vyhovují kelímky platinové. P r o pouzdření s e v zahraničí opět p o u ž í v á v y b r a n ý c h materiálů,

Z tohoto nástinu l z e odhadnout, ž e c e n a krystalu této špičko­ v é kvality bude z n a č n á . Dalším z á v a ž n ý c h parametrem j e h o ­ mogenita materiálu. J e stále v popředí zájviu v š e c h

výrobců.

Na homogenitě je z á v i s l á dobrá r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t , a v š a k zvláště kritickým s e s t á v á tento parametr pro z p r a c o v á n í

a

aplikací velkoobjemových krystalů. Při rozřezávání v e l k ý c h ingotů na menší krystaly způsobuje nehomogenita rozptyl

pa­

rametrů jednotlivých výrobků, z á v i s l o s t parametrů na o r i e n t a -

- 177 -

c i ř e z u a pod.

Dobrou homogenitou j e podmíněna funkce v e l k o p l o c h ý c h k r y s ­ talů, gama kamer, t y č o v ý c h krystalů pro hybridní s c e n e r y , m o ­ z a i k o v ý c h krystalů a pod. Ú krystalů ф З о о mm u gama mer je zatím v e s v ě t ě dosažitelná homogenita a s i

ka­

+ l o % rel.

lum.imp, účinnosti. S v ě t o v ý trend l é k a ř s k ý c h p r a c o v i š t s m ě r u ­ j e к využití j e š t ě v ě t š í c h průměrů a to a s i ф 4 о о mm, kde bu­ d e p o ž a d o v a n á homogenita j e š t ě obtížněji d o s a ž i t e l n á . H o m o ­ genita j e ovlivněna použitou metodikou růstu krystalu, z á k o n i ­ tou s e g r e g a c í příměsí (a tedy i aktivátoru) dle

rozdělovačích

koeficientů při s m ě r o v é kry stali za ci a nepravidelnostmi

způ­

sobovanými k o n v * x í taverúny,

Velkoobj emová krystaly j s c a velmi citlivé na v ě t š í n e b o r y c h ­ l e j š í teplotní z m ě n y c o ž v e d e č a s t o к požadavkům kli máti za c e místností, v nichž krystaly pracují. P r a s k á n í j e dáno j e d ­ nak vyššími hodnotami teplotní roztažnosti krystalu a v y s o k o u š t č p n o s t í NaJ(Tl)„ Na druhé straně v š a k efekt zvětšují

pnutí

vzniklá v krystalu v p r o c e s u růstu i při d a l š í c h manipulacích, bia tomto poli má n e s p o r n é v ý h o d y jodid č e s n ý , který

nerú

štěpitelný. Krystaly CsJ nedávají v š a k tak dobré parametry jako krystaly NaJ a navíc j s o u podstatně dražší.

Kromě problematiky velkoobjemových krystalů j s o u v popředí zájmu t é ž menší krystaly u r č e n é v e formě scintilbloků к m ě ­ ření

' geologickém průzkumu v ka rota ž n í c h v r t e c n . Z d e

jsou

krystaly namáhány do teplot c c a 1 2 o ° C , Špičkově a ž

18o°C,

Hranicí s v ě t o v é nabídky pro tuto o b l a s t j e r o z s a h od

-2o°C

do

2oo°C.

- 178 -

Uvedeným extrémním podmínkám vyhovují nové scintilační p o lykrystalické materiály, které jsou v e světě nabízeny a s i od roku 1972 pod obchodním označením " P o l y s c i n " .

Dosahované parametry těchto nových výrobků ukazují, ž e monokrystalický c h a r a k t e r scintilatorů není ve v š e c h případech nutnou podmínkou z hlediska požadovaných radioluminiscenč— nich pammetrů, pokud ovšem je zachována n e z h o r š e n á optic­ ká propustnost bloku. Zmíněné póly krystalické materiály mají dle prospektů výrobců vysokou odolnost vůči vibracím i vůči teplotním rázům. Radioluminiscenč ní parametry jsou srovnatel­ né s monokrystaly v některých případech u nevýhodných geo­ metrií dokonce lepší. O sta ní fyzikální parametry jsou s h o d n é . Tento materiál, výhodný pí o některé aplikace je zatím c e n o ­ vě a s i 1,5 x d r a ž š í než monokrystaly klasické. Jeho hodno cení bude otázkou aplikačních využití v budoucích letech.

Cílem tohoto příspěvku bylo podat souhrnný, stručný přehled o současném stavu přípravy nejrozšířenějších anorganických krystalických scintilatorů, jejich technologické problematiky na­ vazujíc, na aplikační požadavky a n a z n a č e n í směru perspek» tivníbo rozvoje jejich výroby a vývoje.

- 179 -

S T A V A P E R S P E K T I V A VÝVOJE A VÝROBY POLOVODIČO VÝCH D E T E K T O R Ů I O N I Z m i C I H O Z Á Ř E N I ' A J E J I C H A P L I KACI'V

č s . NARODNIKI H O S P O D Á Ř S T V Í '

THE P R E S E N T S T A T E A N D THE O U T L O O C K

OP

THE

P R O D U C T I O N OF S E M I C O N D U C T O R R A D I A T I O N D E T E C T O R S A N D THEIR A P P L I C A T I O N S

P. Československá

IN C Z E C H 0 3 L A V A K I N D U S T R Y .

Ložэк

komise pro atomovou energii, P r a h a

SOUHRN : V referátu je u v e d e n r o z b o r hlavt.ích s m ě r u výzkumu a vývo­ je polovodičových detektorů, rozbor d o s a ž e n ý c h výsledků a s p e c i f i k a c e cílů v této o b l a s t i p r o p ř í š t í o b d o b í . J s o u n a z n a ceny potřeby polovodičových detektorů v některých oblastech národního hospodářství a zajištění těchto potřeb výrobní k a ­ p a c i t o u v Č S S R a d o d á v k a m i z č l e n s k ý c h z e m í RVHP.

SUMMARY : A n a n a l y s i s of t h e main r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t t r e n d s o n t h e field of s e m i c o n d u c t o r d e t e c t o r s , of a c h i e v e d r e s u l t s and s p e c i f i c a t i o n of t a r g e t s for t h e n e x t p e r i o d i s p r e s e n t e d . T h e n e e d s of s e m i c o n d u c t o r d e t e c t o r s in s o m e b r a n c h e s of i n d u s ­ try a n d t h e m e e t i n g of t h e s e r e q u i r e m e n t s b y t h e production c a p a c i t y in C S S R a n d b y i m p o r t s from m e m b e r c o u n t r i e s of t h e C o u n c i l of Mutual E c o n o m i c a l A s s i s t a n c e a r e i n d i c a t e d .

D e t e k t o r y ionizujícího

z á ř e n í na b á z i p o l o v o d i č o v ý c h

lů, t,j, p o l o v o d i č o v é d e t e k t o r y , mají d n e s v e d l e

-

181 -

materiá­

scintilačních

detektorů a plynových počítačů s v é v ý z n a m n é a nezastupitel­ né místo mezi základními typy deteKtoru. Historicky j s o u z u v e d e n ý c h typů nejmladší a jejich rozvoj

je

charakterizován

průvodními znaky mladého, dynamicky s e rozvíjejícího oboru.

Z a č á t k y rozvoje oboru polovodičových detektorů spadají přelomu p a d e s á t ý c h a š e d e s á t ý c h let. V tomto období b y l y

do v

laboratorních podmínkách v y r o b e n y první detektory. Objektiv­ ní podmínky pro tuto s k u t e č n o s t byly v y t v o ř e n y mohutným n á s ­ tupem p o l o v o d i č o v é techniky v elektronice a s tím s o u v i s e j í ­ cím rozvojem technologií přípravy monokrystalu germania křemíku a navozující v ý r o b y elektronických prvků.

a

Uvedené

dva základní v ý c h o z í materiály zůstaly d o d n e s dominantní při přípravě p o l o v o d i č o v ý c h detektorů, i když hledání

dalších

v h o d n ý c h v ý c h o z í c h materiálů j e v s o u č a s n é době předmětem intenzivních výzkumně v ý v o j o v ý c h prací.

1.

Historický

vývoj

V poměrně velmi krátké dobo po zveřejnění prvních z p r á v

o

p o l o v o d i č o v ý c h detektorech v e s v ě t o v é m odborném tisku byly v C S S I i zahájeny první práce v tomto oboru. Přípravou

de­

tektoru a č á s t e č n ě i problematikou přípravy monokrystalů .zv. detektorového germania a křemi ;u s e zabývali pracovníci Ú s ­ tavu fyziky plazmatu a Ústavu jaderného výzkumu. Úroveň dod a ž e n ý c h v ý s l e d k ů zařadila Č S S R v mnoha s m ě r e c h na j e d ­ no z prvních míst v rámci zemí RVHP, Postupem č a s u s e v ý z ­ kum, vývoj a navazující výroba detektoru - л bázi

germania

soustředila v Ú.JV Řež a detektorů na bázi křemíku v e VÚPJT Přemyšlení.

Přípreva polovodičových deteKtoru má mnohá specifik», V d ů s -

- 182 -

led ku t e c h n o l o g i c k y náročného výrobního postupu klade

vy­

s o k é nároky na kvalifikaci a z k u š e n o s t , pracovníků, na k v a ­ lita v ý c h o z í h o materiálu. Zvláště p o s l e d n ě jmenovaný

souhrn

o o ž a d a v k ů j e v určitém smyslu určující pro kvalitu p ř i p r a v o v a ­ ných detektorů» Jeder. z předních představitelů oboru polovo­ d i č o v ý c h detektorů prohlásil, ž e z kvalitního materiálu, tj. kva­ litních monokrystalů, musí být připraveny kvalitní

detektory.

S o u č a s n ě v š a k n e z o d p o v ě d ě l otázku, které elektrofyzikální parametry j s o u určující pro kvalitní v ý c h o z í materiál.Tato otáz­ ka, není d o d n e s komplexně v y ř e š e n a a j e zřejmé, ž e její

vy­

ř e š sní bude největším přínosem pro z v ý š e n í produktivity

pří­

pravě p o l o v o d i č o v ý c h detektorů. P r o ilustraci z á v a ž n o s t i

to -

ho*~> problému uvádíme skutečnost, ž e v so'JCf.snp době p ř e d ­ stavuje výmět v přípravě germaniových detektoru a ž 5 o % c e l ­ k o v é produkce a je z p ů s o b e n nedostatečnou s e l e k c í

zpraco­

v á v a n ý c h rn-> no krystalu. Příprava monokrystalu, jejich s e l e k c e na základě souboru fyzikálních měření,

technologie

detektorů a měření jejich v ý s l e d n ý c h parametrů

přípravy představují

při výzkumu a vývoji, a l e také v e výrobě takový komplex ná­ r o č n ý c h problémů, ž e od počátků polovodičových

detektorů

převládá t e n d e n c e zciružovat výzkum, vývoj a navazující

vý­

robu na jediném pracovišti. I u n á s jsme s v ě d k y obdobné ten­ dence.

Ve VÚPJT P ř e m y š l e n í byla v průběhu š e d e s á t ý c h a začátkem s e d m d e s á t ý c h leí výzkumně - v ý v o j o v ě a výrobna příprava křemíkových polovodičových detektorů s

zvládnuta povrchovou

bariérou, detektorů Jriftovaných litíem, průletových detektorů a některých d a l š í c h speciálních '.ypů. VÚPJT s e tak stal v tom­ to období prakticky monopolním výrobcem křemíkových

detek­

torů v Č S S R s produkcí c c a 7o ks ročně, z e kterých znač ná č á s t byla určena pro export. P ř e s pozitivní v ý s l e d k y

vý­

v o j o v ý c h prací, vytvořenou výrobní a odbytovou tradici byly

- 183 -

z důvodů u v e d e n ý c h v e vystoupení ředitele VÚPJT =,, Vodič ky, rokem 1975 v ý v o j o v é práce z a s t a v e n y a výroba d e t e k t o ­ rů z r u š e n a . Domnívám s e , ž e rozhodující skutečností,

vediu-

c í к tomuto kroku, bylo to, ž e v e výrobním programu

v'UPJT

nebyla a není pro polovodičové detektory, s výjimkou předzes i l o v a č e a napájecího zdroje, jejichž elektronková

koncepce

byla zastaralá dříve, než byly z a v e d e n y do výroby, přístrojo­ v á n á v a z n o s t . Odstoupení VÚPJT od produkce křemíkových po­ l o v o d i č o v ý c h detektorů s e citelně projeví v bilanci produkce v Č S S R a s o u č a s n á nepříznivá s i t u a c e bude řešitelná p o u z e

s

obtížemi.

Velkou předností soustředění výzkumu, v ý v o j e a v ý r o b y

ger­

maniových p o l o v o d i č o v ý c h detektorů v ÚJV Ř e ž je skutečnost, ž e na tomto pracovišti je s o u č a s n ě

zajištován v ý v o j a přípra­

v a v ý c h o z í h o materiálu - monokrystalů germania. T o u m o ž ň u ­ j e ovlivňovat jednotlivé kroky v technologii přípravy detektorů již od zpracování polykrystalického germania.

2.

Úkoly

státního

plánu

RVT

Vzhledem к z á v a ž n o s t i , obtížnosti a c e l o s p o l e č e n s k é m u

výz­

namu ř e š e n é problematiky byl vývoj germaniových detektorů v ÚJV z a ř a z e n v roce 1973 do státního plánu rozvoje v ě d y

a

techniky a ř e š e n v rámci jaderného progra.nu v úkole P o9 - 1 5 9 - o i e "Výzkum a vývoj polovodičových detektorů".

Záklední cQe úkolu v období 1973-1975 byly splněny, t,j, b y ­ la zvládnuta technologie přípravy Ge(Li» detektorů s aktivním objemem 4o - l o o cm , s rozlišením 'epším než 3 keV

pro

Co, účinností do l o % a poměrem pík - С o m p t o n 2 o : 1.

- 164 -

D e t e k t o r y s těmito p a r a m e t r y byly z a v e d e n y d o v ý r o b y v r o ­ c e 1974, p ř i č e m ž p r ů m ě n . á r o č n í p r o d u k c e j e c c a 25 k s . P ř e ­ v á ž n á č á s t p r o d u k c e j e u r č e n a pro e x p o r t do Z S T . V

rámci

u v e d e n é h o úkolu byla d á l e v e F y z i k á l n í m ú s t a v u u n i v . K a r l o v y ř e š e n a problematika p ř í p r a v y p e r s p e k t i v n í c h typů p o l o v o d i č o ­ v ý c h d e t e k t o r ů na b á z i teluridu kadmia. B y l y p ř i p r a v e n y

prv­

ní v z o r k y těchto d e t e k t o r ů s aktivním objemem p ř i b l i ž n ě 4 o mm ' a

r o z l i š e n í m lepším n e ž b % p r o e n e r g i i 186 keV.

Ú s p ě š n é s p l n ě n í p l á n o v a n ý c h cílů úkolu, v o b d o b í 1 9 7 3 - 1 9 7 5 , snaha

z a d a v a t e l e úkolu Č e s k o s l o v e n s k é komise p r o atomovou

e n e r g i i s o u s t ř e d i t r o z t ř í š t ě n é \ ý v o j o v é k a p a c i t y v o b l a s t i polo­ v o d i č o v ý c h d e t e k t o r ů v Č S S R d o j e d n o h o úkolu, s t e j n ě

jakc

s n a h a ř e š i t v j e d n o m úkole nejen problematiku d e t e k t o r ů

sa­

motných, a l e t a k é d a l š í c h komponent p o l o v o d i č o v ý c h d e t e k č nich j e d n o t e k ( p ř e d z e s i l o v a č ů , k r y o s t a t ů , D e w a r o v ý с h nádob), v y ú s t i l a v s e s t a v e n í úkolu P o 9 - 1 5 9 - 2 o 7 " Vývoj a pří­ p r a v a p o l o v o d i č o v ý c h d e t e k t o r ů j a d e r n é h o z á ř e n í ", který

bu­

d e ř e š e n v l e t e c h 1 9 7 6 - 1 9 8 o . Pomnívám s e , ž e tento úkol p l ­ ně o d r á ž í t e n d e n c e v ý v o j e oblasti p o l o v o d i č o v ý c h d e t e k t o r ů , které j s o u v našich podmínkách v s o u č a s n é době realizova tulné. Výzkumné a v ý v o j o v é p r á c e b u i o u zamořeny

na :

1)

z l e p š e n í d e t e k č n í c h p a r a m e t r ů s t á v a j í c í c h typů d e t e k t o r ů ;

2)

z v l á d n u t í t e c h n o l o g i e p ř í p r a v y d e t e k t o r ů na b á z i p e r s p e k t i v n í c h materiálů ;

3)

s e s t a v e n í komp*etů d e t e k č n í c h

nových

systémů.

P ř i p ř í p r a v ě Ge(Li) d e t e k t o r u má být d o s a ž e n o d a l š í

zlepšení

r o z l i š e n í , z v ý š e n í d e t e k č n í účinnosti, z k r á c e n í d o b y driftu. Kro­ mě s t a n d a r d n í h o p r o v e d e n í d e t e k t o r ů s e počítá s p ř í p r a v o u de­ t e k t o r ů s t u d n o v ý c h a zkoumají s e možnosti p ř í p r a v y s p e c i á l nich d e t e k t o r ů s extrémně potlačeným p o z a d í m a ž na hodnotu c c a

15o : 1 .

- 185 -

comptonovský

ni

N e v ý h o d y germaniových detektorů driftovaných litiem,

které

spočívají v nutnosti jejich trvalého udržování při teplotě

ka­

palného dusíku a dlouhé, driftem z p ů s o b e n é , době výroby.odstraňují detektory z e s u p e r č i s t é h o germania, které z a c h o v á v a ­ jí ostatní v ý h o d n é vlastnosti a parametry germaniových detek­ torů. P r a č e na vývoji těchto detektoru budou zaměřeny h l a v ­ ně na přípravu v h o d n ý c h monokrystalů.

N e u s t á l e rostoucí potřeba zajištění s y s t é m ů pro

spektrometrii

nízkoenergetického záření X s extrémním energetickým rozli š e n í m našla svůj o d m z v tom, ž e v rámci úkolu b u d e

řeřen

vývoj nízkoenergetických s y s t é m u s e s t á v a j í c í c h z detektoru na bázi Si r e s p . Ge, c h l a z e n é h o p ř e d z e s i l o v a č e , kryostatu De « a r o v ý

a

nádoby s celkovým rozlišením lepším než 2 o o ,

resp, 2 5 o eV pro energii 5,9 keV.

V oblasti křemíkových detektoru budou p r á c e prováděny

v

Ú s t a v u jaderné fyziky Č S A V a v Ú s t a v u organické c h e m i e a biochemie ČSAV. P r a c o v i š t ě v ÚJF j e začínající a bude

se

zabývat prakticky c e l o u typovou š k á l o u křemíkových detekto­ rů. Zřízení tohoto pracoviště bylo reakcí na zrušení

výroby

v e VÚPJT, пеЬоГ ÚJF byl největším č s . odběratelem této

pro­

d u k c e . Je to v š a k ř e š e n í n o u z o v é . P r a c o v i š t ě v ÚOCHB zaměřuje p o u z e na křemíkové detektory s povrchovou rou. Fakt, ž e tyto typy detektorů nepatří v žádném

barié­ případě

mezi zastaralé a nemoderní, potvrzují v ý s l e d k y d o s a ž e n é tomto pracovišti :

ее

na

s n í ž e n í šumu detektorů umožnilo spolehlivou

detekci záření beta tritia; byla zvládnuta

hnologie

úpravy

povrchu detektorů pro z v ý š e n í jejich mechanické a c h e m i c k é odolnosti b e z z h o r š e n í speklrometrických parametrů detektorů; pracovníci tohoto ústavu dali vzniknout novému směru v a n a ­ l ý z e rozložení aktivity p l o š n ý c h v z o r k ů -

- 186 -

semikonduktografii,

Základními p o ž a d a v k y n a n o v é materiály v h o d n é p r o рпргаллд polovodičových detektorů je v y s o k é atomové číslo,

možnost

p ř í p r a v y m o n o k r y s t a l ů d o s t a t e č n é h o obiemu a m o ž n o s t činnos­ ti d e t e k t o r ů při p c k o j o v e teplotě při z a j i š t ě n í d o b r ý c h s p e k t r o •letrických v l a s t n o s t í , V C S S R s e v této s o u v i s l o s t i

zabývá

F y z i k á l n í ú s t a v U K teluridem kadmia a p e r s p e k t i v n ě zinku, Využití

teluridem

d e t e k t o r ů z u v e d e n ý c h materiálů má

velkou

p e r s p e k t i v u v t ě c h o b l a s t e c h , v e k t e r ý c h použití d e t e k t o r u na b á z i G e n e b o Si j e n e v ý h o d n é , n e b o d o k o n c e n e m o ž n é . p r ů b ě h u let 1 9 ? 6 - 1 9 8 o má být z v l á d n u t a t e c h n o l o g i e C d T e d e t e k t o r ů s objemem d o l o o mm n e ž 5 % (186 keV) a

V

přípravy

a rozlisen'm

lepším

z a v e d e n a jejich v ý r o b a ,

V u v a ž o v a n é m o b d o b í bude p r ů b ě ž n é

Zijištováno

zkvalitňová­

ní p a r a m e t r ů k r y o g e n n í techniky,

3,

Výrobní

základna

Polovodičové detektory v počátcích s v é existence našly uplat­ nění zejména v o b l a s t i e x p e r i m e n t á l n í j a d e r n é fyziky při

de­

tekci a s p e k t r o m e t r i i t ě ž k ý c h n a b i t ý c h č á s t i c . J e d n a l o s e p ř e ­ v á ž n ě o d e t e k t o r y s p o v r c h o v o u b a r i é r o u a nv.iym

citlivým

objemem. Z v l á d n u t í t e c h n o l o g i e driftu m o n o k r y s t a l u litiem v e d ­ lo zejména u g e r m a n i o v ý c h d e t e k t o r ů к p o d s t a t n é m u

zvýšení

d o s a ž i t e l n é h o citlivého objemu d e t e k t o r ů a tím ke z v ý š e n í j e ­ jich efektivnosti d e t e k c e hlavně vůči pronikavějším druhům i o ­ nizujícího z á ř e n í . T a t o s k u t e č n o s t , s p o l u s p a r a l e l n ě

provádě­

nými p r a c e m i , z a m ě ř e n ý m i n a r o z p r a c o v á n í metod využití s p e ­ cifických p ř e d n o s t í p o l o v o d i č o v ý c h d e t e k t o r ů v r ů z n ý c h o b l a s ­ t e c h n á r o d n í h o h o s p o d á ř s t v í , j a d e r n é fyziky, biologie a médi cíny, vytvořily tlak

na dynamický rozvoj v ý v o j o v é a

výrobní

z á k l a d n y p o l o v o d i č o v ý c h d e t e k t o r ů . J a k ý o d r a z má tato t e č n o s t v Č S S R , u v e d u , v z h l e d e m к šíři probler.iatiky, na n ě k t e r ý c h

příkladech.

- 18

sku­ pouze

V l e t e c h 1 9 7 5 - 1 9 7 7 probíhá u nás v e spolupráci s e

SSSR

v ý v o j šestikomponentního rentgenfiuorescenčního anály rátoru s e S i (Li) detektorem pro a n a l ý z u g e o l o g i c k ý c h vzorků.

So­

v ě t s k á strana s e v r o c e 1974 na n á s obrátila s návrhem na tento s p o l e č n ý v ý v o j z toho důvodu, ž e u n á s byly v té d o ­ bě předpoklady pro rychlé a ú s p ě š n é zvládnutí v ý r o b y

níz^

k o e n e r g etických S i (Li) s y s t é m ů s rozlišením lepším než 2 o o eV pro energii 5,9 keV. V rámci plnění této s p o l u p r á c e

byly

v e spolupráci mezi VÚPJT a ÚJV připraveny Si(Li) detektory a zkompletovány s y s t é m y s rozlišením 1 7 o eV. S o v ě t s k ý ner, který j e velmi spokojen s těmito výsledky,

part­

předpovídá

roční potřebi Si(Li) detektorů v těchto s y s t é m e c h na

konci

s e d m d e s á t ý c h let na stovky, začátkem o s m d e s á t ý c h let na ti­ s í c i v í c e kusů V s o u v i s l o s t i s tím, ž e j s o u o b e c n ě к dispozici s y s t é m y u v e d e n ý c h parametrů, zahájila T e s l a Brno vývoj

rastrovacího

elektronového mikroskopu moderní k o n c e p c e , V zajištění s y s ­ témů pro tyto mikroskopy jsme v š a k s v ě d k y paradoxní situa­ c e : p ř e s t o ž e s e j e d n á o o r g a n i z a c e VHJ T e s l a , VÚPJT o d ­ mítlo zajišťovat v ý v o j a navazující výrobu těchto systémů. T e s l a Brno byla n u c e n a obrátit s e v této záležitosti na

za­

hraničního partnera (NDR), který v=ak nepřistoupil plně

na

její p o ž a d a v k y a přislíbil dodávku s y s t é m ů s rozlišením l e p ­ ším než 2 5 o eV od roku 1978, Přitom s e u p o ž a d o v a n ý c h dodávek jedná zhruba o 3o s y s t é m ů ročně.

I když zde není u v e d e n úplný přehled oblastí a

požadova­

ných objemů v ý r o b y křemíkových detektoval, je zřejmé, ž e z a jištovaný objem v ý r o b y v ÚJF a ÚOCHB, který c o do počtu kusů odpovídá b ý v a l é produkci VÚPJT, j e pro potřeby Č S S R nedostatečný. Tato nepříznivá s i t u a c e bude v y ž a d o v a t maxi­ mální využití v š e c h možností a mobilizaci rezerv, které Č S S R má, případně kooperaci v rámci zemí RVHP,

- 188 -

Objem v ý r o b y Ge(Li) detektorů v ÚJV, kterých t ě ž i š t ě

užití

s p o č í v á v " k l a s i c k é " š p i č k o v é gama spektrometrii a aktivač­ ní a n a l ý z e , pokrývá p o ž a d a v k y č s . a zahraničních o d b ě r a t e ­ lů c c a z 5 o %. V s o u č a s n é době s e zkoumají možnosti z v ý š e ­ ní objemu výroby, přičemž důraz s e klade na intenzivní formy

Určitým nedostatkem v úvahách o potřebných objemech v ý r o ­ by C d T e detektorů je skutečnost, ž e v Č S S R n e j s o u r o z p r a ­ c o v á n y metodiky jejich uplatnění, c o ž zřejmě s o u v i s í s tím,že v e s v ě t ě j s o u tyto detektory p o u z e o m e z e n ě komerčně tupné a publikace jsou

dos­

sporadické. S ohledem na vlastnosti

C d T e detektorů je perspektiva jejich užití např, v

nedestruk­

tivní kontrole vyhoření paliva atomových elektráren, v medicí­ ně v s e s t a v ě mozaiky detektorů jako alternativa к velkoobje— movým scintilátorům. V této s o u v i s l o s t i bude nutné využít před­ stih, který Č S S R v této oblasti nesporně má, a to nejen

v

rámci zemí RVHP, a l e také v e s v ě t o v é m měřítku.

4.

Mezinárodní

spolupráce

Z iniciativy ČSSR a mezinárodního h o s p o d á ř s k é h o

sdružení

Interetominstrument s e konalo v roce 1974 v N á c h o d ě j e d n á ­ ní sp3cialistů č l e n s k ý c h organizací s d r u ž e n í 1AI v oblasti p o ­ l o v o d i č o v ý c h detektorů. Cílem jednání bylo zpracování plánu koordinace výzkumných a v ý v o j o v ý c h prací a v y p r a c o v á n í ná­ vrhu na s p e c i a l i z a c i výroby. Na toto jednání n a v a z o v a l a d a l š í s c h ů z k a s p e c i a l i s t ů v dubnu t.r. / e Varšavě, Z obou jednání vyplynulo -loporučení s p e c i a l i z o v a t výrobu germaniových

de­

tektorů v e p r o s p ě c h Č S S R a S S S R , Pozitivním rysem u v e d e ­ ných jednání j e snaha sdružení IAI neomezovat s e p o u z e na

189 -

oblast výroby, ale koordinovat rovněž ús li zainterosovaných organizací již v oblasti výzkumných a vývojových prací,Výs­ ledkem jednání v e Varšavě je dohoda o spolupráci mezi ČSSR a SSSR v e výzkumu monokrystalů germania a teluridu kadmia. Vzhledem к nepříznivé situaci v e výrobě křemíkových detekto­ rů jsou zkoumány možnosti využití výsledků dosažených u nás v e výzkumu a vývoji těchto detektoru ve spolupráci s NDR. VždyT např. při konfrontaci dosažených výsledku jsme museli konstatovat, že rozlišení č s . nízkoenergetického systému s e Si(Li) detektorem, připraveného ve spolupráci VXJPJT a ÚJV, bylo jednoznačně nejlepší. Očekáváme, že mezinárodní spolu­ práce č s . organizací v rámci sdružen* IAI s e pozitivně pro­ jeví v nepříznivé bilanci výrob/ polovodičových detektorů.

6.

Závěr

Nedostatky v prognostické činnosti a v rozhodnutích, ovlivňu­ jících bilanci výzkum ně-vývojových a výrobních kapacit v ob­ lasti polovodičových detektorů, s e nepříznivě odrazily v sou­ časném stavu této oblasti v ČSSR. Československá komise pro atomovou energii ve spoiupráci s řešitelskými pracovišti a jejich nadřízenými orgány a v posílení mezinárodní spolu práce v rámci sdružení Interatominstrument očekává, ž e kon­ centrací kapacit a přijetím příslušných opatření si ČSSR udr­ ží, resp. znovu získá to postavení, které odpovídá její tradicí, zkušenostem a dosaženým výsledkům v této oblasti a které jí právem náleží.

- 19o -

Č E S K O S L O V E N S K Ý RTG SPEKTROMETR S VYSOKOU ROZLIŠOVACÍ'

SCHOPNOSTI' .

A HIGH RESOLUTION X - R A Y SPECTROMETER IN

MADE

ČSSR .

M. Vidra ÚJV,

Ř e ž u Prahy, Т. Vašek

VUPJT,

Přemyšlení.

SOUHRN : V příspěvku je p o p s á n spektrometr s v y s o k o u .rozlišovací s c h o p n o s t í , u r č e n ý к měření záření X, Byl použit chlazený p ř e d z e s i l o v a č s b e z o d p o r o v o u v a z b o u typu "drain-feedback". Jako detekční čidlo byl použit Si(Li) detektor s aktivní plodxxi c c a 2 o mm a s hloubkou k o m p e n z o v a n é oblasti 3 mm. Na ener­ gii 5,9 keV byla naměřena r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t pod 180 eV, R o z l i š o v a c í s c h o p n o s t měřena pulsním generátorem byJa 135 eV, Výstupní impulsy z p ř e d z e s i l o v a č e b y l y tvarovány na s e m i g a u s s o v s k ý průběh s č a s o v o u konstantou 14/us. SilLi) d e ­ tektor byl v y r o b e n v e VUPJT T e s l a Přemyšleni, n í z k o š u m o v á elektronika a kryotechnika v ÚJV Ř e ž .

SUMMARY : A high resolution spectrometer d e s i g n e d lor X-ray m e a s u r e ments i s d e s c r i b e d . A c o o l e d preamplifier with a low resistan­ c e coupling of the "drain-feedback" b/pe and a Si(Li) detector with a n a c t i v e surface of c c a 2o mm a n d c o m p e n s a t e d area depth of 3 mm w e r e u s e d . For the 5,9 keV e n e r g y , a resoluti­ on of l e s s than 18o eV w a s measured. T h e v a l u e of the pul­ s e generator measurement of the resolution power w a s 135 eV. T h e p u l s e from the preamplifier w e r e s h a p e d to a s e m i - a u s s i a n c o u r s e with a time constant of 1 4 / u s , T h e 5i(Li) detector w a s manufactured in the VÚPJT T e s l a Přemyšlení, the lowe - n o i s e e l e c t r o n i c s a n d c r y o t e c h n i c s in the N u c l e a r R e s e a r c h Institute, Řež,

- 191 -

K o n v e n č n í nábojové citlivé p ř e d z e s i l o v a č e , které j s o u nezbyt­ né pro spektrometrickou činnost p o l o v o d i č o v ý c h detektorů p o ­ užívají к zajištění s p r á v n é funkce stejnosměrnou

odporovou

v a z b u mezi výstupem tohoto p ř e d z e s i l o v a č e a řídící ele':tro dou polem ř í z e n é h o tranzistoru. Tento odpor j e v š a k obvykle, kromě

Johnsonova

šumu (dug

» 4 IcTRdfX zdrojem d a l ­

šího, t.zv. n a d b y t e č n é h o šumu typu l/f, j e ž má původ v nedo­ konalé t e c h n o l o g i c k é structure tohoto prvku.

V práci (l) j e p o p s á n před z e s i l o v a č , u kterého byla odporová zpětná v a z b a n a h r a z e n a elektro-optickou v a z b o u . P o m o c í d i o ­ dy (obvykle G a A s ) emitující s v ě t l o v h o d n é v l n o v é

délky

je

o s v ě t l o v á n přechod hradlo—substrát polem ř í z e n é h o tranzistoru a v y v o l á v á n fotoefekt, j e h o ž důsledkem vzniká fotoproud, k t e ­ rý kompenzuje proud detekční diody. Odstraněním pracovního odporu з е v e d l e p o k l e s u šumu odporu s n í ž í rozptylové k a p a ­ city vstupu systému, c o ž rovněž přispívá ke s n í ž e n í š u m o v é úrovně.

Jiný z p ů s o b b e z o d p o r o v é v a z b y j e p o p s á n v práci (2), Zde je ke kompenzaci proudu detektoru (t.j. proudu klidového a prou­ du indukovaného dopadajícím zářením) v y u ž í v á n o závislostí v e ­ likosti proudu hradla polem řízeného tranzistoru na napětí me­ zi j e h o zdrojovou (source) a norovou (drain) elektrodou. Z v y ­ šováním napětí mezi těmito elektrodami proud hradla

vzrůstá

expoenciálně.

Vedle těchto metod vyrovnávání proudu d< U lítoru

bezodporo-

vým způsobem existuje c e l á řada dalších, která v š a k n e d o z ­ nala v ě t š í h o r o z š í ř e n í

S před z e s i l o v a č i v ý š e u v e d e n ý c h dvou typů a s e Si(Li) tektory o aktivní p l o š e kolem 12 mm s e podařilo snížit

- 192 -

de­ elek-

tronieký šum systému pod l i o eV. Při těchto měřeních byly elektrické signály tvarovány na s e m i g a u s s o v s k ý průběh s č a ­ sovými konstantami několik desítek /us.

Zapojení

eiektrometrické

smyčky

U daného spektrometru jsme použili bezodporové v n z b y t,zv. drain-feedback. Tato v a z b a je poněkud jednodušší, než-li o p to-elektronická, přitom umožňuje dosáhnout ekvivalentních výs­ ledků.

(_0£B*/£ '£f*f_i*r*

Obr. 1. Poloblokove zapojení spektrometru.

Na obr, 1 je poloblokove zapojení spektrometru. Elektrické signály z detektoru (Det) jsou vedeny na řídící elektrodu polem řízeného tranzistoru F E T (ZN 4416) a dále na vstup z e s i l o ­ v a č e (A.^). Z výstupu A ^ je kapacitní vazba C f (cca o,15 pP) na vstup. S o u č a s n ě je z tohoto výstupu odebírán signál pro řízení napětí U s c j, A b y nedocházelo к nežádoucí střídavé vaz­ bě, je v této smyčce použilo integračního zapojení zesilova če A 3 .

- 193 -

Vzroste-li proud diody (Det) např. vlivem dopadaucího

záření

A , v z r o s t e střední hodnota napětí na výstup A j a tím v z r o s ­ te i napětí Ů s( ±. Z v ý š e n í napětí U s t j z p ů s o b í \'zrůst

proudu

hradia polem ř í z e n é h o tranzistoru. К opačnému p r o c e s u c h á z í při p o k l e s u proudu detektoru. Tím je trvale

do­

udržována

rovnováha mezi proudem detektoru a proudem hradla - p ř e d z e s i l o v a č je s t á l e v aktivním režimu.

Zbytek smyčky, skládající s e z k a b e l o v é h o p ř e d z e s i l o v a č e (Ao), tvarová čího z e s i l o v a č e a v í c e kanálového amplitudového analyzátoru j e obvyklá v e r z e spektrometrického ř e t ě z c e .

P r o detekci záření byl použit Si(Li) detektor, v y r o b e n \A5PJT

T e s l a P ř e m y š l e n í Detektor o průměru aktivní

ve oblasti

5 mm a s hloubkou kompenzované v r s t v y 3 mm byl zhotoven z b e z d i s l o k a č n í h o monokrystalického křemíku typu p z

pre­

d i k c e T e s l y Rožnov.

P r o l o s a ž e n í minimální kapacity detektoru byla zvolena struk­ tura "Mesa", Vstupní okénko detektoru bylo vytvořeno v y l e p ­ táním zbytkové p v r s t v y a ž na kompenzovanou oblast a

na­

pařením s l a b é zlaté vrstvy, která z á r o v e ň s l o u ž i l a ! jako s b ě r ná elektroda. Tlouštka napařené v r s t v y v č e t n ě mrtvé

vrstvy

d o s a h o v a l a c c a 4 o - 6 o y u g . c m ~ , C e l k o v é provedení detektoru ;e patrné z obr, 2 , Detektor byl umístěn s p o l e č n ě s tranzis -

0.5

n - oblast - oblast

citl obi

l Au: 40 -f 60 M ř ř í t k o v ran Obr. 2.

ftez

Si(Li) detektorem.

- 194 -

.ug/crT

5.90 keV

611 kanál (36500 imp)

Щ

!

SI (li) VÚPJTjRl YÚ - Drain - feedback 300 V; 14 .us; TZ-PD 5 1 DN; NCZ 6. 1 5.1.1976

ss.

•+=3.

428 kanál (203 imp) (Л

=SÍ

152 ev

6,49 keV

z=iz

Mu ty JL

672 kanál (5000 lnp) -j

Obr. 4

torem řízeným polem v kr\o.-tutu - e v - t u p n í m B e o k é n k e m tlouštce 2 o o /um. K r y o s t a t byl z a b u d o v á n d o p ř e n o s n é

o

Deva-

rovy n á d o b y o o b s a h u 5 1,

E x p e r i m e n t á l n í

v ý s l e d k y

Vlastní .-pektroiii'-tr po^u = táve»l ^ --i(Li) d e t e k t o r u s p ř e d z e s i l o v a č e m , /. hlavní! .o /<-Í1OVJ.C e (fy. C a n b e r r a ) a z m n o h o k a n á l o v é h o lín. . l y / U o r 1 i I ! ridčic-lnterteohnique). C e l k o v é d á n í spektrometr.;

MCIII..

p ř í s l u š e n s t v í (zdroje napětí, g e n e r á ­

tor impulzu a tri.) j e uveih.no na obr. 3

Obf.3

'

V* .

•r

**w

1

*;";.. ..*

•s%

•„•

t . t í> •

iKíliir» ... • 1 ••

'

uspořá­

•

'*****»>

-

196 -

Na obr. 4 j e č á s t spektra

P e (5,9 k e V - M n K g j

pětí detektoru З о о V byla d o s a ž e n a

). Při n a ­

r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t ko­

lem 1 8 o eV. Impulsy byly tvarovány na s e m i g a u s s o v s k y

prů­

b ě h s č a s o v o u konstantou 14 .nis. Při tvarování 8 / u s byla roal i š o v a c í s c h o p n o s t l e p š í než 19o eV. R o z l i š o v a c í

schopnost

měřena pulsním generátorem byla 135 tV.

LITERATURA : (1)

MOULDING e t a L :

(2)

ELAND :

NucUnstr.Meth., 7 1 , P 2 7 3 (1969).

N u c L . S c i . , l í ( l ) , 4 o 3 (1972).

- 197 -

POUŽITI' S E M I K O N D ' J K T O G R A F I E VE VĚDĚ,

TECHNICE

LČKAŘSTVl'.

USE OP S E M I C O N D U C T O G R A P H Y IN S C I E N C E , AND

R.

MEDíCINE

TECHNIQUE

.

Tykva

U я ta v o r g a n i c k é c h e m i e a b i o c h e m i e Č S A V ,

Praha.

V první části přednášky je popsáno základní uspořádání pro semikonduktografickou detekci rozložení radionuklidů vyvinuta v ČSSI< s e s v ě t o v o u p r i o r i t o u , na k t e r é b y l u d ě l e n p a t e n t v průmyslově v y s p ě . ý c h kapitalistický~'n státech. Je provedeno srovnání detekčních možností popraného přístroje s parametry zařízení, používajících ionizační neoo scintilační detektory a s autoradiografií. V d r u h é č á s t i j e na k o n k r é t n í c h p ř í k l a d e c h o b s á h l e ukázáno, jak jsou přednosti semikonduktografickó detekce využívány v r ů z n ý c h o b o r e c h pro stanovení d i s t r i b u c e z n a č e n ý c h látek.Niapř. j s o u u k á z á n y m o ž n o s t i p o s k y t o v a n é s e m i k o n d u k t o g r a f u p ř i a n a l ý z e podiTiínek g a l v a n i c k é h o p o k o v á n í , s t u d i u v r o z e n ý c h v a d , s l e d o v á n í ú č i n k u l é č i v , a n a l ý z á c h p o t ř e b n ý c h během p ř í ­ p r a v y z n a č e n ý c h l á t e k a j e j i c h č i s t ě n í , p ř i s t u d i u p r ů b ě h u pod­ kožního zánětu, při ochraně životního prostředí a pro řesepf p r o b l e m a t i k y d a l š í c h o b o r u ( b o t a n i k y , b i o c h e m i e atd.).

1 'i')

_

N Ě K T E R É PROBLÉMY M Ě Ř E N I ' V Z O R K U

125

J NA VZOR -

KOMĚNIČICH V LABORATOŘÍCH NUKLEÁRNÍ' MEDIClSlY .

SOME PROBLEMS OF M E A S U R E M E N T OF *

5

J SAMPLES

ON ION E X C H A N G E R S IN NUCLEAR MEDICINE L A B O R A T O R I E S .

J. H u s á k , J. E r b a n , K. K l e i n b a u e r , M. Budíková, J. Havlík O d d ě l e n í n u k l e á r n í medicíny F N a L F , Olomouc V. D v o ř á k Výzkumný ú s t a v přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y Přemyšlení. J.

Tesla ,

Kinc

K a t e d r a radiologie a n u k l e á r n í medicíny LF

UJEP,

Brno .

SOUHRN : J e s l e d o v á n v l i v n á s l e d u j í c í c h faktorů na v ý s l e d k y vyšetřovaní in v i t r o p r o v á d ě n ý c h pomocí l 2 , J : n a s t a v e n í přístrojů, s t a b i ­ litě, vliv r o z d í l n é tloušťky s t ě n z k u m a v e k či ampulí, objemová závislost detektorů. Doporučuje s e nastavení okénka a n a l y z á ­ toru na oba p í k y 1 2 5 j , stabilitu p ř í s t r o j ů j e n e j v h o d n ě j š í p r o ­ měřovat pomocí etalonu 1 2 9 J . Z j i š t ě n é objemové závislisti d e ­ tektorů mají z a n e d b a t e l n ý vliv na v y š e t ř e n í in vitro. К chybo v ý s l e d k u může z n a č n ě p ř i s p í v a t r o z d í l n á tlouštka s i ? n běž­ ných n e v y b í r a n ý c h z k u m a v e k . J s o u h o d n o c e n y c h y b y měření a d i s k u t o v á n y jejich příčiny.

SUMMARY: T h e effect of t h e foVowing f a c t o r s on the r e s u l t s of in vitro a s s a y s performed with the u s e of 12oj w a s i n v e s t i g a t e d : in­ strument setting, stability, v a r y i n g wall t h i c k n e s s of t e s t tubes or a m p o u l e s , d e t e c t o r volume d e p e n d e n c e . It is r e c o m m e n d e d to s e p u p the a n a l y z e r window to both I 2 5 ] p e a k s : the instru­ ment stability s h a l l b e p r e f e r a b l y m e a s u r e d b y m e a n s of a 1291 s t a n d a r d . T h e e s t a b l i s h e d v o l u m e d e p e n d e n c i e s of the d e t e c t o r s h a v e a negligible effect on the in vitro a s s a y s . T h e v a r y i n g wall t h i c k n e s s of the common n o n - s e l e c t e d t e s t tubes may contribute c o n s i d e r a b l y to the r e s u l t e r : o r . T h e m e a s u rement e r r o r s a r e e v a l u a t e d a n d their c a u s e s a r e d i s c u s s e d .

-

2ol

' Radioizotop jodu

125 J s e používá v s o u č a s n é době v

l e á r n í medicíně p r o in vitro t e s t y , z n i c h ž h l a v n í pod:!

nuk­ tvoří

r a d i o i m u n o l o g i c k á s t a n o v e n í ř a d y n e j r ů z n ě j š í c h hormonů a

in

vitro t e s t y v d i a g n o s t i c e štítné ž l á z y . Rozvoj i n vitro

testů

p ř i n á š í n u t n o s t p r o m ě ř o v á n í a ž několika s t o v e k v z o r k

den­

n ě . P o u ž í v á n í a u t o m a t i c k ý c h m ě n i č ů v z o r k ů j e v takovém pří­ padě absolutní nezbytností.

Z fyzikálních c h a r a k t e r i s t i k

125

J j e p r o in vitro t e s t y v ý h o d ­

ný dlouhý p o l o č a s 6 0 dní. V t a b u l c e 1 j s o u

uvedenyjednotli-

T a b u l k a 1. 1O^

Záření

emitované při p ř e m ě n ě

ZÁŘENÍ GAMA

J

(l),

POCET.F.OTONU ENERGIE NEBO CASTIC . NA 100 PŘEMĚN ~7

35 "27

XK,

"31

~24

KONVERZNÍ ELEKTRONY

"32

"18

AUGEROVY ELEKTRONY

—26

"20

v é typy z á ř e n í e m i t o v a n é h o při p ř e m ě n ě a zastoupení, V detekčních a p a r a t u r á c h

125

J , jejich

energie

s e registruje elektro­

m a g n e t i c k é z á ř e n í s e n e r g i í kolem 3o keV t v o ř e n é h l a v n "> rentgenovým zářením z a t o m o v é h o o b a l u teluru. E n e r g i e 3 o je v e s r o v n á n í s e n e r g i í z á ř e n í gama j i n ý c h b ě ž n S

- 2o2

.

keV

užívaných

r a d i o n u k l i d u v n u k l e á r n í medicíně relativně n í z k á a m u ž e mít z a n á s l e d e k u r č i t é t ě ž k o s t i při d e t e k c i a p ř í p a d n ě i

chyby

výsledků.

P r o m ě ř e n í v e l k ý c h s é r i í v z o r k u s e p o u ž í v á na ONM v O l o ­ mouci d v o u přístrojů firmy S e a r l e A n a l y t i c . Vzorkomenic' typu 4227 s k a p a c i t o u l o o v z o r k ů j e v y b a v e n k r y s t a l e m Naj(Tl) o p r ů m ě r u 76 mm. Druhý v z o r k o m e n i c typu 2285 s k a p a c i t o u 3 o o v z o r k ů je n o v ě j š í a je v y b a v e n k r y s t a l e m NaJ(Tl) o

průměru

5o mm. K e v z o r k o m ě n i č i 1185 j e připojen p o č í t a č P D S - 3

do­

d a n ý r o v n ě ž firmou S e a r l e A n a l y t i c .

Ma u v e d e n ý c h přístrojích jsme s l e d o v a l i vliv ř a d y faktorů

na

v ý s l e d k y t e s t ů in vitro : n a s t a v e n í přístrojů, stabilita, vliv r o z ­ dílné t l o u š t k y z k u m a v e k a ampulí, objemová z á v i s l o s t d e t e k t o ­ rů, statistika.

N ě k t e r á m ě ř e n í d á l e u v á d ě n á byla p r o v á d ě r » na přístroji P a c ­ k a r d typu 95o2 5-34 (připojen ke s p e k t r o m e t r u typu 3375), i n s ­ talovaném na k a t e d ř e fyziky a n u k l e á r n í medicíny LP U J E P v Drně, T e n t o přístroj s e v y z n a č u j e tím, ž e s c i n t i l a č n í k r y s t a l , к němuž přiléhají dva f o t o n á s o b i č e , má p r ů c h o z í s t u d n u nou kolmo к o s e

vrta­

krystalu.

Objemová z á v i s l o s t byla p r o m ě ř o v á n a t a k é u s p e c i á l n í h o scintib'itoru (2) s e s t u d n o u v r t a n o u v p o d é l n é o s e k r y s t a l u v r e l é j o h o v ý š c e (scintilátor byl v y r o b e n v e VÚPJT T e s l a

Přemyš­

lení), S c h e m a t i c k é z n á z o r n ě n í v š e c h tří typů d e t e k t o r ů j e ob r. 1.

-

2o3

na

DETEKTORY VZORKOMĚMČŮ PŘÍSTROJE SEARLE RADIOGRAPHIC

PŘISTROJ PACKARD

TESLA SPEC KRYSTAL

Ш řÉ} M-"1 Obr. 1,

S c h e m a t i c k é znázornění detektorů p o r o v n á v a n ý c h pří­ strojů. Rozměry scintilačníhc krystalu v z o r k o m ě n i č e S e a r l e A n a l y t i c typu 4227 : 7 6 x 7 6 mm (studna o prů­ měru 17 mm a v ý š c e 45 mm); u vzorkoměniče S e a r l e Analytic typu 1 1 8 5 : 5 o x 5 o mm (studna o průměru 17 mm); u přístroje P a c k a r d : průměr 76 mm ( průměr studny 27,8 mm); rozměry s p e c i á l n í h o s t u d n o v é h o scintilátoru VÚPJT T e s l a : 4 5 x 5 o mm (studna oprům, 17 mm).

Nastavení

aparátu

Scintilační spektrum pík j e v y t v á ř e n zářením

J o b s a h u j e dva píky (obr, 2) Y

první

a rentgenovým zářením s energií

kolem 3o keV, druhý pík odpovídající energii 6o kev" z koincidenčních fotonů rentgenového záření г, rozpadu tovaného stavu 35,5 keV v jádře Т е а r e n t g e n o v é h o K, j e ž doprovází elektronový záchyt (3).

- 2o4 -

vzniká exci­ záření

DETEKČNÍ

ÚČlNr-fST

42% •7%

51% 61%

DISKR HLADINA

Obr. 2,

Možné z p ů s o b y nastavení okénka a n a l y z á t o r u při detekci ^ 2 5 J a odpovídající d e t e k č n í účinnosti. Hor­ ní hodnoty detekční účinnosti platí pro v z o r k o m ě n i č S e a r l e A n a l y t i c typu 4227, druhé hodnoty pro v z o r ­ koměnič typu 1 1 8 5 .

Detekční aparaturu j e možno nastavit dvěma z p ů s o b y .

Výho­

dou druhého z p ů s o b u , kdy o k é n k o analyzátoru o b s a h u j e

oba

píky, j e o n ě c o v y š š í detekční účinnost. Jedná s e o obsolutní hodnoty účinnosti, které s e s n a d n o získají jako poměr po"tu z a r e g i s t r o v a n ý c h impulsů za určitý č a s к počtu 125

J

přeměn

za tentýž č a s (3). Absolutní aktivita použitého

J o objemu 1 ml umístěného v e studní krystalu byla

vzorku vy­

počtena podle známého vztahu (з)

S - o,997 NCc Ч ( - 1 - ^ J i - Y 2R

Nc/Ns ,

S

je č e t n o s t měřená v oblasti h l a v n í s ' ho píku a N č e t n o s t změřená v oblasti sumačního píku. Dptekční účinnosti v z t a ž e n é na p o č e t fotonů místo na p o č e t kde

R -

N

přeměn budou n i ž š í než hodnoty u v e d e n é na obr, 2 vzhledem к tomu, ž e

J emituje 145 fotonů rentgenového z á ř e n í a z á -

. 2o5 -

ření gama na l o o přeměn. Poměrně nízká účinnost j e z p ů s o ­ bena a b s o r p c í záření s energií 3 o keV v samotném v z o r k u

a

v hliníkovém krytu scintilačního krystalu.

V podstatě neexistuje důvod proti nastavování okénka na oba píky. Určitou okolností, kterou j e třeba mít ГА paměti, j e

zá­

v i s l o s t velikosti sumačního píku na geometrii měření (4), např. na objemu roztoku v e studnovém scintilačním krystalu. Z obr. 3 vyplývá, ž e významnější rozdíl mezi křivkami zjištěnými při

OBJEMOVÁ ZÁVISLOST NASTAVENI OKÉNKA , ANALYZÁTORU

*°\ STUDNOVÝ KRYSTAL [ NaJ (TI) 0 50*50mm

X \ \ ч

7o\

N;

60 \ 2

3

4

5

6

7

OBJEM ROZTOKU [ml] Obr. 3.

Objemová z á v i s l o s t měřena u standardního s c i n t i l a č ­ ního krystalu NaJ(Tl) (aparatury NKG 314 a NZQ 717 T). Aktivita v am půli byla konstantní, byl měněn objem roztoku. U každé křivky je v y z n a č e n o n a s t a ­ v e n í okénka analyzátoru v e scintilačním spektru 125j^

dvou porovnávaných nastaveních n a s t á v á a ž při objemech věw š í c h n e ž j e vlastní objem studny. Lze to vysvětlit tím, ž e

- 2o6 -

se

vzrůstajícím objemem ubývá impulsů v sumačním píku v í c e než v hlavním píku. Vzhledem к tomu, ž e měřené roztoky při r a dioimunologických stano/eních mají objem o,5 a ž 3 ml (viz d á ­ le), i«> vliv rozdílu mezi křivkami na praktická měření z a n e d ­ batelný. Lze řídi, že přístroj by mel být při běžných měřeních nastavován tak, a b y okénko analyzátoru obsahovalo oba fotopíky. Tohoto způsobu s e používá u vzorkoměniče S e a r l e A nalytic 1185, kde s e nastavení okénka na oba fotopíky volí automaticky zmáčnutím tlačítka.

Výraznější rozdíl mezi objemovými závislostmi zmořenými

při

uvedených nastaveních s e projevuje u přístroje P a c k a r d (obr. 4). OBJEMOVÁ ZÁVISLOST NASTAVENI OKÉNKA ANALYZÁTORU

[%]*»

n

•

10

15

20

OBJEM ROZTOKU [ml]

Obr. 4.

Obiemová závislost měřená u scintilacního krystalu přístroje P a c k a r d obdobným způsobem jako na obr. 3.

- 2o7 -

Stabilita

přístrojů 129

P r o měření stability přístrojů j e velmi v ý h o d n ý etalon (poločas 1,57. l o

J

l e t ) , v j e h o ž scintilačním spektru j e foto -

pík vytvořený p ř e v á ž n ě rentgenovým zářením energií 2 9,7 keV 129 125 „ (5). Potopík J j e v e srovnání s fotopíkem J poněkud posunut к v y š š í m energiím (obr. 5). Při náročnější kontrole na s t a v e m přístrojů j e třeba s touto s k u t e č n o s t í počítat.

«O

w

*

»

/SUMAČNÍ PIK

O

4S

40 60 в0 100 DISKR. HLADINA Obr. 5.

Scintilační spektra

J a

J,

Z hlediska měření s é r i e v z o r k ů na automatických v z o r k o m ě ničích j e důležitá krátkodobá stabilita v období několika h o o 129 din, po které s e s é r i e v z o r k u měří. Pomocí etalonu J do­ d a n é h o firmou S e a r l e Analytic jsme proměřovali stabilitu

au­

tomatických měničů v z o r k ů p o u ž í v a n ý c h na ONM v Olomouci. V průběhu 4 hodin (přístroj není p ř e s noc vypínán) s e poloha fotopíku změnila o méně než 2 % a č e t n o s t o o,5 %

- 2o8 -

( okénko

analyzátoru bylo n a s t a v e n é tak, a b y obsahovalo celý 'otopík). ' ' v e d e n á změna četnosti je srovnatelná s e statistickou chybou. Stabilita přístrojů je vyhovující a její vliv na měření vzorků J je zanedbatelný.

Rozdílná

tlouš fкa

ampulí

a

zkumavek

Vliv rozdílné tloušťky zkumavek a ampulí jsme sledovali ná­ sledujícím způsobem (obr. 6). Od každého typu uvedeného na

Щ

§ Cbr. 6.

Zkumavky a ampule použité při zjištování vlivu roz­ dílné tlouctky stěn a dna na měřenou četnost. U prv­ ní zkumavky je znázorněna zasunutá ampule s 1 " J .

obr. 6 byl náhodně vybrán soubor o l o kusech. Dc jednotli vých ampulí, resp, zkumavek, byla postupně zasouvána am půlka o menším průměru obsahující roztok J a proměřová­ na. Výsledky jsou shrnuty v tabulce 2, Uvedené četnosti jsou průměrem z l o měření, ze stejného počtu moření byl na počí­ tači PDS-3 vytodnocován variační koeficient jednotlivého mě-

- 2o9 -

ř e n í . U k a ž d é a m p u l e či z k u m a v k y z e s o u b o r u byla po

roz­

bití z m ě ř e n a tloustka d n a a s t ě n v b l í z k o s t i d n a a b y l

vy­

p o č t e n p r ů m ě r z t ě c h t o d v o u údajů. V t a b u l c e j s o u Tabulka

uvedeny

2.

V ý s l e d k y s l e d o v á n í vlivu r o z d í l n é t l o u s t k y s t ě n a d n a v e k r e s p . ampulí na m ě ř e n o u č e t n o s t

TLOUŠŤKA ČETNOST STĚNY AMPULE [imp min'*] MAX[mm]

in

ROZDÍL V ČETNOSTECH

m

11

V2 1,31

11957 11291

07 Ofi

5.7

JS

0,79 095

8607 8M2

13 08

2j

U

0,832

13364 13130

1,0

to

j e n d v o j i c e , u n i c h ž byla zjištěna

zkuma­

1,7

4*

maximální a minimální t l o u s t ­

ka. U p r v n í h o typu z k u m a v e k j e rozdíl v č e t n o s t e c h

výrazně

v ě t š í n e ž v a r i a č n í koeficient, u o s t a t n í c h typů j e tento

rozdíl

m e n š í . P r o p r a x i z toho v y p l ý v á důležitý z á v ě r , ž e b ě ž n é n e ­ v y b í r a n é z k u m a v k y s kulatým dnem b y n e m ě l y být p o u ž í v á n y p r o metody in vitro z a l o ž e n é na d e t e k c i

Poznamenáváme,

I.

že jako zcela neužitečné s e ukázaly

o vlivu t l o u s t k y z k u m a v k y opírající s e o Moučinitel

- 2lo -

úvahy

zeslubení

1°5 záření

.

~

" J v e s k l e , který j s m e s t a n o v i l i e x p e r i m e n t á l n ě

mocí s o u b o r u am půlí r ů z n é h o p r ů m ě r u d o s e o e

O b j e m ov á

závislost

zapadajících.

d e t e k t o r u

J e zřejmé, ž e n e j m e n š í objemovou

závislost vykazuje

ní k r y s t a l v y r o b e n ý v e VÚPJT T e s l a P ř e m y š l e n í , z 7 6 x 7 6 mm (obr. 7). V k a ž d é

speciát krystalů

s t a n d a r d n í c h má m e n š í objemovou z á v i s l o s t k r y s t a l s ším objemem, t.j.

po­

největ­

zpracované

OBJEMOVÁ ZÁVISLOST TESLA ^~^^SPIC KRYSÍ AI N NoJ(Tl) 076x76 SEARLE RADIOGRAPHIC

2

3

4

5

6

NoJ(TI)

050x50

TESLA

NKG 314

в

OBJEM ROZTOKU [ml] Obr. 7.

Objemová . í á v i s l o s t d e t e k t o r u m ě ř e n á pomocí roztoku J o t é ž e aktivito a v z r ů s t a j í c í m objemu, Prvn.C křivka byla z m o ř e n a s e z k u m a v k o u PVC o výšce 76 nim a vnitřním průméru 13 .mm, o s t a t n í k ř i v k y se zakresle u zkumavkou.

s a d ě v z o r k u při radioimr. n e l o g i c k ý c h s t a n o v e n í c h mají v š e c h ­ ny v z o r k y s t e j n ý objem, přičemž tyto objemy .-
- 2 1 1 -

v

r o z m e z í od o , l d o 3 ml. Ze zjištěných z á v i s l o s t í v y p l ý v á , c h y b a v četnosti z p ů s o b e n á případnými rozdíly v vzorků t é ž e s a d y j e

že

objemech

zanedbatelná.

Velmi malou z á v i s l o s t na objemu v širokém rozmezí do 18 ml v y k a z u j e detektor přístroje P a c k a r d (obr. 8).

OBJEMOVÁ ZÁVISLOST

[х]юо

PACKARD

90 80 70

SEARLE RAOOGRAPHC

60 2

4

6• » 8* * 10

12

%

16

18

OBJEM ROZTOKU [ml] Oor. 8.

Objemová z á v i s l o s t detektoru přístroje P a c k a r d řená obdobným způsobem jako na obr. 7,

Hodnocení

chyb

mě­

ěření

P r o rychlé hodnocení c h y b měření v z o r k ů oři v y š e t ř e n í c h

in

vitro používáme počítače PDF -3 připojeného ke vzorkoměniči. Primárním úkolem tohoto p o č í t a č e je o v š e m v y h o d n o c o v á n í radloimunologických stanovení. Na našem oddělení jsme s e s t a v i ­ li s o u b o r jednotlivých programů pro v z o r k o m e n i c . P *ográmy j s o u startovány tlačítky Teletype, který s l o u ž í jako tiskač pro

mě­

nič i pro počítač. Na počítači je také možné zpracovat v ý s

- 212 -

-

l e d k y měření z ciruhého v z o r k o m ě n i č e v y d ě r o v a n é na

děrné

p á s c e . S y s t é m programu obsahuje programy universální, které „ operace „ „o „ umožňují v y k o n á v a t b ě ž n é u vzorkomenicu, napr. odečteni p o ­ zadí, vyjádření změřené Četnosti v p r o c e n t e c h č e t n o s t í

stan­

dardu, v ý p o č e t statistické c h y b y v měření a průměru z e dvou č e t n o s t í při měření dubletu. Dále j s o u к dispozici programy pro určité metody in vitro. Ma obr. 9 je příklad z á p i s u na d á l n o ­ p i s u při měření v z o r k ů pro radioimunologická s t a n o v e n í

Tisk­

ne s e pořadí vzorku, č a s irěření, četnost, relativní statistická

100 n.i. MI.RO •»•»* n.i.n.)

*i fioi_ ма'.—^P _ от»,*:-? мц пртт

Ml M-4' '*'

млп<,^ í>'|'•«-»•> t'll»^ nnnrvifsi

лч i , ил *r-|.n*' "rt|.Tfí •••M.-VI

\ OSLO VZORKU

Obr.•. 9.

«trt.

^

flOn^Strtrttll.-V on/ 3iroitfM41

oo.< 09?

p|t|.

*»~*r

№:«*

CAS

Ukázka výstupu z dálnopisu při rutinním měřenívzoi»ku 1 2 5 J pro radioimunologická s t a n o v e n í

c h y b a zjištěného počtu impiJ.sů za určitý č a s , průměr, č e t n o s t dubletu, procentuální chybě» odchylky dubletu od průměru, rela­ tivní statistická c!ivba iéto odchylky. V posledních dvou s l o u p ­ c í c h s e tisknou v ^l.^iny nutné pro v y h o d n o c o v á n í RL-ч,

- 213 -

R o z b o r ú *ajů t i š t ě n ý c h takto d á l n o p i s e m a v ý s l e d k y měření u v e d e n é v tomto s d ě l e n í dovolují v y s l o v i t určité z á v ě r y

chy­

b á c h v měření u metod in vitro p r o v á d ě n ý c h na n a š e m oddě­ lení.

Chyba měření z p ů s o b e n á při v y š e t ř e n í c h in vitro statistickým charakterem radioaktivního rozpadu j e o b e c n ě malá. Relativní statistická chyba při maření

jednotlivých v z o r k ů j e v e v ě t š i ­

ně případů 1 - 2 %, v ojed.něnlých případech 3 fo, relativní sta­ tistická chyba o d c h y l k y jedno»'»v#io v z o r k u od průměru duble­ tu je 2 - 4 % (uvažuje з е jedna kvadratická odchylka). Odchyl­ ka četnosti jednotlivého v z o r k u od průměru z dubletu j e z p r a ­ vidla menší než 5 %, v ě t š í j e n ojediněle. Použijeme-li

zkuma­

vek, resp. ampulí, které v y k a z u j í malou variabilitu tlouštky stěn a přihléuneme-li к tomu, ž e vliv ostatních s h o r a p o s u z o ­ v a n ý c h faktoru j e zanedbatelný, r e s p . velmi malý, můžeme t v r ­ dit, ž e v některých případech odchylka četnosti v z o r k ů

od

průměru dubletu je z p ů s o b e n a zřejmě hlavně c h y b o u v přípevvě vzorku.

LITERATURA : (1)

DILLMAN, L.T.:

MIRD Pamhlet No.4, J.NucLMed.,lo SuppL. No.2 (1969).

(2)

DVOŘÁK, V.; SMOLA, J.; KONČALOVÁ, H.; NEJEDLÁ, В.; LABLER, В.: Výzkumná zpráva 1б/217/о13/П-8/74, T e s l a VÚPJT P ř e m y š l e n í

(3)

HOROCKS, D.L.:

NucLlnstr.Meth. 125, lr,5 (1975).

(4) HUNTER, D.; D R A T Z , A.F.; ROHRER, R.H.; COBERLY, J.C.; J.Nucl.Med.,26, 952 (1975). (5)

OLDENDORF, W.H.:

J. Nucl. Med., 16, 2 4 6 (1975).

- 214 -

CELOTĚLOVÉ D E T E K T O R Y P R O KLINICKÉ

APLIKACE.

WHOLE BODY D E T E C T O R S F O R CLINICAL A P P L I C A T I O N S .

J. S i l a r K a t e d r a l é k e . ř s k é fyziky a n u k l e á r n í medicíny, LFH UK, P r a i a

SOUHRN : J s o u d i s k u t o v á n y p o ž a d a v k y na v ý s l e d n é p a r a m e t r y lových detektorů použitelných pro

celotě-

klinická r e t e n č n í v y š e t ř e ­

ní. J s o u u v e d e n y kc'-^nacni c h a r a k t e r i s t i k y , fyzikální

paramet­

r y a v ý s l e d k y fantomových k a l i b r a č n í c h m ě ř e n í na u n i v e r s á l ­ ně ř e š e n é m c e l o t ě l o v e n i d e t e k t o r u CD-2 - s e s t a v e n é m z z e m s k ý c h s o u č á s t í a dílů - v h o d n é m p r o klimatická

tu­

retenční

v y š e l ť ^ n í , s t a n o v e n í s t u p n ě z a m o ř e n í o s o b , profilografická rri>ř e n í a maření v e l k o o b j e m o v ý c h v z o r k ů a e z á ř i č i gama.

SUMMARY : T h e r e q u i r e m e n t s on the íin^.l p a r a m e t e r s of w h o l e b o d y

de­

t e c t o r s s u i t a b l e for clinical retention a s s a y s a r e d i s c u s s e d . T h e colimation c h a r a c t e r i s t i c s , p h y s i c a l p a r a m e t e r s a n d phan­ tom calibration r e s u l t s a r e p r e s e n t e d which w e r e

obtained

with the u n i v e r s a l l y d e s i g n e d whole b o d y d e t e c t o r CD-2

as­

s e m b l e d from home m a d e p a r t s a n d c o m p o n e n t s - s u i t a b l e t'oiclinical retention a s s a y s , p e r s o n a l contamination determinati on, profilographic

m e a s u r e m e n t s a n d counting of l a r g e volu -

me s a m p l e s c o n t a i n i n g gamma emitters.

- 215 -

Značnou č á s t problematiky dlouhodobě s l e d o v a n é po klinické i výzkumné s t r á n c e na odděleních nukleární medicíny

před­

stavuje resorpčni resp. exkreční v y š e t ř e n í nemocných.

Vzhledem к ner-porným metodickým a provozním výhodám c e lotělového vyiietření v e srovnání s e x k r e č n í a n a l ý z o u v y ž a dující pečlivou kolekci exkrét, přešla řada p r a c o v i š r hraničí i v n a š í zemi na c e l o t ě l o v é vyšetření, hned jak

v

za­ byly

komerčně dostupné v e l k o o b j e m o v é scintilační detektory.

Postupem doby byla vyvinuta řada j e d n o nebo v í c e d e t e k t o ­ rových variant e e l o t ě l o \ ý c h detektoru, které podle konfigura­ c e citlivého objemu detektorů a těla v y š e t ř o v a n é o s o b y nebo způsobu měření j s o u v s o u č a s n é době r o z d ě l e n y do n ě k o l i ­ ka skupin (viz (l) ). A

- měření v oblouku

В

- měření na nakloněné židli

С

- měření

D

- měření s optimalizovaným pohybem detektorů

F.

- měření na lůžku s optimalizovaným rozložením detektorů

F

- měření s plenárními velkoobjemovými

G

- měření s č á s t e č n á obklopujícími velkoobjemovými tory

H

- měření v e 4 #

s lineárním pohybem detektorů

detektory detek­

konfiguraci; viz obr. 1 a 2 .

Využití u v e d e n ý c h konfiguračních variant pro detekci o b s a h u zářičů gama v lidských tělech na nízkých úrovních p ř e d p o ­ kládá umístění měřené o s o b y a scintilačrv ': detektorů

ve

společném stínícím krytu. Při rozměrech lidských těl a poža­ dovaném stínícím účinku jsou stínící kryty takových oelotělov ý c h detektorů v e l k é a velmi nákladné.

Podstatně lacinější a konstrukčně j e d n o d u š š í jsou

celotělové

detektory (v a n g l o s a s k é literatuře o z n a č o v a n é "shadow shield"),

- 216 -

Obr. I,

5chematické znázornění konfigurace měřeni' o s o b y a citlivého objevn-t d e t e k t o r ů , A. - m ě ř e n í v oblouku; В - m ě ř e n í na n a k l o n ě n é židli; С - m ě ř e n í s lineárním p o h y b e m d e t e k t o r ů ; D - n e u v e d e n , protož<- j e grafická s h o d n ý s С - p o h y b d e t e k t o r ů optiT" •. o v á n ý .

- 217 -

Obr. 2,

Schematické znázornění konfigurace měřené osoby a citlivého objemu detektorů, E - nvSření na lůžku s optimalizovaným rozložením detektorů; P - réření planá m ími velkoplochýrri detektory; G - .Tiěření s částečně obklopujícími detektory; H ~ měření v e 4Я konfiguraci.

- 218 -

u k t e r ý c h j e d ů k l a d n ě s t í n ě n p o u z e citlivý objem d e t e k t o r ů a tunel, kterým n e m o c n ý p r o t a h o v á n z o r n ý m polem š i r o c e k o l i m o v a n ý c h d e t e k t o r u na pohyblivém l e h á t k u od z t r a c e n o

do

z t r a c e n a , V tomto p ř í p a d ě j e tělo n e m o c n é h o p r o m ě ř o v á n o po­ s t u p n ě (od h l a v y к patám) a

p o u z e č á s t těla j e v z o r n é m p o ­

li d e t e k t o r ů . Ve s r o v n á n í s p ř e d c h á z e j í c í m i j e d n o a ž č t y ř d e ­ tektorovými v a r i a n t a m i j e t e d y d o s a h o v á n a

značně nižší g e o ­

m e t r i c k á ú č i n n o s t a tím i p r o s»ejné citlivé o b j e m y

detektoru

n i ž š í citlivost, a l e v ý s l e d k y m ě ř e n í j s o u n e z á v i s l é na r o z l o ž e n í z á ř i č ů gama v těle n e m o c n é h o v e s m ě r u od h l a v y к p a ­ tě.

P r o k l i n i c k á v y š e t ř e n í , při k t e r ý c h j e n e m o c n é m u a k t i v i t a z a r i c u gama r a d o v é

aplikována

l o Bq - l o Bq, n e j s o u extremně

n í z k é p o z a d í a v y s o k á c e l k o v á citlivost n e z b y t n é , tak j a k to­ mu j e u c e l o t ě l o v ý c h d e t e k t o r ů p o u ž í v a n ý c h p r o přirozeného obsahu

K,

1J

hodnocení

Cs a případného zamoření

na

ú r o v n í c h ř á d o v ě s t o v k y a ž d e s í t k y Bq.

.Те v š a k p o ž a d o v á n o , a b y c e l k o v á citlivost c e l o t ě l o v é h o

de­

tektoru byla n e z á v i s l á na p o l o z e z á ř i č e v l i d s k é m t ě l e a a b y v ý s l e d k y měření nebyly zkreslovány redistribucí zářiče nebo z n a č e n é látky během vyšetřovacího

období,

Ř a d a m o ř e n í p r o v e d e n á z a h r a n i č n í m i a u t o r y na j e d n o k r y s t e l o v ý c h nejčastěji používaných konfiguracích ukazuje

na to, ž e

p r o klinická měření, k d e r o z d ě l e n í p o d a n é h o z á ř i č e s e s č a s e m není

mění

k o n f i g u r a c e "na židli" v h o d n á a k o n f i g u r a c e ' v

o b l o u k u " v y h o v u j e v p ř í p a d e c h , kdy n e m o c n ý m u ž e být měřen v p o l o z e na z á d e c h a na b ř i c h u a v ý s l e d k y j s o u

průměrová-

ny, Z toho v y p l ý v á nutnost použít o b l o u k ů s většími p o l o m ě ­ ry, c o ž z n a m e n á p o d s t a t n é s n í ž e n í citlivosti

přístroje.

P o d o b n é z á v ě r y je možné udělat i pro s y s t é m y

_ 219 -

světšímpoč-

tem stabilních detektorů; s e z v y š o v á n í m geometricko

účinnou

ti r o s t e i z á v i s l o s t citlivosti detekčního s y s t é m u na r o z l o z e ní k o n c e n t r a c e měřeného z á ř i č e v těle nemocného.

První variantu c e l o t e l o v e h o detektoru ú s p ě š n ě použitého v ru­ š í zemi v r o c e 1968, představoval š i r o c e kolimovaný ^cinti lační detektor s NaJÍTl) krystalem l o o x l o o mm a s fotci-á s o b i c e m 65 P K 4 2 3 realizovaný p r a c o v n í k y BFÚ PVL UK P r a z e , pod o z n a č sním CD-1, j e h o ž zorným polem byl

\'

prob-

h o v á n nemocný l e ž í c í na lehátku od ztracena do ztracena (2)

Této variantě j e d n o d u c h é h o j e d n o k r y s t a l o v é h o

celott'-loveno

detektoru byla dána p ř e d n o s t před v zahraničí ča.-íto p j u z , vanými konfiguraci "na židli" nebo "v oblouku"-i c>uvodu d o b ­ rého kompromisu mezi v ý s l e d n o u citlivostí a n e z á v i s l o s t í n e ­ měřených hodnot na r o z l o ž e n í aktivity v těle n e m o c n é h o

a

podstatně menších nároku na účinné stínění detektoru.

V ý s l e d k y v y š e t ř e n í z í s k a n é na tomto jednoduchém c^lotělovéf". detektoru byly vyhovující a v dobrém s o u h l a s л в

vý-led!
ex křeč ní a n a l ý z y .

Ve s n a z e z v ý š i t citlivost c e l o t e l o v e h o detektorv, sn'zit p o d í ­ v a n o u aktivitu zářičů gama' při p r o v o z n ě ú n o s n é dobé v y S e t ření, omezit vliv r o z l o ž e n í (a redistribuce) zářičů ga-na v tele n e m o c n é h o na v ý s l e d k y v y š e t ř e n í při je-

'.zovém p r o t a ž e ­

ní n e m o c n é h o zorným polem c e l o t e l o v e h o detektoru

navrhli

j s m e v rámci úkolu BFU UK a v roce 1971 uvedli do v o z u c e l o t ě l o v ý detektor C D - 2 ,

pro­

j e h o ž k o n c e p c e splňuje

po­

ž a d a v k y kladené na klinická retenční vyšetřen.' a na s t a n o ­ v e n í s*upně kontaminace lidí zářiči gama při mimořádných

. 22o -

а

h a v a r i j n í c h s i t u a c í c h (3, 4).

V e d l e c e l o t e l o v y c h v y š e t ř e n í byla p o ž a d o v á n a m o ž n o s t

měře­

ní p o k u s n ý c h zvířat, v e l k o o b j e m o v ý c h v z o r k ů s v y s o k o u citli­ v o s t í a profilografická

měření celého lidského

těla.

Doplňkovými p o ž a d a v k y b y l y m o ž n o s t s n a d n é h o p ř e m í s t ě n í pří­ s t r o j e a použití k o m e r č n ě d o s t u p n é t u z e m s k é

součástkové

základny.

K o n s t r u k č n í ry

ř e š e n í

a

v ý s l e d n é

p a r a m e t

-

CD-2.

U v e d e n é p o ž a d a v k y n á s v e d l y к u n i v e r s á l n í m u p r o v e d e n í pří­ s t r o j e s e š i r o c e kolimDvanými

detektory.

P o u ž i l i j s m e a x i á l n í konfiguraci d v o u dvojic

velkoobjemových

s c i n t í l a č n í c h d e t e k t o r ů s Naj(Tl) k r y s t a l y

loo x l2o

(výrobce Monokrystaly-Turnov) a

fS

mm

s f o t o n á s o b i č i 65 P K

423

( v ý r o b c e VUVET - P r a h a ) .

J e d n a d v o j i c e j e u m í s t ě n a p o d l e h á t k e m , d r u h á nad l e h á t k e m v e v z d á l e n o s t i o s k r y s t a l ů 9o cm. U r o v e n l e h á t k a j e

nastavi­

t e l n á od 5 cm d o c c a 2 5 cm nad k o l i m a č n í d e s k o u d o l n í d v o ­ j i c e a umožňuje

n a s t a v e n í s t ř e d n í h o ř e z u těla n e m o c n é h o ne

s t ř e d zorného pole detektoru.

Nastavením vhodné vzdálenosti detektorů jednotlivých j e d o s a ž e n o malé z á v i s l o s t i citlivosti C D - 2 m e n e к rameni v d é l c e

c c a 4 o cm.

- 221

dvojic

v e s m ě r u od r a ­

Kolimační c h a r a k t e r i s t i k y j e d n é d v o j i c e detektoru m ě ř e n é

v

r o v i n á c h r o v n o b ě ž n ý c h s r o v i n o u lehátka mají elipsovitý tvar, jejich š í ř k u l z e z m e n š o v a t p o s u v e m kolimačních d e s e k

ke

střední poloze.

D o s a ž e n á homogenita citlivosti o b o u dvojic CD v rovině

ve­

d e n é s t ř e d e m z o r n é h o pole CD - 2 kolmo к rovině l e h á t k a j e z n á z o r n ě n á křivkami p a r a b o l i c k é h o tvaru, k t e r é v y m e z u j í mís­ ta v rovině, v e k t e r ý c h je citlivost o l o % v ě t š í n e ž

citlivost

v e s t ř e d u z o r n é h o p o l e CD,

Provádíme-li měrei-ií s bodovými zářiči ponořenými v e

vrstvě

Ч'с"1у, mění s e o b l a s t z o r n é h o p o l e CD - 2, v e které s e c i t l i ­ v o s t neliší v í c e n e ž

Í,lo

%, c o do r o z m ě r ů i tvaru podle e -

n e r g i e m ě ř e n é h o z á ř i č e a p r a c o v n í h o režimu detektoru. Z á l e ­ ží tedy také na tom, jsou-li d e t e k o v á n y i r o z p t ý l e n é

fotony

gama - integrální režim n e b o v y b r a n ý o b o r .spektra.

Na obr, 3 j s o u z n á z o r n ě n y tyto oblasti z o r n é h o p o l e p r o případy, je-li z á ř i č

CD-2

C s p r o t a h o v á n zorným polem

CD

b e z a b s o r b u j í c í h o p r o s t ř e d í (ve v z d u c h u ) a kdy j e z á ř i č

u—

místěn v e v a n ě s v o d o u o tloušťce v r s t v y 24 cm a v ní p r o ­ t a h o v á n zorným polem detektoru,

S t e j n é měření p r o ^ářič

' C s , a l e v e fotopíkovém p r a c o v -

ním režimu j e z a c h y c e n o na obr, 4.

Ve fotopíkovém režimu n e d o c h á z í к í á d n é k o m p e n z a c i a b s o r ­ b o v a n ý c h net>o r o z p t ý l e n ý c h fotonu gama v a b s o r p č n í m

pro­

s t ř e d í a proto tvar k ř i v e k s t e j n é citlivosti v zorném poli CD

-

222

Ь.7

7,)9

7,JJ

6.\4

с,71

6,^1

•

7,4Ь

7.5

•

4

7,11

7.1J

О 6

»-*f

«i»ó7

6,92

7, to 7 , 1 , ;

Ь,71

6,94

7,11

7,13

-ю%

42 cm

.ю«У, 5.б\

6,44

6,65

7, >7

1,1

5 • ť,95 •91/5,04

57

» 6,.'

• 6,j2

6 , J 5 6,4U

6,55

b*W 6',fe5 ТГУГ 7*,7

4 0 cm

Obr. 3, Křivky spojující místa s e změnou citlivostí + l o % v z h l e ­ dem к hodnotě citlivosti v e středu zorného "pole C D - 2 pro "bodový" zářič 1 3 7 C s ; - n a h o ř e b e z rozptylujícího prostředí - v e v z d u c h u -dole v nádobě s vodou, Uoustka v r s t v y 24 cm; - v integrálním režimu

- 223

-

• »%

• i,Í5 .

i

• 2,53 •

• 2,61 •

• 2,6b

• 2,6:?

•

•

2,3)

2,46

2,5b

2,65

-.66

• 2,3f. C,JL

• 2,47 C,tl

• 2,54 «,?*

• 2,61 «,P-l

• ?« ,62 ,OÍ

• I ž,iú

• 2,46

• J,5fc

• 2,65

• ,60 2,6ó

' 2,35

• 2,53

. • 2,61 J_,bb

* 2 ,65

xlú j

-W% \

• H%

\1,Ь69

Ю%

2,001 2,077 2,141 2,1Ьв хЮ'

li I lli9

• 1,54

• 1,6

• 1,63

• 1,64

-*>% • Ю%

2,0

2,07

rrri

1,78

2,14

^,1HH

Obr. 4 . Křivky spojující místa s e změnou citlivosti + l o % v z h l e ­ dem k' hodnotě citlivosti v e středu z o r n é h o "pole DC - 2 pro "bf jvý" zařič 1 3 7 C e . - nahoře b e z rozptylujícího prostředí - v e v z d u c h u - dole v nádobě s v o d o u , tlouŠtka v r s t v y 24 cm; v e í o topiku

- 224

.

-2 je v ý s l e d n i c í a b s o r p c e primárního z á ř e n í gama a

konfigu­

r a c e z á ř i č - citlivý objem d e t e k t o r ů . S e s n i ž o v á n í m

energie

primárri.ch fotcnů gama s e o b l a s t z o r n é h o p o l e CD - 2, k t e r é s e citlivost neliší v í ~ e n e ž

ve

£ l o % , zužuje; viz obr. 5 .

V integrálním režimu l z e a b s o r p c i p r i m á r n í c h fotonů gama absorpčním prostředí částečně kompenzovat zvýšenou

v

detekč­

ní ú č i n n o s t í s c i n t i l a č n í c h d e t e k t o r ů pro r o z p t ý l e n é fotony ga ma s n i ž š í e n e r g i í . Z t ě c h t o d ů v o d u d á v á m e u k l i n i c k ý c h r e s o r p č n í c h v y š e t ř e n í p ř e d n o s t integrálnímu p r a c o v n í m u

režimu

n e b o v h o d n é v o l e n é m u e n e r g e t i c k é m u o b o r u podle e n e r g i e fo­ tonů gama n e b o s p e k t r a p o u ž i t é h o z á ř i č e gama p ř e d ve

měřenín

fotopíku.

Energetická rozlišovací schopnost použitých velkoobjemových d e t e k t o r ů v a x i á l n í konfiguraci j e mezi 9 a

l o % pro

Cs.

Hodnoty s e p r a k t i c k y neliší od hodnot . r e ř e n ý c h v č e l n í kon­ figuraci. V ý s t u p y d e t e k t o r ů j s o u v e d e n y p a r a l e l n ě - b e z s m ě ­ š o v a c í c h o b v o d ů - na v s t u p v y h o d n o c o v a c í s o u p r a v y

TESLA

N Z G 312 T. V ý s l e d n á hodnota e n e r g e t i c k é r o z l i š o v a c í s c h o p 137 « nosti pro C s a c e i ý d e t e k č n í s y s t é m pri pečlivém n a s t a v e n í j e l o , 5 - l l , o % a během 5-ti l e t é h o p r o v o z u s e p r a k ticky n e z m ě n i l a .

T o s v ě d č í o velmi d o b r é úrovní p o u z d r e m ' NaJ(Tl) kry --,ta1.ů a technologii v ý r o b y v e l k o p l o c h ý c h f o t o n á s o b i č u d o s a ž e n ý m i na­ šimi v ý r o b c i .

V ý s l e d k y měřen? d l o u h o d o b é stability v ý š k y s i g n á l n í c h impul­ s u v n e p ř e r u š o v a n é m p r o v o z u ukazují, ž e po u s t á l e n í p o l o h y maxim j e d n o t l b / ý c h d e t e k t o r ů j s o u z m ě n y malé

- cca

+_l %

kolem p r ů m ě r n i h o d n o t y během několika m ě s í č n í p r a c o v n í do-

- 225 -

133.

x 10'

/,16

,11 5',64

1,45 4*.61 4*,í>

5,в

е,ог

Ъ,п

воСо

ll*,07

1*,14

-ЛЬ"Д^1 # ,04 1U07

Í,2'J

f,2«>

1,J4

x 103

í,13 f ,14 1,14

,t,J

Г ?А V*1

Ví

1,41

l',48

1,54

1,^

< - » %

•'0%

Obr, 5, Křivky spojující místa s e změnou citlivostí + l o % resp. + 2o % vzhledem к hodnotě citlivosti v e středu zorného pole CD - 2 ve fotopíkovém režimu pro "bodové" zářiče 5- 33 Ba - nahoře a "°Co dole v nádobě s vodou s tloušťkou vrstvy 24 cm.

- 226 -

by. K patrným změnám v p o l o z e fotopíků jednotlivých d e t e k ­ torů d o c h á z í zpravidla po provozních p a u z á c h d a n ý c h

vý­

padky proudu nebo opravami č á s t í přístroje.

Změna průměrné četnosti v integrálním režimu CD - 2 ^ stan­ dardní p o l o z e c e j c h o v n í h o z á ř i č e ^ " C s j e dlouhodobě

sle­

dována; rozptyl měřené hodnoty při jmenovitě n a s t a v e n ý c h pa­ rametrech dodatečně stabilizované v y h o d n o c o v a c í v několika měsíčních obdobích n e p ř e s a h u j e měrné hodnoty

5,45 , l o

aparatury

j^l % kolem prů­

impulsů.

T a k é tento parametr můžeme p o v a ž o v a t za velmi dobrý a pro klinickou praxi za z c e l a v y h o v u j í c í Místnost, v e které CD-2 pracuje, nebylo třeba klimatizovat,

V r o c e 197o, kdy byly nakupovány díly CD - 2 nebyly u nás dostupné velkoobjemové Naj(Tl) krystaly s nízkou koncentre*» cí

4o

K.

č e t n o s t 4,18 imp/min na 1 cm

citlivého objemu pro e n e r g e -

tický obor nad l o o keV při maximálně o t e v ř e n ý c h kolimačních d e s k á c h odpovídá průměrné hodnotě n e v ý b ě r o v é kvality NaJ(Tl) krystalů. Z u v e d e n é hodnoty a s i 15 % připadá na rozptýlené záření

gama, které proniká přímo nebo po rozptylu na

stě­

nách tunelu do krystalů, zbytek j e dán koncentrací přiroze ných zářičů beta - ga-na v konstrukčních materiálech toru a stínění, především obsahu

4o

detek­

K v NaT(Tl) krystalech.

Při celkovém objemu čtyř NaJ(Tl) l o o x 1 2 o mm krystalů 3,8 1 je č e t n o s t v energetickém oboru nad l o o keV 1,5 , l o

- 227 -

imp/mín.

Tato hodnota zužuje d o s a ž i t e l n ý dynamický r o z s a h C D - 2 integrálním režimu s použitou v y h o d n o c o v a c í aparaturou

v na

n e c e l é dva řády a omezuje hodnotu p r a h o v é citlivosti pro zá­ řiče gamo s e střední energií na hodnoty řádově s t o v k y

Bq

a hodnotu minimální aktivity měřitelné s e statistickou c h y b o u l o % na hodnotu kolem 3,7 kBq.

U c e l o t ě l o v ý c h detektorů s e š i r o c e kolimovanými detektory a dobře v y ř e š e n ý m tunelem l z e při v ý b ě r u

nízkopozacíových

materiálů a detektorů dosáhnout hodnoty kole m o,5 impulsů xt minutu na 1 cm , obdobně jako u

c e l o t ě l o v ý c h detektorů

s

komorovým stíněním (5).

Eventuelní výměna stávajících NaJ(Tl) krystalů za

výběrové

nízkopozaďové krystaly podstatně z l e p š í v ý s l e d n é parametry c e l o t ě l o v é h o detektoru CD - 2.

Z á v ě r

Na základě pětiletého provozu c e l o t ě l o v é h o detektoru CD - 2 na Izotopové ambulanci KUNZ - Praha můžeme potvrdit použi­ telnost relativně l a c i n ý c h a konstrukčně n e n á r o č n ý c h c e l o t ě ­ l o v ý c h detektorů s e š i r o c e kolimovanými detektory pro v e l k ý počet klinických vyšetření.

Většina dosud prováděných v y š e t ř e n í s e týká retence

látek

z n a č e n ý c h zářiči gama (б).

Universální ř e š e n í C D - 2

umožňuje měření aktivity v tělech

pokusných zvířat, měření velkoobjemových vzorků a celotě -

- 228

-

l o v á profilografická

vyšetření.

P o d l e fantomových m ě ř e n í l z e p o u ž í t c e l o t ě l o v é h o CD-2

s vyhodnocovací aparaturou

detektoru

T E S L A N Z G 312 T

pro

h o d n o c e n : s t u p n ě za-nořer.í lidí z á ř i č i gama v o b o r u aktivit od c c a b o o Bq d o 74 MBq s tím, ž e c h y b a v p ř e p o č t u

na­

m ě ř e n é h o počtu s i g n á l n í c h i m p u l s u v integrálním r e ž i m u

ne­

p ř e s á h n e p r o z á ř i č e gama s e n e r g i í fotonů gama :т& З о о keV h o d n o t u 5 о %.

LITERATURA : (1)

D i r e c t o r y of w h o l e - b o d y r a d i a t i o n m o n i t o r s , 1 9 7 o Edition, I A E A , Vienna.

(2)

DIENSTBIER, Z.; B A K O S , K.; BOUČEK, J.: Dílčí z p r á ­ va B F Ó FVL UK, P r a h a 1969.

(3)

ŠILAR, J.; B O U Č E K , J.: C e l o t ň l o v ý d e t e k t o r C D - 2 , d i o i s o t o p y 13(6), 1.213-13o7 (1972).

(4)

ŠÍLAR, J.; B O U Č E K , J.: F y z i k á l n í problematika a m o ž ­ nosti využití c e l o t ě l o v é h o d e t e k t o r u CD-2 v k l i n i c k é p r a x i , J a d . e n e r g i e ,21(6), 2 1 1 2 1 6 (1975).

(5)

HINE, G.J,:

(6)

B A K O S , K.; ŠILAR, J.: Clinical u s e of a w h o l e body monitor CD-2 III. Inter.symp.on n u c l e a r medicine, K.Vary, 2 9 . 5 . - 1.6.1973. S b o r ­ ník referátu, v tisku.

Ra­

Instrumentation in n u c l e a r medicine, S v . 1, s . 5 7 7 - 5 7 8 , A c a d e m i a P r e s s , New York , London, 1 9 6 7 .

- 229 -

JEDNOÚČELOVÉ" PŘÍSTROJE PRO NUKLEÁRNÍ LÉKAftSTVf

SINGLE PURPOSE INSTRUMENTS FOR NUCLEAR MEDICINE

J. B o u č e k Biofyzikální ústav PVL U K ,

Praha

SOUHRN: Nukleární medicína patří mezi nejprogresivnější obory zdravot­ nictví z hlediska t e c h n i c k é v y b a v e n o s t i . Obdobně jako ostatní oblasti v y ž a d u j e konstrukci s p e c i á l n í c h přístrojů. Referát p o ­ ukazuje na a s p e k t y spolehlivosti ú č e l o v ě konstruovaných pří­ strojů, jejichž oblast použití je o m e z e n a na základní v y š e t ř o ­ v a c í metody. S o u č a s n ě je diskutována možnost automatizace s použitím zpracování na č í s l i c o v ý c h počítačích jednoúčelovými doplňky standardních nukleárních přístrojů pro nukleární l é k a ř ­ ství. SUMMARY: Nuclear medicine b e l o n g s to the most p r o g r e s s i v e medical b r a n ­ c h e s from the standpoint of technical facilities. Like other a r e a s of medicine, nuclear medicine requires the construction of s p e ­ cial d e v i c e s . The paper e m p h a s i z e s the reliability a s p e c t s of s p e c i a l l y constructed instruments the applicability of which i s limited to b a s i c examination methods. Simultaneously, the p o s ­ sibilities of automatization with the u s e of digital computer pro­ c e s s i n g and single p u r p o s e a c c e s s o r i e s of standard nuclear instruments for nuclear medicine are d i s c u s s e d .

- 231 -

Nukleární lékařství vyžaduje bavení

poměrně

náročné

přístrojové

к realizaci jednotlivých klinických metod. Nejdříve

používány

univerzální

přístroje,

p o s t u p n ě s e odvodil

vy­ byly

samostat­

ný o b o r přístrojů p r o n u k l e á r n í l é k a ř s t v í . T a k é v Č e s k o s l o v e n ­ sku

bylo z a b e z p e č o v á n í

pomocí

přístrojů

potřeb

univerzálních,

nukleární medicíny později

prováděno

byl z a v e d e n v ý v o j pří­

s t r o j ů , jejichž p a r a m e t r y byly s t a n o v e n y na z á k l a d ě

požadavku

p r a c o v i š ř n u k l e á r n í m e d i c í n y . V s o u č a s n é d o b ě je o b o r p ř í s t r o ­ jů pro i z o t o p o v é d i a g n o s , : c k é a p l i k a c e r e p r e z e n t o v á n

souborem

přístrojů v y r á b ě n ý c h Výzkumným ú s t a v e m p ř í s t r o j ů j a d e r n é

tech­

n i k y . Tyto p ř í s t r o j e s e o s v ě d č i l y a umožnily p r o v o z n o v ě v z n i ­ kajících

jednotek

nukleární medicíny. T o , že v s o u č a s n é

převažují na pracovištích

nukleární medicíny přístroje

v ý r o b y , je n e s p o r n ě i d ů k a z e m kvality t ě c h t o

Úspěchy

tuzemské

přístrojů.

n u k l e á r n í medicíny v s o u č a s n é d o b ě z v ý š i l y zájem o

zavodění izotopových oddělení nukleární klinikách

a

vyloučen

převoz,

metod

lůžkových

vyšší

na k'inickych

medicíny, event,

p r a c o v i š t í c h i mimo

a to p ř e d e v š í m

odděleních

Realizace vyšetřovacích vyžaduje

době

na

pro p a c i e n t y ,

u pacientu v

chirurgických u kterých

chirurgickém

zákroku.

i z o t o p o v ý c h metod u l e ž í c í c h

specializaci

přístrojové

techniky,

pacientů

zaměřenou

s o h l e d e m n a kvalifikaci o b s l u h y n a j e d n o d u c h o s t , m o ž n o s t loautomatických

kontrol

nobo

nastavení

i na

snížení váhy a mochaiických

duje

provedení

registrace

přístrojů a

po­

samozřejmě

rozměru. Obvykle s e v y ž a ­

způsobem, který umožňuje

cení výsledku mnohdy i v případě,

je

vyhodno­

že o b s l u h a n e p r o / e d l a

opti­

mální n a s t a v e n í m ě ř í c í c h p ř í s t r o j ů . P o s l e d n í p o ž a d a v e k je s p l n i ­ telný

pouze

s jednoúčelovými

záznamovým zařízením, ření

přístroji v e s p o j e n í s

patriotovým

ktoré umožňuje p r o v á d ě t h o d n o c e n í mě­

pomocí p o č í t a č e . P o ž a d a v k y n a p ř í s t r o j e v h o d n é pro apli-

-

232

kace u lůžka pacienta jsou dány jednak požadavkem bezpeč­ nosti práce, jednak danou izotopovou metodou, která má být realizována. Obvykle obecným požadavkem je získání rychlé informace o stavu pacienta, což vyžaduje i dobrou spolupráci s výpočtovým střediskem v případě, že hodnocení vý sledku je prováděno pomocí počítače. Záznamové zařízení, které by umožnilo převod zaznamenaných dat do počítače, se v ČSSR nevyrábí. Z těchto důvodů byl na BPÚ vypracován systém záznamu, který umožňuje záznam mě­ ření v kódu s tím, ž e konečným cílem je rozpracování tohoto systému do řady jednoúčelových záznamových zařízení, která by splňovala většinu dříve uvedených požadavku. V první etapě v roce 1971 bylo vyzkoušeno záznamové zařízení pro mozko­ vou cirkulografii, později byl sestaven jednoúčelový přístroj pro záznam gamagrafíckého vyšetření a jo rozpracován přístroj pro záznam profilografický a pro záznam z přenosných přístrojů. Záznamový systém BFÚ muže používat komerční magnetofon, s tím, že tomuto magnetofonu je předřazena záznamová jednot­ ka. Záznam se provádí na magnetofonový pásek v sériovém kódu BCD, přičemž logické jedničce odpovídá jedna frekvence, logické nule je přiřazena druhá a informačním, oddělovacím ne­ bo synchronizačním impulsům třetí frekvence. Volba těchto frek­ vencí se provádí optimálně s ohledem na další zpracování zá­ znamu. Součástí záznamové jednotky je digitální blok, který provádí záznam impulsů z detektoru záření v e zvoleném (pev­ ném) časovém intervalu, a převodní blok, který převádí para­ lelní záznam z mezipaměti na sériový kod s tím, že na výstu­ pu, který je zaveden do magnetofonu, se objeví sled tří frek­ vencí podle toho, zda s e jedná o logickou jedničku, logickou nulu nebo informační, oddělovací nebo synchronizační impuls. Oproti používanému způsobu impulsního záznamu má systém BPÚ vysokou nadbytečnost, čímž odpadá nutnost provádět zá-

- 233 -

znám v některém s a m o o pravit elném kódu a elektronické

obvody

jsou jednoduché. Při z p ě t n é macího

reprodukci s e signál z magnetofonu přivádí do sní­

bloku,

který o b s a h u j e tři selektivní z e s i l o v a č e

a vý­

stupní l o g i k u . Na v ý s t u p u prvního z e s i l o v a č e s e při přehrávání z á z n a m u objeví l o g i c k é jedničky, u druhého l o g i c k é nuly, u tře­ tího informační, stupní logiky

oddělovací

se

BCD a hodinové

tííská

n e b o s y n c h r o n i z a č n í impuls. Z v ý ­

zaznamenané

měření v

sériovém

kódu

impulsy. Pro p ř e n o s dat do p o č í t a č e je zaří­

z e n í doplněno převodní jednotkou, která může být napojena na děrovač v

nebo

podstatě

propojena s e v s t u p e m

převádějí s é r i o v ý

počítače.

Tyto

jednotky

kód BCD na seric—paralelní. Do­

s a v a d n í z k u š e n o s t i s tímto z p ů s o b e m z á z n a m u ukazují, ž e oproti používanému

z p ů s o b u impulsního z á z n a m u není

magnetofonový

pásek

před z á z n a m e m ,

nutné

zkoušet

ž e p o s i a č í kvalita mag­

netofonového pásku odpovídající kvalitě p á s k u pro z v u k o v ý

zá­

znam .

Z á v o r.

Pro zajištění převodu

konstrukce

zaznamenaného

jednoúčelových mšření

přístrojů s

možností

do počítače byj na BFÚ v y v i ­

nut jednoduchý z á z n a m o v ý s y s t é m , skládající s e z e

záznamové

jednotky, komerčního magnetofonu, snímací a převodní jednotky, jejichl davku znam i .

parametry j s o u v o l e n y dané

na základě

poža­

izotopové metody a v o l b y dalšího z p r a c o v á n í z á ­

/áima-nový

Acintilačními

jednoúčelově

systém

detektory,

BFÚ

přičemž

umožňuje záznam rozlišovací

měření s e

s c h o p n o s t je

dána

lineárními c l o n y detekční s o u p r a v y . Záznam je možno reprodu­ kovat různým

způsobem

s možností přímého převodu do počí­

tače ,

2 34

-

PROVOZ A VYUŽITI* A U T O M A T I C K Ý C H ZÁŘENI'

BETA

A

OPERATION AND APPLICATIONS LE M E T E R S FOR B E T A AND E,

MĚŘIČŮ

VZORK8

GAMA,

OF A U T O M A T I C 5 A M P -

GAMMA MEASUREMENTS .

Ledrová

L é k a ř s k á fakulta h y g i e n i c k á K a r l o v y U n i v e r z i t y ,

P r a h a .

M ě ř e n í v z o r k ů z n a č e n ý c h r a d i o n u k l i d y emitujícími z á ř e n í b e t a & gama s e s t a l o na mnoha p r a c o v i š t í c h rutinním úkolem, k t e ­ rý v y ž a d u j e s p o l e h l i v é a u t o m a t i c k é mořící p ř í s t r o j e . Ú č e l e m to­ hoto s d ě l e n í je p o s o u d i t k o n c e p c i t ě c h t o a p a r a t u r a shrnout z k u š e n o s t i z í s k a n é v p r ů b ě h u p o s l e d n í c h š e s t i let na měři­ č í c h v z o r k ů b e t a , gama firmy S e a r l e A n a l y t i c (drive N u c l e a r C h i c e g o ) na n a š e m p i a c o v i š t i n u k l e á r n í medicíny. Byly p o r o v n á n y p a r a m e t r y p ř í s t r o j ů M a r k 1, 2 a 3 ( měřičů v z o r k ů z n a č e n ý c h b e t a ) j a k z h l e d i s k a d e t e k č n í c h tak i v y ­ hodnocovacích vlastností. P ř e c h o d к automatizovanému provo- u s universálním v ý s t u p n í m z a ř í z e n í m T e l e t y p e ( d ě r n á p á s k a , digitální v ý p i s ) l z e p o z o r o v a t i u m ě ř i č ů v z o r k ů g a m a . S t a v v této oblastí j e i l u s t r o v á n v ý s l e d k y z í s k a n ý m i na n a š e m pra­ c o v i š t i na měřicích přístrojích g a m a - c h a n g e r t; p 4 2 2 4 ( rok u v e d e n í d o p r o v o z u 1 9 6 8 ) a typ 1185 ( u v e d e n ý do p r o v o z u l e t o s ) . P a r a m e t r y u r č u j í c í jejich d e t e k č n í v l a s t n o s t i j s o u s r o v ­ n a t e l n é a vývoj s e p r o j e v u j e h l a v n ě v p o d s t a t n ě m e n š í ná­ ročnosti na obsluhu.

-

235

-

P O U Ž I T I ' P Ř E N O S N É S O U P R A V Y К S T A N O V E N I ' OBJEMOVÉ VLHKOSTI A OBJEMOVÉ HMOTNOSTI

USE OP A PORTABLE UNIT FOR MOISTURE A N D D E N S I ­ TY

MEASUREMENT .

A . Komínek

J. Sojka

Výzkumný ú s t a v s t a v e b n í c h hmot,

P . Votava B r n o .

Soupravou NZK 2 o l a NZK 2 o 3 byla provedena s é r i e m ě ­ ření jak v laboratorních tak i provozních podmínkách. Měření byía prováděna na štěrkopísku, kamenivu, cihlářském jílu, ka­ olinu, upravených keramických hmotách na výrobu obkládaček žáruvzdorných s t a v i v e c h , korundové hmotě, zeminách in situ, černém a hnědém koksu, koksu a antracitu. V případě neution o v é metody měření objemové vlhkosti byly z á r o v e ň p r o v á d ě ­ ny i teoretické v ý p o č e t y , metodou třígrupové difuzní teorie. Výsledky jednotlivých měření j s o u z p r a c o v á n y graficky.

-

2 37

-

MĚŘENI'VLHKOSTI

SLÉVÁRENSKÝCH

SUROVIN

NEUTRONOVÝM VLHKOMĚREM NZK 2 o l V N H K G A V Ž K G

MOISTURE

GAUGING

WITH T H E N E U T R O N

OF F O U N D R Y RAW MOISTURE

T H E IRON W O R K S

P, Vysoká

škola

METER

NHKG A N D

MATERIALS NZK 2 o l

IN

VŽKG.

Kubíček

bánská, Ostrava . L.

Mrázek

V ý z k u m n ý ú s t a v hutnictví ž e l e z a ,

Dobrá.

SOUHRN : P r á c e o b s a h u j e v ý s l e d k y z í s k a n é při m ě ř e n í v l h k o s t i písku s vodním sklem a s bentonitem v p r o v o z u s l é v á r n y N H K G . Dále j s o u u v e d e n y v ý s l e d k y měření vlhkosti palivové s m ě s i na a g l o m e r a c i V Ž K G . V z á v ě r u j s o u u v e d e n y p o ž a d a v k y n a aparaturu, které v y p l y n u l y z v ý v l e ť k ů měření.

SUMMARY : T h e p a p e r p r e s e n t s r e s u l t s obtained with moisture g a u g i n g of s a n d with w a t e r g l a s s a n d with b e n t o n i t e i n t h e NHKG f o u n d r y . F u r t h e r , t h e r e s u l t s of m o i s t u r e g a u g i n g of t h e f u e l mixture in t h e V Ž K G s i n t e r i n g p l a n t a r e r e p o r t e d . F i n a l l y , t h e r e q u i r e m e n t s of t h e a p p a r a t u s e n s u i n g from t h e m e a s u r e m e n t results a r e presented.

-

239

-

Možnosti a p l i k a c e Měřiče objemové hmotnosti a vlhkosti typu NZK 2 o l byly studovány v provozu s l é v á r n y NHKG a v o z u a g l o m e r a c e VŽKG. P o k u s y byly p r o v á d ě n y při

pro­

měření

č i s t ý c h křemičitých písků a písků s pojivy (vodní sklo, b e n tonit) v intervalu vlhkosti o , 5 - 6

% H20

a při měření

pali­

v o v é směsi, skládající s e z mletého antracitu a mletého kok­ s u o vlhkosti v y š š í než 5 %.

Kalibrace neutronového vlhkoměru byla prováděna v prostře­ dí, které l z e p o v a ž o v a t vzhledem к a n a l y s o v a n ý m

vlhkostem

za n e k o n e č n é . Tato měření sloužila jako v ý c h o z í pro

cej-

chovní grafy a bylo možno z nich u s u z o v a t na d a l š í

použi­

telnost při z h o r š e n ý c h , provozem p o ž a d o v a n ý c h podmínkách. Měření byla prováděna v d ř e v ě n é b e d n ě o rozměrech 8 0 x 8 0 -i

x8© cm s účinným objemem 5o7 dm ,

Další provozní měření byla prováděna v e umenšeném objemu materiálu, j e h o ž velikost by mohla nalézt praktické uplatnění v provozních podmínkách. V případě měření s l é v á r e n s k ý c h písků to byly objemy 38 a 25 dm , v aglomeraci VŽ KG

při

3

měření vlhkosti paliva pak objem 62 dm . Мэгепу materiál ruš­ né vlhkosti byl připravován v bubnovém mísiči smíchánírr vý­ c h o z í h o materiálu s přesně dávkovaným množstvím v o d y a jeho vlhkost byla kontrolována v provozních laboratořích

s přes­

ností na o,2 % H 2 0 .

Výsledky

měření

V š e c h n y údaje, vztahující s e к vlhkosti surovin, j s o u udává­ ny v e v á h o v ý c h procentech. Na obr, 1 je z á v i s l o s t registre v á n é četnosti impulsů na obsahu vody v křemičitých p í s c í c h b e z pojiv. Mšření bylo prováděno v objemu 5o7 dm 3 po

do­

bu 3 minut. P r o každou vlhkost byla prováděna 2 a ž 4

sta-

- 24o -

15

ICřimJi,inn

I

I

13 i

i I i I í

11

и/ 9

4

6 96VLHKOST

Obr, 1,

Z á v i s l o s t registrované č e t n o s t i impulsu na v á h o v ý c h p r o c e n t e c h v o d y v křemičitém písku. Měření bylo pro­ v e d e n o v objemu 5o7 dm 3 .

- 241 -

novení. V obrázku jsou v e formě obdélníků v y n e s e n y rozpty­ ly jednotlivých stanovení vlhkosti jak v chemické a n a l y s e

,

tak i v rozptylu naměřených hodnot četnosti impulsu. Z křiv­ ky vyplývá, ž e p ř e s n o s t s t a n o v e n í vlhkosti v intervalu O a ž 1,5 % H2O j e o,2 - o,3 %, pro v y š š í o b s a h y j e p ř e s n o s t o , l

-

- 0.2 %.

V ý s l e d k y měření v redukovaných objemech 38 a 25 dm

jsou

v e formě kalibračních Wřívek u v e d e n y na obr. 2 (křivka 1 pro 2 5 dm ,

2_ - 38 dm ,

3_ - 5o7 dm ). S e zmenšováním

s e snižují i hodnoty d e r i v a c e v e v š e c h bodech křivek a tím

klesá

objemu

kalibračních

i r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t přístroje.

Přesto

l z e dosáhnout přesnosti + o , 2 % i v nejmenším objemu 25 d m .

Na obr, 3 jsou obdobná měření p r o v e d e n á s e s m ě s í písku a vodního skla. Vzhledem ke s l o ž e n í materiálu je zřejmé, ž e ka­ librační křivky pro křemičitý p í s e k a pro písek s vodním sklem budou mít obdobný charakter. Z měření pak vyplynulo, ž e pro oba případy l z e použít stejných

křivek.

Měření křemičitého písku s bentonitem bylo n e ú s p ě š n é . N e b y ­ lo možné lískat kalibrační křivku, protože jednotlivá

měření

byla nereprodukovatelná. Negativní v ý s l e d k y si l z e vysvětlit tím, ž e s m ě s tohoto s l o ž e n í vytváří při míchání hrudky a nel­ z e definovat a dodržet standardní podmínky při

jednoduchém

dávkování materiálu d o měřeného objemu. Protože v

provoz­

ních podmínkách nepřichází v úvahu speciální dusání mate riálu resp. v á ž e n í materiálu v konstantním objemu, n e l z e v l h ­ koměru pro tuto s m ě s prakticky použít.

Stejně negativní v ý s l e d e k byl z í s k á n při pokusu stanovit vlh­ kost paliva, skládajícího s e z e s m ě s i mletého antracitu a mle­ tého koksu různé

zrnitosti.

- 242

14

1 '

12

/

~/~~

1<ýi
/3min

/

У

/

10

'

/

— 1j/

в j£--

4

6 % VLHKOST

Obr. 2.

Kalibrační křivky z í s k a n é při měření vlhkosti křemiči­ tého písku v objemech 2 5 dm* - 1. 35 dm- 2 5o7 dm 3 - 3 .

- 243 -

4

5

6

% VLHKOST

Obr. 3,

Z á v i s l o s t r e g i s t r o v a n é četnosti impulsů na v á h o v ý c h procentech v o d y v křemičitém písku s vodním sklem. M ě ř e n í bylo p r o v á d ě n o v objemech 25 d m 3 - 1, 35 d m 3 - 2 a 5o7 d m 3 - 3.

- 244

-

Získaný radiometrický signál v y k a z o v a l enormní z á v i s l o s t na zrnitosti

měřeného materiálu. Snaha o korekci objemové v l h ­

kosti použitím signálu měrné hmotnosti byla n e ú s p ě š n á .

Mě­

ření ukázala, ž e při dodržení konstantní zrnitosti j e z á v i s l o s t registrované četnosti impulsů na vlhkosti antracitu i

koksu

velmi výrazná. L z e při tom spolehlivě měřit vlhkost antracitu (při zrnitosti O - 3 mm) od 5% H2O v ý š e a v e stejném r o z s a ­ hu s rienší přesností i vlhkost koksu.

Z provedených měření na antracitu dále vyplynulo, ž e r e g i s ­ trovaná četnost zpomalených neutronů j e v z h l e d e m к ostat ním materiálům velmi v y s o k á (ve srovnání s koksem a ž čtyř­ násobná), c o ž j e zřejmě z p ů s o b e n o vysokým o b s a h e m uhlo vodíků.

Radiometrický signál při měření vlhkosti paliva b u d e tedy z á ­ v i s e t především na kolísání obsahu, zrnitosti a vlhkosti

an­

tracitu v e směsi. Jelikož v provozních podmínkách aglomera­ c e VŽKG nelze zajistit ani konstantní s l o ž e n í s m ě s i ani kon­ stantní zrnitost jednotlivých s l o ž e k , je aparatura pro u v e d e ­ né účely nepoužitelná.

Zhodnocení

provozních

pokusů

Vlastní přístroj, který byl v provozních podmínkách použit vy­ kázal několik z á v a ž n ý c h vad.

Především nebylo možno dosáhnout hodnoty napětí u v á d ě n é v technických parametrech přístroje. Další závadou byla po ruchá v e funkci posledních tří dekád a v obvodu přepínače, redukujícím počet registrovaných impulsů. Nedostatkem stroje je rovněž to, ž e nastavované doby měření nejsou

- 245

-

pří­ v

přesném poměru, uváděném na panelu přístroje. N e l z e

tudíž

s r o v n á v a t registrované četnosti impulsů při různých polohách č a s o v é h o s p í n a č e . Dalším nedostatkem, který neúměrně

pro­

dlužoval trvání p o k u s ů , bylo o b č a s n é z a s t a v e n í č a s o v é h o ob­ vodu. P r o t o ž e čitač není možné vypnout, je táto závada vel­ mi z á v a ž n á .

P r o v e d e n á měření v e slévárně NHKG ukázala na velmi dob­ rou с p l i k o v a t e l n o s t "měřiče vlhkosti a hmotnosti NZK 2 o l " pro určování vlhkosti s l é v á r e n s k é h o křemičitého písku a s l é ­ v á r e n s k é h o p í s k u s vodním sklem. Dostačující přesnosti, t j . Í o,2 % H „ 0 l z e docílit i v objemu 2 5 dm , c o ž odpovídá vá­ z e měřeného materiálu a s i 4o kg. V ý s l e d k y měření s l é v á r e n s ­ kého písku s bentonitem stejně jako měření vlhkosti palivové s m ě s i b y l y pro ú č e l y provozu r>*»eatívni

Ve s l é v á r n á c h l z e u s u z o v a t na dvojí možnost použití u v e d e ­ ného vlhkoměru. V prvém případě, který b u d e zřejmě aktuální, liie použít vlhkoměru místo d o s a v a d n í c h

méně

klasických

a n a l y s při odběru v z c r k ů písku nebo písku s vodním sklem. V tomto p ř í p a i ě b y měření

byla prováděna v nejmenším mož-

ném objemu, t.j. a s i 25 dm . Konkrétní r e a l i s a c e b y byla ob­ dobná konfiguraci, která byla používána v n a š i c h

měřeních.

Vzhledem к tomu, ž e při nasypávání a v y s y p á v á n í materiálu by mohla překážet p a ž n i c e , bylo by v h o d n é u v a ž o v a t o pou­ žití p o v r c h o v é s o u p r o v y pro měření vlhkosti. Konfigurace by byla obdobná jako v předchozím případě, p o u z e měřený pros­ tor by měl tvar p ů l v á l c e , na jehož rovnou stěnu by byla při­ l o ž e n a měřící p o v r c h o v á souprava. Bylo b y v h o d n é v y z k o u ­ š e t tento návrh v provozních podmínkách.

- 246 -

V druhém případě, který je důležitější, jde v e slévárnách o kontinuální měření čistých křemičitých písků v e velkokapacit­ ních zásobnících a o měření vlhkosti směsi po homogenizaci. I v tomto případě by stálo za úvahu použít povrchového mě­ řiče vlhkosti, umíf-těného na vnější straně zásobníku.

Pro kontinuální měření by v těchto případech musel být pří­ stroj upraven tak, aby vedle nebo místo digitálního vyhodno­ cení reduktorem impulsů bylo možno vyhodnocovat registrova­ nou četnost měřičem četnosti impulsů o integračních časových konstantách v rozsahu 2o a ž a s i 18o s. Rovněž by bylo vhodné uvažovat o odpovídajícím zapisovači. V těchto přípa­ dech nemusí být přístroj přenosný a lze ho napájet ze s í t o ­ vého stabilizátoru.

Podle konsultací s pracovníky s l é v á r e n by byly další aplika­ ce vlhkoměru při měření vstupní části v y s u š e n é h o písku pro výrobu jader ze samotuhnoucích směsí a písků v e směsi s uhelnou moučkou a celochromovou struskou. Tato probléme tiká by musela být proměřena ve slévárnách, kde s e těchto materiálů ve větší míře používá.

Závěr

Z provedených měření je zřejmé, že použití neutronového vlhkoměru v e slévárnách má značné možností provozní apli­ kace za předpokladu možností kontinuálního vyhodnocení sig­ nálu a provedení průzkumu v konkrétních od s e b e s e lišících podmínkách»

- 247

-

RADIOMETRICKÉ

STUDIUM T O K U

KOVU

P Ř I VÁLCOVÁNI' I N G O T 0

RADIOMETRIC

STUDY O F METAL

DURING THE ROLLING O F

FLOW

INGOTS

P. Kubíček, Z. Zamyslovský Vysoká škola b á ň s k á , Ostrava J. U h e r e k VŽKG, Ostrava

SOUHRN: V p r á c i je u v e d e n p o p i s a v ý s l e d k y p . v ý c h etč.p v ý z k u m u v e v á l c o v n ě V Ž K G . Vybraná místa v i n g o t e c h o hmotnosti 3 a ž 8 tun b y l a z n a č k o v á n a r a d i o n u k l i d e m " ° C o o aktivitě 2 a ž 3,7 . l o ^ Dq a po r o z v á l c o v á n í n a b l o k y b y l a s l e d o v á n a t r a n s p o z i c e r a ­ dionuklidem z n a č e n ý c h b o d ů i n g o t u . Z v ý s l e d k ů s e u s u z u j e n a t e č e n í k o v u při v á l c o v á n í , n a l o k á l n í p r o d l o u ž e n í v u r č i t ý c h sledovaných místech a konečně s e stanovuje nutný odpad vznik­ lý při t v á ř e n í . V z á v ě r u p r á c e j s o u u v e d e n y p o ž a d a v k y n a r a ­ diometrickou a p a r a t u r u , použitelnou pro d a l š í e t a p y provozního výzkumu.

SUMMARY: T h e r e s e a r c h w o r k p e r f o r m e d in t!ie rolling mill of t h e V Ž K G iron a n d s t e e l w o r k s a n d t h e first r e s u l t s of t h i s work a r e d e ­ s c r i b e d . S e l e c t e d s i t e s in 3 to 8 t o n i n g o t s w e r e l a b e l l e d with 2 to 3 , 7 , l o 5 3 q of 6 o C o a n d a f ^ r rolling to b l o c k s , t h e t r a n s ­ p o s i t i o n of the l a b e l l e d s i t e s of the ingot w a s i n v e s t i g a t e d . T h e r e s u l t s i n d i c a t e the metal flow d u r i n g r o l l i n g , l o c a l e x t e n s i o n in c e r t a i n siteis u n d e r s t u d y a n d h e l p to d e t e r m i n e the inevitablebottom c r o p i n c u r r e d in the f o r m i n g . F i n a l l y , the r e q u i r e m e n t s put o n the r a d i o m e t r i c a p p a r a t u s for the n e x t s t a g e s of t e c h ­ nological r e s e a r c h a r e p r e s e n t e d .

249 -

Tok

kovu

ve

vnějších vrstvách

metod s l e d o v a t

je možno

podle

dosavadních

při v á l c o v á n í v p r o v o z n í c h p o d m ' n k a c h

p r a v o ú h l ý c h s o u ř a d n i c o v ý c h sítí n a předem u p r a v e n é m Zrniny

vpitřních v r s t e v v objemu

pomocí

povrchu.

t v á ř e n é h o kovu l z e

studovat

pomocí z a p u š t ě n ý c h dříků (svorníků) d o p ř e d v r t a n ý c h otvoru in­ gotu n e b o

pomocí o c e l o v ý c h

prutu v l o ž e n ý c h v p r ů b ě h u o d l é ­

v á n í ingotu do kokil a p o d . V š e c h n y tyto výzkumy j s o u

značně

pracné,

indiká­

toru

náročné

a velmi o b t í ž n é . Použití radioaktivních

při s l e d o v á n í deformací

kovu

při v á l c o v á n í v

podmínkách

p r o v o z u l z e z a s o u č a s n é s i t u a c e hodnotit jako původní přístup к řešeným

problémům v d a n é

zkumu byla vyvinuta

o b l a s t i . Během prvých c*ap v ý ­

a v p r o v o z n í c h podmínkách o v ě ř e n a

n o d u c h á radiometrická metoda, k t e r é umožňuje studovat

jed­

některé

p r o c e s y při tváření kovu velmi p ř e s n ý m z p ů s o b e m z a podstatněpříznivějších

podmínek v e s r o v n á n í s dřívějšími kla-ickými me­

todami .

1.

P r o b l é m y při t v á ř e n í kovu sledované radiometrickou metodou.

V prvých etapách

výzkumu

věilcov-ání ingotů o hmotnosti o rozměrech válcují

bylo

nutno

zaměřit p o z o r n o s t

3 a ž 8 t u n . N'apr. inaot

na

typu Vil

7 1 o x 6 4 o x 2 1 o mm má hmotnost 6,7 tuti, Intjoty s e

na bloky o p r ů ř e z u

2 8 o x 2 l o mm.

Střední

prodloužení

k o v u po t v á ř e n í bylo u u v e d e n ý c h typu ingotu a s i sedminá.-obné . Cílem v ý z k u m u je s t a n o v e n í velikosti technologicky nutného ního o d p a d u některých

při t v á ř e n í , u r č e n í velikosti lok.ilního

koncových

pat­

prodloužení

č á s t í po v á l c o v á n í a s l e d o v á n í rozl<...:etií

- 2 5o -

I

Obr. 1

Místa v ingotu z n a č k o v a n á _1^ 2^ 3^ 4_ 5_ 6

-

radionuklidem :

o s o v ý zářič vo středu patní č á s t i ingotu; o s o v ý z á ř i č a s i 3 cm uvnitř ingotu; d i a g o n á l ii z á ř i č e ; p o v r c h o v é z á ř i č o n a o s o s t ř n y ( v z d á l e n o s t rnozi z á ř i č i povrchové zářičo na hranš' ingotu; z á ř i č v e v z d á l e n o s t i 4 cm o d s t e n y i n g o t u .

5 cm)

důležitých

bodů

technologicky pozice

z n a č k o v a n é h o materiálu v

bloku. Pro

určení

nutného patního odpadu je třeba sledovat trans-

bodů na podélné o s e ingotu v jeho patní č á s t i po v á l ­

c o v á n í , resp. transpozice bodu na diagonálách v blízkosti stře­ d u . К určení lokálního prodloužení povrchových v r s t e v je z a s e nutno sledovat rozložení bodů na o s e bočních stěn ingotu a na jeho hranách. Označení těchto v ý z n a č n ý c h bodů !^ylo p r o v e d e ­ no radionuklldeni

C o a na obr. 1 j s o u z a k r e s l e n y polohy těch­

to bodu na ingotu.

2.

Radiometrická studia

toku

problematika

kovu

při

válcování.

Na radiometrickou metodu pro provozní výzkumy j s o a kladeny následující požadavky: - jednoduchost z n a č e n í vybraných bodu radionuklidem ; - použití c o nejnižších aktivit radionuklidu; - d o s a ž e n í maximální přesnosti v určení polohy o z n a č e n ý c h bodů po válcování (o,5 a ž 1 cm); - rychlost a jednoduchost vlastních radiometrických měření. Nejobtížněji s e zřejmě bude určovat poloha bodů, které l e ž í na o s e ingotu a na diagonálách v blízkosti středu patní části - viz obr. 1 , body 1,2 resp. 3 . Je tomu tak proto, že po v y v á l c o v á n í ingotu na Ыок о průřezu 2 8 o x 2 1 o mm je radionuklid odstíněn až l o 5 mm ž e l e z a - viz obr, 2 . Přiložíme-li detektor na blok v místě, kde s e n a c h á z í radionu­ klid, bude registrovaná četnost impulsů I rovna r I r Cimp.s _ 1 ]

-

A.n.S.(l/4tfx2)./7(E).exp[-yu(Eo).x].B(Efx,p)

- 252

-

[l]

280

SMERPEZU

о»

\/YŘÍ7NUTÁ ČÁSL BLOKU

Obr. 2

Ingot v y v á J c o v a n ý n a blok o profilu 2 8 o x 2 1 o mm a o z n a č e n í p r o v e d e n ý c h ř e z ů v b l o k u .

kde

A

- aktivita z á ř i č e v B q ;

n

- počet fotonu n a j e d e n

S

- p l o c h a scintilačního

rozpad;

detektoru;

x

- v z d á l e n o s t radionuklidu od d e t e k t o r u a s o u č a s n ě tlouštka v r s t v y ž e l e z a ; Г/ ( E ) - ú č i n n o s t detektoru v z á v i s l o s t i n a d i s k r i m i n a č n í úrovni E ;

r

- l i n e á r n í součinitel z e s l a b e n í pro energii E fotonu у r a d i o n u k l i d u ; - v z r ů s t o v ý faktor.

В

Z e s l a b e n í s v a z k u z á ř e n í i/l

dopadajícího do d e t e k t o r u je z ř e j ­

mě p o p s á n o v z t a h e m I Cílem

=

Io.exp[-/u(Eo).x].B(E,x,p)

modelových

laboratorních

měření

[2] bylo

stanovit

hodnoty

I /I r e s p . hodnoty v z r ů s t o v é h o faktoru В n a d i s k r i m i n a č n í ú r o v ­ ni E pro

C o (/U i o,43 cm

) při x = l o c m . M ě ř e n í bylo p r o ­

v á d ě n o integrálně od ú r o v n ě E a platilo 35 keV; 600 keV;

1 lo: V l /li27;

В = 7; В = 2,6

E = l l o o keV;

I o /l L 53 ;

В = 1,3

E E =

o

A b y c h o m mohli p r o v á d ě t p r o v o z n í m ě ř e n í d o s t a t e č n ě r y c h l e , je nutné,

aby

registrovaná

l o o a ž 4oo ímp.s

četnost

impulsů I

ležela v

rozmezí

-1

Dosadíme-li do v z t a h u I 1 I hodnoty B , dále pak S = 12 cm , q i = o , 5 ; E = 3 5 keV; n = 2 ; pak pro

' Co v y c h á z í aktivita

o , l a ž o,4 M B q . Toto množství z á ř i č e v íngotu

nepředstavuje

podle platné v y h l á š k y radioaktivní l á t k u , c o ž jo p o d s t a t n o u ností metody.

- 2 54

-

zářiče před­

Při

modelových

laboratorních

pokusech

se

rovněž

stanovila

p ř p e n o s t v n a l e z e n í polohy z á ř i č e v o s e b l o k u . Scintilační d e ­ tektor s e

posouval v e

směru o s y s t ě n y bloku a z polohy ma­

xima s e stanovila p o l o h a z á ř i č e s p ř e s n o s t í + o,5 a ž 1 c m , c o ž je

pro

dech

'jrovozní ú č e l y lze

pro z v ý š e n í

u m í s t ě n ý c h před

naprosto vyhovující. V některých přesnosti

použít v á l c o v ý c h

Pb

přípa­ stínění,

detektorem.

Aktivita z á ř i č ů n a p o v r c h u ingotu r e s p . v j e h o blízkosti, tj. b o ­ d y 4, 5, 6 n a obr. 1 ,

byla v o l e n a

l o až 2 o x menší,

tj. 2o a ž

4o kBq.

3.

Značení

Pro

vybraných

bodu

z n a č k o v á n í byly p ř i p r a v e n y

rech

na

ingotu.

radioaktivní v z o r k y o r o z m ě ­

3 x 3 m.-n v e t v a r u v á l e č k u , k t e r é v z n i k l y přetavením

Co

s

ž e l e z e m v k a p i l á ř e . Na p o v r c h u ingotu byly v y v r t á n y otvory

o

průměru

a h l o u b c e a s i 5 mm, do k t e r ý c h

byly

radioaktivní

v z o r k y u l o ž e n y . S p o j e n í s ingotem bylo p r o v e d e n o s v a r e m . A b y při o h ř e v u do okují,

a v á l c o v á n í ingotu n e p ř e š l a č á s t radioaktivní látky provedl

s e nad vlastním radioaktivním v z o r k e m v in­

gotu n á v a r o v ý š c e se

nejdříve

asi 1 cm. Osový

umístil do k o v o v é h o

kužele

z á ř i č (bod 2 na obr. l ) o v ý š c e 3 cm.

Tento

kužol s e vložil do p ř e d v r t a n é h o otvoru v o s o patní č á s t i ingotu a

opŘt

se

spojil

s

ingotem

s v a r e m . V z d á l e n o s t mezi p o v r c h o ­

vými zářiči (body 4, 5 na obr, l ) byla v o l e n a 5 c m .

4.

Provozní

maření.

V p r v ý c h e t a p á c h p r o v o z n í c h maření s e s l e d o v a l y h l a v n ě polo­ hy osových

z á ř i č ů v b l o c í c h . M a ř e n í bylo p r o v e d e n o o b d o b n ě

- 2 55 -

PATNl

KONCE BLOKU

C.3

I 10 ! [impjs]

C.I


1 -

osa x

25

50

75

100 osa x [cm]

Výslelky n ě k t e r ý c h provozních mě>ření na b l o c í c h . V ingotu byl pouze o s o v ý v h l o u b c e 3 cm od patní č á s t i bloku, tj. zářič 2 z obr. 1 .

zářič

jako

při

laboratorních

modelových

pokusech.

Poloha

zářičů

v bloku byla u x e r i a z polohy maxima r e g i s t r o v a n é č e t n o s t i im­ pulsu I . N ě k t e r é v ý s l e d k y m ě ř e n í j s o u na obr. 3 . Po těchto m a ř e n í c h byla č í s t bloku o b s a h u j í c í radioaktivní z á ­ řič v y ř í z n u t a klidy,

kde

a p ř e v e z e n a do l a b o r a t o ř e pro p r á c i s r a d i o n u -

byl p r o v e d e n

byla pak frézováním

další ř e z

opracována

podle obr. 2 . P l o c h a

řezu

t a k , a b y bylo možno stanovit

polohu z á ř i č e v bloku přímo. Srovnáním těchto v ý s l e d k u s m ě ­ řením v

provozních

podmínkách

bylo s t a n o v e n o ,

že

z polohy

maxima r e g i s t r o v a n é četnosti impulsu při p r o m ě ř o v á n í bloku lze určit polohu z á ř i č e v bloku s p ř e s n o s t í + o,5 a ž 1 cm při tlouětce vrstvy

ž e l e z a l o , 5 c m . Z měření l z e r o v n ě ž určit o d c h y l k u

z á ř i č e od o s y bloku. U v e d e n á měření d a l š í sérii

p r o k á z a l a přímou c e s t o u p ř e s n o s t m e t o d y . Při

p o k u s u byla ř e z e m o d d ě l o v á n a jen patní č á s t

bloku

v m'stě , kde s e n a c h á z e l radioaktivní z á ř i č , a u r č e n a její hmot­ nost. Z

tohoto údaje

byl pak

u r č e n t e c h n o l o g i c k y nutný patní

o d p a d při tváření pro jednotlivé typy ingotů. U d a l š í s é r i e pokusu s e vedle v ý š e u v e d e n ý c h údajů

sledova­

lo i lokální prodloužení ingotu n a s t ě n á c h a h r a n á c h při t v á ř e ­ ní. Příklad maření je n a obr. 4 , prodloužení

ze

kterého

p l y n e , ž e lokální

p o v r c h o v ý c h v r s t e v po v á l c o v á n í činí v tomto pří­

p a d ě a s i p ě t i n á s o b e k původní h o d n o t y . Na o b r á z k u je o z n a č e ­ na i poloha o s o v é h o

5.

zářiče.

Závěr.

Byla r o z p r a c o v á n a

a v provozním

měření a p l i k o v á n a r a d i o m e ­

trická m i l o d a . která umožňuje studium deformace kovu při v á l -

- 2 57 -

I-10 [irnp/s] 8 -

INGOT III.

blok 18

2APICE NA OSE STENY OB

20

Obr. 4

40

60

V ý s l e d k y p r o v o z n í c h m ě ř e n í bloku s e s e d m i z á ř i č i . V ingotu byly umfstěny z á ř i č e 1, 4, 5 podle o b r . 1 .

во

<2J [cm]

c o v a n í pomoci radioaktivních i n d i k á t o r u . Ú n r n n á aktivita v l o ž e ­ ného

radionuklidu je tak n í z k á , ž e

představuje

radioaktivní l á t k u ,

podle p l a t n ý c h

c o ž je v ý h o d n é pro použití této

metodiky přímo v p r o v o z n í c h

podmínkách.

Značkování

umožňuje

tvářeného

kovu

norem n e ­

se

značnou

přesno-,'í

n a p ř . s t a n o v e n í c o nejpříznivějšího t e c h n o l o g i c k é h o o d p a d u ,

sle­

d o v á n í změn s p o j e n ý c h s přemístěním jednotlivých v r s t e v k o v u , k t e r é ovlivňují různým z p ů s o b e m v ý t ě ž e k k o v u , s t a n o v e n ' lokál­ ního prodloužení a t d . V s o u č a s n é době s e p o k r a č u j e v d a l š í c h e t a p á c h v ý z k u m u tvá­ ř e n í ingotu pomocí této metodiky pro r ů z n é typy ingotu a z p r a ­ c o v á v a j í s e n á v r h y na d a l š í a p l i k a c e metody v oblasti t v á ř e n í . A b y bylo možno podrobněji sledová* deformace ní, b u d e

zřejmě

nutné v

některých

dalších

kovu při t v á ř e ­

aplikacích

rozlišit

kvalitativně radionuklidom z n a č k o v a n é b o d y , t z n . použít v h o d n é radionuklidy s rozdílným e n e r g e t i c k ý m s p e k t r e m z á ř e n í g a m a . ,, ,. 6o_ „ „ 124ct, 51_ 55„ 65„ Vedle Co p r i c n a z i v ú v a h u чарг. Sb, Cr, Pe, Zn, 99 185 d á l e pi*o p o v r c h o v é z n a č k o v á n í n a p ř . Mo, W a t d . Pro v l a s t n í měření v lační

p r o v o z u je pak n e j v h o d n ě j š í p ř e n o s n ý

scinti-

spektrometr (např. NZG 2 o l - T e s l a P ř e m y š l e n í VÚPJT),

к ferý z n a č n ě urychlí a u s n a d n í práci v p r o v o z n í c h

- 2 59 -

podmínkách.

A B S O R P Č N Í METODA A RADIOMETRICKÁ

APARATURA

PRO AUTOMATICKÉ ŘÍZENÍ RYCHLOSTI VYNÁŠENÍ MATERIÁLU ZE S A Z E C E K NA UHbLNČM P R Á D L E . M

ABSORPTION METHOD A N D RADIOMETRIC

APPARATUS

FOR AUTOMATIC S P E E D CONTROL OP MATERIAL T R A N S P O R T PROM J G S IN COAL WASHING P L A N T S . » ^

P. Kubíček V y s o k á š k o l a b á ň s k á , Ostrava L. Mrázek Výzkumný ústav hutnictví ž e l e z a ,

Dobrá

SOUHRN: V práci jsou p o p s á n y laboratorní m o d e l o v é p o k u s y a optimali­ z a c e a b s o r p č n í metody, pomocí níž s e určuje rozhraní mezi uhlím a hlušinou v s a z e č n á c h . Dále j s o u u v e d e n y d o s a v a d n í z k u š e n o s t i s průmyslovou radiometrickou aparaturou V A - S - 6 6 0 (scintilačnf detektor s e z e s i l o v a č e m a diskriminátorem), spojenou s měřičem četnosti impulsů 24 o l 2 ( v ý r o b c e VEB M E S S E L E K TRONIK Dresden), která bude použita v p r o v o z n í c h podmínkách na uhelném prádle. Jako zářič byl použit radionuklid ^ 7 ^ s SUMMARY: Laboratory experiments ar.J optimal.'zation absorption methods u s e d for the determination of the boundary beív.-een co&l and waste rock in jigs are d e s c r i b e d . E x p e r i e n c e with the industrial

) Teorie P. Kubíček, experiment a v y h o d n o c e n í P. Kubíček a L. M r á z e k .

- 261 -

radiometric apparatus V A - S - б б о (scintillation detector with a m ­ plifier and discriminator), connected with the counting ratemeter 24 o l 2 (manufacturer VEB MESSELEKTRONIK Dresden) which will be u s e d in routine operation in the coal washing plant, i s d e s c r i b e d . The radionuclide " ' C s w a s u s e d a s radioactive source.

Obsah: 1. Teorie a optimalizace metody. 2. Poznámky k aplikaci teorie absorpční metody v

sazečkách.

3 . Modelová měření a jejich v ý s l e d k y . 4 . Numerické vyhodnocení teorie metody. 5. Ověřování provozní aparatury v laboratorních podmínkách. 6. Z á v ě r .

Rozdružování

nerostných surovin, např. č e r n é h o uhlí od mezi­

produktu a hlušiny na mokré c e s t ě , s e provádí v řadě případů pomocí s a z e č e k . V těchto strojích s e rozdružovaný materiál po­ hybuje horizontálně a vlastní rozdružení nastává při pulzaci ma­ teriálu s vodním sloupcem v e vertikálním směru. Materiál s v ě t š ř měrnou hmotností (hlušina) s e usazuje na lůžku s a z e č k y , ma­ teriál s menší měrnou hmotností je u s a z e n v horních v r s t v á c h . Vynášení hlušiny, r e s p . meziproduktu dnem s a z e č k y s e provádí pomocí

otáčejícího

se

turniketu. Řízení

rychlosti v y n á š e n í je

možno provádět buď* pomocí plováků, nebo l z e použít radiome­ trické čidlo řídící rychlost otáčení turniketu. Zdroj záření у а detektor s e umisíújí v blízkosti k o n c e s a z e č k y , kde je pulzace rozdružováného materiálu minimální. Radiometrický z p ů s o b byl realizován a popsán v práci ( l ) . P o d l e hrubých odhadů může z a v e d e n í tohoto způsobu rozdružování

přinést

úsporu řádově

v desetinách procent z celkového výkonu s a z e č k y .

- 262 -

Cílem p r á c e je podrobněji prostudovat radiometrickou tiku použité a b s o r p č n í metody, v y p r a c o v a t nální v z t a h y .

problema­

teorii a odvodit fi­

Pomocí těchlo vztahu l z e z í s k a t optimální p a r a ­

metry základních veličin, při kterých je r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t metody spolu s radiometrickou a p a r a t u r o u maximální.

1.

Teorie

Uvažujeme zečkách

a

optimalizace

metody.

konkrétní u s p o ř á d á n í metody při její aplikaci v s a -

podle obr. L . Zdroj z á ř e n í 1^ je umístěn v P b kolimá-

toru 2_, s v a z e k z á ř e n í gama prochází rozdružovaným materiálem a vodou 3^ -_6 a dopedá do detektoru !_• Zdroj z á ř e n í a kolimátor jsou c h r á n ě n y stěnami (i. Cílem teorie je určit minimální radiometricky zjistitelnou zrninu v plošné hmotnosti ( r e s p . střední objemové hmotnosti) materiálu v místě průchodu svazku záření v závislosti na v š e c h podstat­ ných parametrech metody a radiometrické a p a r a t u r y . Cílem opti­ malizace je vybrat základní parametry a určit jejich optimální hodnoty tak, aby při zbývajících z a d a n ý c h parametrech byla rozlišovací schopnost maximální. Z p ů s o b teoretické analýzy pro­ vedeme postupem podle prací (2, 3), kde byla optimalizována rádi .«netrická absorpční metoda při aplikaci n a analýzu binár­ ní systému, a podle p r á c e (4), kde byla tato metoda použita pro zjišťování defektu v pohybujícím s e materiálu. Ve v š e c h těchto p r a c e c h byl používán úzký s v a z e k z á ř e n í . V našem pří­ padě je v s a k nutno brát v úvahu vliv v z r ů s t o v é h o faktoru (build up factor). Nechf Б je energie kvant gama zdroje z á ř e n í . Podle a b s o r p ­ čního zákona lze pro počet fotonů (o energii větší nebo rovnou E), dopadajících z a jednotku čaí-u do detektoru, p s á t :

263 -

S c h é m a u s p o ř á d á n í a b s o r p č n í Metody při její aplikaci v s a z e č k á c h . _1_ - zdroj záření J^ - uhlí s v o d o u 7_ - detektor Z_ - kolimátor !± - meziprodukt 8. - oddělující s t ě n y _3 - v o d a 6^ - hlušina s v o d o u

А.(5/4ЯР 2 ).ехр[-Д1(Е о )рх].В(Е о ,Е,р,х,С)).К(Е о ,Е)

1(E)

-

kde

A

- aktivita zářiče v B q ;

S

- plocha detektoru;

R

- v z d á l e n o s t detektoru o d zdroje

[l]

záření;

/u(E ) - hmotnostní součinitel z e s l a b e n í při energii E ; Q

- měrná hmotnost (v našem případě střední objemová hmotnost);

x

- tlouštka prozařovaného rozdružovaného materiálu;

В

- v z r ů s t o v ý faktor ;

Q

- charakterizuje geometrické uspořádání podle obr, 1;

K(E ,E) - zahrnuje z e s l a b e n í s v a z k u stěnami. Derivujeme-li vztah I 1 nu v

počtu

podle

dopadajících

p , l z e snadno určit relativní změ­

fotonů

do detektoru při změně A Q,

přesněji, při změně plošné hmotnosti v místě průchodu s v a z k u :

Uvažujme

dále

radiometrickou

aparaturu,

napr.

jednokanálovy

scintilační spektrometr gama. Označme jako E energii, odpoví­ dající dolní diskriminační úrovni spektrometru,

n

(E ,E) účinnost

radiometrické aparatury pro záření gama o energii E

při inte­

grálním měření s dolní diskriminační úrovní E a předpokládejme na okamžik,

ž e mrtvá doba

četnost impulsů I I s (E)

A b y byla změna

Г

aparatury je nulová. Pak pro

platí: -

íj(E o .B).I(B)

Ар

radiometricky

[з]

zjistitelná,

musí s

přihléd­

nutím ke vztahům M

ХТЁГ

а Гз1 platit:

2v<5i+í52

- 2 65 -

L4J

kde

6

- relativní střední kvadratická o d c h y l k a ;

(5_ - přístrojová c h y b a . Určíme nyní

6Л . N e c h f

t je doba měření a I

*

je registrovaná

I"*

č e t n o s t impulsů odpovídající pozadí aparatury. Pak platí (2):

<5i - (i/i s ).Yvnr (i/YD Oále

budeme

metrické

předpokládat konstantní mrtvou dobu

aparatury.

-

radio­ I

a

platí v z t a h :

Гс]

I /(1+ Г .1 )

r

Г

Mezi registrovanou četností impulsů

s k u t e č n o u četností I

I

[5]

s'*

m s

L J

Uvážíme-li, ž e v b ě ž n ý c h případech platí 1 + 21 . ( 1 + Гm .1s ) •

P

'

1+21 s p

~

—

w

1

obdržíme z e vztahu

s

s

Podle vztahu I 6 I bude

pro relativní změnu registrovaných č e t ­

ností impulsů platit:

4l I r Změnu

v

Al

, 1+ Г Л ' m s

registrované

četnosti

r

-

I s impulsů

je

účelné

vztahovat

к c e l k o v é registrované četnosti 1 r- , která uvažuje i vliv pozadí:

- 266 -

l r

Z

I +- I s p i+ r.(i 11 ) p

'

[..]

Dosadíme-li vztahy [2J, [ з ] a [в J do vztahu [*]

a použijeme-li

dále v z t a h y I 9 J a [ l o j , bude při splnění podmínky I 7 I platit:

r_

• B " -~У" d t -' / u ( E~o ) - Ix M P ' 1 + Г m Л s * I + 1

I

j-

II ~" r

I

'

m

o

c

~ it

Ž V-fV-i 1 + -T^^ + Vg + *2 s Ze vztahu

11

["]

s P«k plyne: I + 1

kde

В

-

B(Eo,E,p,x,í?);

Is

-

Is(Eo,E,p,x,A);

I - 1 (E); P P 62 - (5 2 (E 0 .E); R - p + x (p je konstrukční parametr); n

« 1 , bereme-li v úvahu střední kvadratickou odchylku, tj. úrcveň 1 O ;

n

- 2

Ze vztahu [12] Aby

byla

pro úroveň 2 O atd. lze určit r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t metody | p / 4 ( ? | .

maximální,

je

nutno najít minimum íunkce

v

pravé

straně vztahu [ l 2 j . Při hledání minima je třeba uvážit, ž e ně­ které parametry j s o u z a d á n y (např. Q, 1 ( E ) , p,

Гт,

б2 • 7?( E ))i

u dalších je jejich v o l b a o m e z e n a podle konkrétního použití (na­ př. E , t, A ) . Polohu minim* pak udávají zbývající parametry a

- 267

-

jejich hodnoty pro minimum funkce v pravé straně vztahu

12 i

jsou hodnotami optimálními. Vztah I 12 I je tedy základním v z t a ­ hem

pro popi^ a optimalizaci

metody

spolu

s

radiometrickou

aparaturou. Nyní odvodíme přibližný vztah pro přístrojovou c h y b u

60,

vhod­

ný pro praktické použití. Dopadá-li do detektoru z á ř e n í gama cenergii E

a registrujeme-li impulsy, jejichž amplituda je

vyšší

než napětí diskriminační úrovně U_, pak pro registrovanou č e t ­ nost impuisu (při

Г

—> o) platí: U

U

max

D

co

S'

(A. '

).dA.

imp

-

N

imp

kde A . je amplituda impulsů, funkce j(A. ) je změřené imímp imp pulsní spektrum, N je jeho norma. O amplitudě impulsu zřejmí? platí: A. ~ k.E i U PS k . E . , г imp ' ^ D D dA. £Z k . d E ' ; U £S k . E ' j 11 .p

kde

o

o

к - je c e l k o v é zesílení (např. z e s í l e n í foton.isobiče a impulsního z e s i l o v a č e ) ; E - je energie (v případě scintilač ního detektoru je to energie předaná světelným zábleskem íotokatodě).

- 2 68 -

M

Abychom

zjistili

diskriminační

změnu

úrovně

^U

diferenciál funkce I

A

's^o'

U

D'k)

četnosti

impulsů

způsobenou

л změnou z e s í l e n í ^ k ,

změnou

vypočteme

v z h l e d e m к proměnným U_ а к.

Íl/N)

"

* { j (UD> • 4 U D

+

U

tf

3j(A.

. A. .dA. Э A. " imp imp imp

u_ U

)

max

5

[151

^Impí-^impl-W^}

U,

Přístrojovou chybu

0~

budeme definovat jako realtivní změnu

registrované Četnosti impulsů I , z p ů s o b e n o u změnou (nestabi­ litou)

diskriminační úrovně a z e s í l e n í ,

(viz v z t a h

následujícím

způsobem

[13] a [15]): J(A. ) ' imp

.duD-r

U \ ^J

j(A. ).dA. " imp imp

U «max ЭА. imp

.A. .dA. imp imp •+ 1

U

. (4k/k) -

j(A. ).dA. ' imp imp

c^u^.di^-r |c2(uD)|'.(dk/k)

- 269

.

["]

Uvážítiie-li, sobiče Z а

že

zesílení к je dáno v podstatě

zesílením

fotoná-

a zesílením impulsního z e s i l o v a č e Z , pak к - Z .ZL

platí

(Лк/к) - ( 4 : ^ ) + (4z2/z2) Kechf

uiskriminační úrovni E

[i?]

v o s e fotopíku odpovídá hodnota

diskriminačního napětí U a jeho dlouhodobá nestabilita je A\J . o ' o Protožn bírána

'." řaclě

případu ji • hodnota diskrimina ního napětí ode­

z napěťového dělič o, bude pro nestabilitu

volnou hodnotu diskriminačního napětí U AVU

=

(UD/Uo).4Uo^

funkce

popisující

padu.

Provád.'me-li

(E/Eo).4Uo

přístrojovou chybu

integrální

měření

impulsu,

[l8j

úvah při s e s t r o ­

0„ na limitním pří­

při U _ — ^ O , U — ^ CO , D max '

pak teoreticky změna posílení nemůže mít vliv na četnost

pro libo­

platit:

Ov•'•řmě nyní z fyzikálního hlediska správnost jování

^U

čili musí platit dl /dk - o,

registrovanou

o z lze

jednoduše

dokázat. Ze v ztahú

13 1 re яр. 0 0 00

\J

Dále je zřejmé, že

plyne

>*

,

4г-ГГ ЛA. N L 1?

dk

15

ÍmP

CD

•*•imp .dA.imp I" Cj(A. \ rmp).dA. imp 1 J L["19I J

imp

\J

platí:

0 0

CO

N

.

f j(A. ).dA. \ imp imp

.

A. .j(A. ) imp л imp

СО ~

о

.A, imp

.dA. imp

-

о-

J * A imp

- 27o -

..

v

aj(A. ) - \ imp í A .imp 1 о

,m

P

""''

L J

D.-i.-.-i.;:'me-li '. v ý r a z u

2 o I rio v z t a h u

19 , je tento identicky r o -

v ř n n u l e , a tedy3 platí dl /dk - o při U _ ~ ^ o a U —^ 00, s D max Odvodili jsme v z t a h sazením

16J, popisující přístrojovou c h y b u

tohoto v z t a h u

společně se vztahem

d o s t a n e m e fyzikální v ý r a z ,

který popisuje

n o s t metody s p o l u s radiometrickou A b y c h o m mohli \ .'tah I 12

<5_ . Do­

1 I do v z t a h u rozlišovací

12

schop­

aparaturou.

vyčíslit a hlodat optimální p a r a m e t r y ,

je nutno znát impulsní s p e k t r u m , (tj. spektrum z í s k a n é

jednoka-

> álovým spektrometrem), z á v i s l o s t r e g i s t r o v a n é č e t n o s t i impulsu p o z a d í I na diskriminační ú r o v n i , d á l e o b d o b n o u z á v i s l o s t pro P ú č i n n o s t Г) a p a r a t u r y a k o n e č n ě p r ů b ě h y v z r ů s t o v ý c h faktorů В při d a n é geometrii Q v z á v i s l o s t i na Q, x , diskriminační úrovni atd.

Tyto závislosti

k u s u . Vzhledem '

lze

z í s k a t s n a d n o pomocí modelových

tomu, že s e z d e kombinují v ý s l e d k y

teoretickým v ý p o č t e m

s

experimentálními v ý s l e d k y

m ě ř e n í , b u d e m e tento postup při optimalizaci n a z ý v a t

po­

získané

modelevých "hybridním"

p o s t u p e m . V y h o d n o c e n í o d v o z e n ý c h v z t a h u a hledání optimálních p a r a m e t r ů s e p r o v á d í strojovým v ý p o č t e m . Dále j e nutno si u p ř e s n i t problematiku s p o j e n o u s e x p e r i m e n t á l ­ ním s t a n o v e n í m v z r ů s t o v é h o faktoru při d a n é geometrii pro r ů z ncti diskriminační ú r o v e ň pomocí m o d e l o v ý c h p o k u s u . Z d e totiž n e s t a n o v u j e m e p o u z e v z r ů s t o v ý faktor B , jak plyne z jeho fyzi­ kální definice (vztah korekce

l i j , ale v e l i č i n u , k t e r á je k o r i g o v a n á . T a t o

je z p ů s o b e n a z e j m é n a zkreslením e n e r g e t i c k é h o

spek­

tra deU ktorem , P r o optimalizaci má v š a k v ý z n a m p r á v ě tato k o ­ rigovaná

hodnota.

- 271 -

2.

Poznámky teorie

k

aplikaci

absorpční

metody

v

sazečkách.

Schématický n á k r e s konkrétního použití je na obr. 1 . R o z d r u ž e ný materiál

s v o d o u prochází mezi zdrojem zářoní a d e t e k t o ­

rem, jeho zrnitost je menší nebo rovna 1 c m . Ve spodní č á s t i je hlušina (objemová

hmotnost

s vodou

je 1,8 a ž 1,9 g/cm ,

měrná hmotnost asi 2,6 g/cm , popelnatost 76 %), v další v r s t v ě je meziprodukt 1,7 a ž

(objemová hmotnost 1,4 g/cm , měrná hmotnost

1,8 g/cm , popelnatost a s i 3 9 %) a v horních v r s t v á c h

je uhlí (l,2 g/cm , 1,4 g/cm

a 6 a ž 7 %). Při jiném použití je

v e spodní č á s t i pouze meziprodukt a v horních v r s t v á c h uhlí. Abychom určili např. rozhraní materiálu, je nutné, aby s v a z e k záření byl ú z c e kolimován v e v e i Skalním směru. Kolimací s v a z ­ ku v horizontálním

směru s e

četnost impulsů, z v ý š í při určení změn v mátor o d é l c e

sice

se však

oonel'ud sníží registrovaná

rozlišovací

schopnost

metody

p l o š n é hmotnosti. Proto byl použit Pb koli-

l o cm a průměru otvoru o,9 c m . Pro provozní

použití je s ohledem na b e z p e č n o s t práce výhodnější zdroj z á 137 ření s radionuklidem C s , kte. ý vyhovuje i podmínce prozá­ ření dostatečné v r s t v y materiálu. Je r o v n ě ž v h o d n é , aby aktivita v

provozních podmínkách n e p ř e s á h l a řádově G-Bq. Odtud v y ­

plývá

i požadavek

využít

detektorů s v y š š í účinností,

scii.tilačních, i když na druhé straně s e

např.

z d e nepříznivě pro­

jevují přístrojové nestability. Na základě

předchozích úvah l z e již shrnout parametry a z á ­

vislosti, které jsou zadány při této konkrétní aplikaci metody: a) parametry charakterizující zdroj záření, tj. А , Б ; b) pa.-«metry charakterizující materiál p , p(Ej, c) parametry

a oddělující s t ě n y , tj,

K(Eo,E); charakterizující

-

272

radiometrickou

aparaturu

S,

n(E),

Г , I ( E ) , nestabilita diskriminační úrovně 4 U _ a

nestabilita zařízení 4 k / k .

Do této skupiny č á s t e č n ě

leží i charakter spektra, tj. funkce j(A. r

), n e b o f

ná­

zkres-

imp '

lení spektra detektorem má

de základní úlohu, a

dále

doba měření t, která je ovlivňována p o ž a d o v a n o u rych­ lostí

odezvy

radiometrické

aparatury

na změnu

plošné

hmotnosti. К v ý š e uvedeným parametrům přistupuje navíc v z r ů s t o v ý faktor В při dané geometrii a konstrukční parametr p « R - x . Na základě modelových pokusu určíme

Г/(Е), В ( Е , ( ? , Х ) , I (E),

jí A .

), K(E ,E) a odhadneme velikost dlouhodobých nestabilit

^U_

a A k/k při provozních podmínkách. Neznámými parametry

tedy zůstávají tlouštka vrstvy x materiálu a diskriminační úro­ v e ň , tj. hodnota E . Strojovými v ý p o č t y s e pak stanoví průběhy funkce v

pravé straně vztahu I 121, n a l e z n e s e v e l i k o s t minima

a určí jeho poloha, tj. určí s e optimální parametry x

a E

Při těchto v ý p o č t e c h je možno v určitém intervalu měnit veli­ kost aktivity zářiče A , dobu měření t, případně hodnotu n, c h a ­ rakterizující

přesnost měření vzhledem ke statistice r o z p a d u .

Signál z radiometrické aparatury je pro účely kontinuálního m ě ­ ření r e s p . automatizace v y h o d n o c o v á n měřičem četnosti impulsu. B ě ž n ě s.e používá integrátorů s dávkujícím kondenzátorem. Pak mezi

in tee s rač ní konstantou

Г.in integrátoru a dobou měření t ^

platí v z t a h : t Získáme-li

pomocí

mých velič'-.

n

,

.

2 . 7 .in

modelových

B , 1 , j , K,

pokusu průběhy dosud

["] nezná­

např. v tabelární formě, l z e již

přímo použít teorii metody pro návrh a analýzu činnosti radio­ metrické aparatury v s a z e č k á c h .

-

2 7.4

-

3.

Modelová

měření

a

jejich

výsledky.

M o d e l o v á m ě ř e n í b y l a p r o v á d ě n a pomocí j e d n o k a n á l o v é h o

scin-

tilačního s p e k t r o m e t r u g a m a s krystalem Nal(Tl). P l o c h a k r y s t a l u 2 137 byla 11,8 cm . Byl použit z á ř i č C s o aktivitě 5 G B q . M ě ­ ř e n í bylo p r o v á d ě n o v konfiguraci podle obr. 1 , d é l k a P b kolimátoru

byla

l o c m , průměr otvoru byl s h o d n ý s průměrem

zá­

ř i č e , tj. o,9 c m , d é l k a z á ř i č e 1,1 c m . Oddělující s t ě n y 5^ v obr. 1 byly z F e tlouštky o,5 c m . V z d á l e n o s t p « R - x byla a s i o 5 až l o cm v ^ t š í n e ž p ř i c h á z í v ú v a h u v s a z e č k á c h . Základním ú k o ­ lem t ě c h t o m o d e l o v ý c h

pokusu

bylo z í s k a t z á v i s l o s t i

registro­

v a n é četno-ití impulsů I

n a objemové hmotnosti Q, t l o u š t c e mas teriálu x a d i s k r i m i n a č n í úrovni E . M a ř e n í byla p r o v á d ě n a pro 3 3 3 Q - 1 g/cm (voda), 1,2 g/cm (uhlí s v o d o u ) , 1,4 g/cm (meziprodukt

l,- 4 3 g/cm

s vodou),

v o d y ) a 1,86 g/cm

(směs meziproduktu,

hlušiny

a

( h l u š i n a s v o d o u ) . Vrstvy p r o z a ř o v a n é h o ma­

teriálu byly v o l e n y x » 3o cm (R - 5o cm), 37 cm (59 cm), 47 cm (64 cm), 59 cm (8o cm) e. m< ř e n í bylo p r o v á d ě n é

při diskrimi­

n a č n í c h ú r o v n í c h E - l o o ; 2oo : 3oo ; 4oo a 5oo keV. A b y bylo možno z a n e d b a t vliv materiálu v k l á d á n o

mrtvé d o b y před

7" , bylo při m e n š í c h v r s t v á c h

kolimátor P e stínoní o tlouštce 2,5 cm

a v ý s l e d k y byly p ř í s l u š n ý m z p ů s o b e m Z rozsáhlých

experimentálních

přepočítány.

výsledků

uvedeme

p ř í k l a d ů . Na obr. 2 je z á v i s l o s t četnosti impulsu 1 hmotnosti Q materiálu

při integrálních m a ř e n í c h

jen

nakolik

n a objemové s různou dis­

kriminační úrovní p r o x -- 47 cm (R - 64 cm; a x » 59 cm (R - 8o cm). Na obr, 3 je z e v i s l o s t četnosti impulsů I úrovni E pro r ů z n o u

hodnoty x а R. Graf z á v i s l o s t i účinnosti toru n a diskriminační úrovni pro zadí

radiometrické

obr. 1 při d ů k l a d n ě je

n a diskriminační

objemovou hmotnost materiálu pro

aparatury

bylo

odstíněném

na obr. 5 . E x p e r i m e n t á l n ě

ářič

Г/ scintilačního

při konfiguraci

záření.

-

na

Z á v i s l o s t I (E)

bylo rovn<"ž s t a n o v e n o

- i!74

detek­

C s je na obr. 4 . P o ­

mařeno

svazku

stejné

zeslabení

Obr. 2

Z á v i s l o s t I s na objemové hmotnosti Q p r o i :zné d i s ­ kriminační ú r o v n ě . K ř i v k y 1 a ž 5 b y i y z í s k á n y p r o x - 47 cm (R » 64 cm), k ř i v k y 1 ' a ž Š' p r o x - 5 9 cm (R - 8 o c m ) . 1 , 1 - E - l o o keV 2,2'2 o o keV

3 , 3 - 3 o o keV 4 , 4 ' - 4 o o keV

-

2 7r>

-

5, *

5oo keV

100 Obr. 3

300 E[keV]

500

Z á v i s l o s t i I s na diskriminační úrovni pro různou o b j e ­ movou hmotnost materiálu. Křivky 1 a ž 5 byly z í s k á n y x - 4 7 cm (R m 64 cm), křivky 6 a 7 pro x - 5 9 cm (R • 8 o crn). 1.62.7-

Q - l , o g/cm3 1,2 g/crn

3 - 1,4 g / c m 3 4 - 1,53 g/crn

276 -

5 - 1,86 g / c m 3

7 0,4 0,3 0,2 0,1

100

Obr. 4

300 E [KtV]

500

Závislost účinnosti П použitého scintilačnfho detektoru s krystalem Nal(Tl) na diskriminační úrovni pro zářič 137 Cs.

- 277 -

Ip[lll»p(sJ

50

25

fOO

300

500

EÍkev]

Obr. 5

Závislost pozadí radiometrické aparatury I na diskriminační úrovni.

- 278 -

1,0

Obr. б

1,2

Ц

1,53

l~#6

Z á v i s l o s t v z r ů s t o v é h o faktoru В na objemové hmotnosti materiálu pro různé hodnoty Б při x • 4 7 cm a R « 6 4 cm. 1 - Е 2 -

- l o o keV 2 o o keV

3 - 3 o o keV 4 - 4 o o keV

- 279 -

5 - 3 o o keV

2,0

J.

В

^ ^r

1,5

1,0

30

37

г 3

_

47

59

х[ст]

Obr. 7

Závislost vzrůstového faktoru B na tlouštce vrstvy pro různé hodnoty Б , Moření bylo prováděno na uhlí ь vo­ dou ( p - 1,2 g/cm 3 ). 1 2 -

loo keV 2oo keV

3 - 3oo keV 4 - 4oo keV

- 28o -

5-Soo keV

svazku záření oddělujícími stěnami, tj. koeficient k(E ,E), jehož hodnota činí asi o,? pro všechny diskriminační úrovně. Hodnota hmotnostního součinitele zeslabení byla stanovena pomocí tabu­ lek a pro všechny druhy rozdružovaného materiálu s vodou bylo možno položit JU(E * 662 k e V ) ~ o , o 8 2 . Ze zmařených hodnot a nalezených závislostí bylo možno při­ bližně určit podle vztahu 11 I velikost vzrůstového faktoru v zá­ vislosti na E, Q, x . č^st výsledků je na obr. 6 a 7. Abychom mohli vypočíst přístrojovou chybu <5_ podle vztahu l i e ] , je nutné znát průběhy impulsního spektra j(A. ), tj. vlast­ ně diferenciální spektrum a průběhy integrálního spektra U max

i U

j(A. J * :mp') . d A .imp

D

při měření v konfiguraci podle obr. 1 . Pro jednoduchost je vhod­ né přepočís* hodnoty diskriminačního napatí U n na hodnoty dis­ kriminační úrovně E v jednotkách keV. Jeden z příkladů spek­ ter změřených jednokanálovým scintilačním spektrometrem gama pro uhlí s vodou při x » 37 cm (R « 59 cm) je na obr. 8 . Výsledky modelových pokusu, jejichž malou část jsme pro ilubtraci uvedli v této kapitole, umožňují provést numerické výpo­ čty podle vztahu odvozených v kapitole 1 .

4, N u m e r i c k é

vyhodnocení

teorie

metody.

Nejdříve s e budeme zabývat numerickou ilustrací přístrojové chyby <5_ a využijeme spekter získaných na obr. 8 . Výsledky numerických výpočtů funkcí CAU_) а С 2 ( Ч 0 P°dle t-ztahu Г 1б1

- 2Я1

-

200 Obr. 8

400

600

800 ElkeV]

Integrální 1^ a diferenciální 2, spektrum, měřené v konfi­ gurací podle obr. 1 při x - 3 7 cm (R - 59 cm) pro Q • • 1,2 g/cm^ (uhlí s v o d o u ) . Před kolimátorem bylo stíně­ ní Р е о tlouštce 2,5 c m .

_ 2P.2 -

О

300 E[keV]

Obr. 9

450

Orařy funkcí С (Е) а С (Е) v y p o č t e n é podle v z t a h u j 1 6 l

- 283

-

0,20

0,15Г

150

300

450

E[keV] Obr. l o

Orafy funkcí C ^ ^ U p - С Х (Е) E . ( 4 u J U 0 ) a ^ . ( d k / k ) a průběh přístrojové chyby
- 284 -

jsou na obr. 9 . Pro hodnoty přístrojové chyby mají v š a k význam nikoliv samostatné funkce С-(E) а С (E), ale funkce

с^БМид -

c2(E).(/3k/k)

C£E).EXAUJUO);

(viz vztahy 16 I a I 18U. Grafy těchto funkcí společně s jejich součtem, tj. s průběhem <59(E), jsou na obr. l o . Výpočet byl proveden pro 4 l í /U « o , o 5 a Zik/k « o,o5. Numerickými výpočty na obr. l o je potvrzena zřejmá skutečnost, ž e pokud jsou voleny hodnoty nestability diskriminační úrovně a zesílení stejné, pak funkce С (E).E.(dU o /U ) a (c 2 (E)(.(4k/k) musí být totožné. Je to dáno tím, ž e vliv posuvu diskriminační úrovně při konstantním zesílení má stejný účinek na výstupní signál jako změna zesílení při konstantní hodnotě diskriminační úrovně. Malé rozdíly v hodnotách těchto funkcí na obr. l o jsou způsobeny experimentálními chybami. Do výpočtu (SOČE) nebyl zahrnut šum scintilačního detektoru, a proto (5_(E—^ o)—>o. Při zahrnutí šumu detektoru a kolísání posuvu stejnosměrné složky signálu při změnách I by funkce <59(E) měla prvé lokální minimum pravděpodobně v oblasti 15 až 3o keV podle charakteru použitého fotonásobíče, způsobu tvarování impulsního signálu a pod. Abychom mohli vyhodnotit rozlišovací schopnost metody Q\AQ resp. hodnoty AQ , *j. nejmenší radiometricky zjistitelnou změna v objemové hmotnosti podle vztahu I 12J, uvedeme souhrnně sou­ bor hodnot veličin, nutných к tomuto numerickému vyhodnocení. Jakc příklad к ilustraci vybereme materiál o objemové hmotnosti 1,2 g/cm (tj. uhlí s vodou), který má značný význam pro prak­ tické použití. Pro numerické výpočty bylo užito hodnot: S - 11,8 c m 2 ; R - x + 12 cm; n - 1 a 2; O,o3; A - 5,5 GBq; K(Eo>E)io,7; ^UC/UO " 3 5 P - 1,2 g/cm ; Г - l.lo" s; A k/k - o,o5; ,u(E ) « o,o82 cm / g ; t - 5 a lo s ; E - 662 keV.

-

285

Obr. 11

Zobrazení íunkce \AQ\ - |/Íp(x,E)| pro t - 1 o s , Přístrojová chyba 32 byla převzata z obr. l o .

- 2 06

n - 1

Z á v i s l o s t i 9 ( E ) , I (E), j(A.

) ~

j(E) byly pí*- v y.aty z ubr. 4 , 5

a 8 , hodnoty v z r ů s t o v é h o faktoru В vyplynuly z měření, jo jichž dílčí v ý s l e d k y j s o u n a obr. 6 a 7 . Hodnota d e r i v a c e IdB/dp I s e v námi s l e d o v a n ý c h a

pro v ý p o č t y

|dB/dp| -

případech

pohybovala v rozmezí o a ž o,5

byl brán v úvahu jen krajno nepříznivý případ

o,5.

Příklad Části v ý s l e d k ů strojových v ý p o č t ů ! A Q\ v zcivislosti x, E

z a předpokladu

Z celého

rovnc sti

ve

vztahu I 12 I je

souboru strojových v ý p o č t u

vyplynulo,

v r s t v a p r o z a ř o v a n é h o materiálu pro p « 1,2 g/cm

na že

na

obr. 1 1 . optimální

je 4 5 a ž

55

c m , optimální hodnota diskriminační úrovně 4 o a ž 5 o keV. Z a předpokladu rovnosti maximální nestability diskrirr,ina~ ní úrov­ ně

a maximální nestability z e s í l e n í v e fotopíku 4 u /U = A k/k -

* o,o5 Ю

při době měření t - l o s ( Г.

\t). nml)

hodnota

4 p ~ +

= 5 s) v y c h á z í pro úroveň

o , o o 5 g/cm , c o ž je

výsbdek,

který je několikrát l e p š í než p o ž a d a v k y praktické a p l i k a c e .

5.

Ověřování v

provozní

laboratorních

aparatury

podmínkách.

V p r o v o z n í c h podmínkách na uhelném prádle bude použita tran­ zistorová

radiometrická

detektoru s e

aparatura,

zesilovačem

a

sestávající

diskriminátorem

zr (typ

.-.cintilaí ního "Industrielle

Scintillatíonssonde" V A - S - б б о ) a z měřiče četnosti impulsu (typ 23 1 5 3 ) , v ý r o b c e VEB RPT M e s s e l e k t r o n i k "Otto Schón" D r e s ­ d e n (NDR), Scintilační detektor spolu

s

krystalem ř*aI(Tl) je umístěn

s e z e s i l o v a č e m v k o v o v é s c h r á n c e v h o d n é pro

provozní

použití aparatury a chránící aparaturu proti ostřiku v o d o u . Dis­ kriminační úroveň je n a s t a v e n a registrovaná č e t n o s t je l o

na hodnotu

5o keV. r.iixir ílní

imp/s, síabilita aparatury při zmon»''

- 207

-

napájecího napětí + l o % nebo při změně teploty + l o С je lep­ š í nebo rovna 1 %. Aparatura je schopna pracovat v rozmezí 137 expozičního příkonu o,o5 až 1 mR/h pro C s . Měřič četnosti impulsů je integrátor o dávkujícím kondenzátorem, který regi­ struje ; .ipulsy v rozsahu 1 až l o imp/s~^ integračními konstan­ tami o,12 až 24 s . Při modelových laboratorních mařeních bylo o v ě - e n o , že uve­ dená aparatura má obdobné parametry, jak»! byly předpokládány v kapitole 4 při numerickém vyhodnocení teorie metody a její optimalizaci. Modelová měření provedená na této aparatuře po­ tvrdila výsledky teorie a numerických výpočtu, zejména možnost stanovení 4 p •> + o,oo5 g/cm při x - 52 cm (R - 7o cm), E « 5o keV a Q - 1,2 g/cm . V laboratorních podmínkách byla sledována dlouhodobá stabilita provozní aparatury po dobu asi l o o o hodin. Z 'znám byl pro­ váděn zapisovačem Vareg (DeprezsVý systém). Z měření vyply­ nulo, ž e stabilita byla většinou lepší nebo rovna o,5 % (tj. na hranici citlivosti zapisovače), výjimečně 1 %, zvláště při náhod­ ných změnách sírového napětí o + 1 5 až 2o V, Při vypnutí apa­ ratury na 4o až 6o hodin byla změna výstupního napětí po opětném zapnutí aparatury asi 1 až 1,5 %, v některých přípa­ dech o,5 až 1 %. Provozní aparatura tedy splňuje i při dlouhodobých měřeních požadavky, které vyplývají z aplikace absorpční metody na au­ tomatické řízení s a z e č e k .

6.

Závěr.

V práci je odvozena teorie absorpční metody pro určování změn v objemové hmotnosti materiálu, Výsledky teorie vedou к odvo-

- 286 -

z e n í v z t a h ů pro v ý p o č e t nejmenší radiometricky zjistitelné ny v

o b j e m o v é hmotnosti. Vztahy b e r o u v

funkce,

které charakterizují

analyzovaný odvozeny v

materiál a

vztahy

závislosti

ú v a h u parametry a

zdroj z á ř e n í ,

absorpční

metodu,

radiometrickou aparaturu. B y l y

pro v ý p o č e t

na che ."aktéru

chyby

měřeného

změ­

radiometrické spektra

a

rovněž

aparatury

diskriminační

úrovni. O d v o z e n á teorie s p o l u s v ý s l e d k y laboratorních m o d e l o v ý c h p o ­ k u s u umožnila p r o v é s t základních

parametru

optimalizaci a b s o r p č n í metody, tj. v ý b ě r pro případ s a z e č e k tak, a b y

rozlišovací

s c h o p n o s t metody a radiometrické aparatury byla maximální. Pro

zářič

137

Cs

o aktivitě

asi

* GBq v y p l ý v á ,

že

nejvyšší

r o z l i š o v a c í s c h o p n o s t i bude d o s a ž e n o pro p r o z a ř o v a n o u v r s t v u uhlí s keV.

vodou Je

svazku trického

45 a ž

nutno záření.

použít

55 cm při diskriminační úrovni -»o aŤ 5 o scintilačního

detektoru

a

kolimovaného

Při těchto parametrech l z e d o s á h n o u t radiome-

rozlišeni

z m ě n y objemové

při hmotnosti materiálu 1,2 g/cm

hmotnosti

o + o,oo5

g/cm

.

Literatura: (1) BERTELT D.: GlUckauf JL4, 8 1 6 ( 1 9 6 2 ) . S.^GALIN V.G.; RUDANOVSKIJ A . A . : Gornyj žurnál §_, l o 5 ( l 9 6 o ) . B A K T b L T D.: Erzmetall <5, 2 ° 8 ( 1 9 6 5 ) . B A R T E L T D.: A u f b e r e i t u n g s t e c h n i k 1, 21 ( l 9 6 7 ) . (2) KUBÍČEK P.; M R Á Z E K L.: I s o t o p o n p r a x i s 9 , 3 4 3 ( 1 9 7 2 ) . (3) KUBl'CEK P.: Jaderná e n e r g i e 1 1 . 3 7 5 ( 1 9 7 3 ) . (4) KUBÍČEK

P.; M R Á Z E K L.: Isoto pen praxis 2, 6o ( l 9 7 2 ) .

- 289

-

M E R A C I A HLAVICA P R E RÁDION UK LIDOVÝ RON T O E NO F L U O R E S C E N Č N Ý

M E A S U R I N G H E A D РОД A X-RAY FLUORESCENT

P. Schiller,

ANALYZÁTOR

RADIONUCLIDE ANALYZER

E. H a v r á n e k

F a r m a c e u t i c k á fakulta U K ,

Bratislava

SÚHRN: Bola s k o n š t r u o v a n á m e r a c i a hlavica pre p ř e n o s n ý rádionuklidový rontgenofluorescenčný a n a l y z á t o r . Usporiadanie m e r a c e j hla­ v i c e je r i e š e n é s t a v e b n i c o v ý m s y s t é m e m , k t o r ý u m o ž ň u j e j e d n a k aplikáciu reflexnej b o č n e j geometrie, jednak s ú o s e j g e o m e t r i e . Pre přestavbu jedného gsometrického usporiadania na druhé bolo v y p r a c o v a n é t a k é k o n s t r u k č n ě r i e š e n i e , a b y táto n e b o l a p r a c n á ani č a s o v é n á r o č n á . Selekcia charakteristického ziarenia bola realizovaná dvojicou R o s s o v ý c h d i f e r e n c i á l n y c h filtrov. Ide o filtre p ř i p r a v e n é o s o bitnou t e c h n o l o g i o u , k t o r á b o l a v y p r a c o v a n á n a n a l o m p r a c o v i s k u . M e c h a n i z m u s v ý m o n y filtrov je r i e š e n ý p o z d l z n y m p o s u nom d v o j i c e filtrov, z a p ú z d r e n ý c h d o d r ž i a k u . P o s u n filtrov je o v l á d a n ý p o m o c o u s p ú š f o v é h o m e c h a n i z m u , u m i e s t n e n é h o v te • l e s e r u k o v á f e m e r a c e j h l a v i c e . Toto U o n s t r u k č n é r i e š e n i e u m o ž ­ ňuje o v l á d a i t e h l a v i c e p o č a s m e r a n i a j e d n o u r u k o u . J e d n D d u c h á v z á j o m n á v ý m ě n a a b s o r p č n é h o filtra z a p r i e p u s t n ý ufahčuje o b s l u h e a n a l y z á t o r y v y h n u t " s a p ř í p a d n é m u p o s u n u t i u hlavice p o č a s m e r a n i a a tak z a b e z p e č i f snímanie signálu s obid v o m a filtrami z tej i s t e j č a s t i p o v r c h u v z o r k y . M s r a c i a h l a v i c a včítar>
- 291

-

SUMMARY: The c o n s t r u c t i o n of the m e a s u r i n g h e a d for a portable radio­ nuclide X - r a y fluorescent ana'-yzer i s d e s c r i b e d . The m e a s u r i n g h e a d i s d e s i g n e d c s a c o n s t r u c t i o n unit s y s t e m w h i c h e n a b l e s the application of lateral reflexion g e o m e t r y a s well a s of the c o a x i a l g e o m e t r y . T h e constructi'i". i s d e s i g n e d s o that adjust­ ment from o n e g e o m e t r y to the o'her i s neither l a b o r i o u s nor time c o n s u m i n g . The s e l e c t i o n of the c h a r a c t e r i s t i c radiation w a s performed by •» c o u p l e of R o s s differential filters. T h e s e filters a r e prepared by a novel technique d e v e l o p e d in our l a b o r a t o r y . Tho filter e x c h a n g e i s effected by longitudinal m o v e of the c o u p l e of fil­ ters e n c a p s u l a t e d in a h o l d e r . T h e shift of rhe filters is c o n ­ trolled by m e a n s of a triggering m e c h a n i s m situated in the body of the m e a s u r i n g h e a d har.d'e. T h i s c o n s t r u c t i o n permits to handle the m e a s u r i n g h e a d during m e a s u r e m e n t s with o n e h a n d . A simple i n t e r c h a n g e of the absorption filter for o n e e n a b l e s the operator to avoid an u'nwanteti during m e a s u r e m e n t and thus to e n s u r e the signal with Iwo filters from the same a r e a of the

the t r a n s m i s s i v e shift of the h e a d reception of the sanple surface.

The weight of the m e a s u r i n g h e a d including the probe NKQ--331 T e s l a is l e s s than 2 k g . The a p p a r a t u s i s d e s i g n e d primarilly for field m e a s u r e m e n t s . The measuring h e a d a n d the filter pre­ paration t e e n n i q u e a r e patented.

Na našom

pracovisku

s a z a o b e r á m e už dlhé roky v y p r a c o v á ­

ním inštrumentalnych analytických metod z a l o ž e n ý c h na nejadrových

interakčných

V tejto s ú v i s l o s t i rov,

spomedzi

látok,

scenčný v

sa

ktorých

z a o b e r a l i aj k o n š t r u k c i o u a n a l y z á t o -

spomeniem

patentovaný bota analyzátor

n.p. T e s l a - L i b e r e c ,

tuhých

analyzátor,

roznych

skúša

sme

vyrába.iý v

rač v ý h ř e v n o s t i

p r o c e s o c h rádioaktívneho ž i a r e n i a s l á t k o u .

taktiež

patentovaný me-

paliv a rádionuklidový

ktorého

priemyslových

činnost"

odvetviach

bola a

rontgenofluere-

úspěšné

k'ory

sa

ověřená

momentálně

v modifikovanej forme na s o v i e t s k o j badatefskoj lodi Le-

bedev, Pre studijné

účely

skorštruovaf

kolektiv

- 2 92 -

radioizotopového

od-

d e l e n i a K a t e d r y a n a l y t i c k o j chemie P a F U K •imožňujúce

morania

v koaxiálnoj

a p a r a t u r y p~e RP.FA

i reflexnej

bočnej

geometrii.

J e d n á - a o u n i v e r z á l n ě . / o s t a v y , k t o r ě umožňujú

p o s u n jednotli­

vých

sebe.

Význam

z o í t a v a h l a v n ě pri h l a d a n í a v o l b ě s p r á v n ý c h

podmie-

č a s t í \-o v š e t k ý c h

má táto

smeroch

nezáv'5'e

na

nok m o r a n i a (uhlov a \'zd ialeno.^tí medzi jednotlivými č a s t á m i ) a pri v ý b ě r e v h o d n é h o z.iroja r á d i o a l t t í v n e h o ž i a r e n i a . na l a b o r a t o r n a

ineracia

z oslava

zaručuje

přesné a

Univerzálreproduko-

v a t e l n é ria.-'-tave! íir p o d m i e i o k m rania a znfizornoiiii n a o b r . 1.

Obr. 1

L a b o r a t o r n a univerz, >lna m<'racia

« 293 -

zo.stava.

o i . r . ::

м

'in

i j >i <

V J a l s o j e t a p o p r á c e srce s a s p e c i a l i z o v a l i n a k o n š t r u k c i u racích

hiavi'c .

Meracia

h l a v i c a tvoří z á k l a d n u č a s f z a r i a d e n i a p r e

ridionukli-

dovú ront^enoíluorescenčnú a n a l ý z u . Na rádioizotopovom lení

КACH

FaFJK

totyp .n^racej na

Tie-

obr. 3 .

-r B r a t i s l a v ě bol v y v i n u t ý l a b o r a t o r n y

h l a v i c e (obr. 2 ) ,

Meracia

část.': V spodnej

oddě­

hlavica

časti

je

sa

ktorého

schématický

skládala

z dvooh

pro­

nákres

je

nákladných

z a b u d o v a n ý nosič pre 2 dvojice

fil-

t r o v o

je

polohy,

realizovaná ked/

otáčaním

nosiča

filte." z a k r ý v á -:;elú p l o c h u

do

ní

krystalu.

kryštáiu a n a s t a v o -

potrebiiej v z d i a ' . e n o s t i . V h o r n e j č a s t i j e ú c h y t pi-e c e n t r á l ­ utnieálii^nie z.iroja ž i a r c n i a a n o s i č

Vz.ájomné

spojenie

všetkých

častí

s r u b o v a umožňuje tak měnit k o u a deteklorom Skú~enosti, m^racoj

je r e a l i z o v a n é p o m o c o u

pri

experini' -nta'nom

п а л viedli

ověřovaní

ku k o n š t r u k c i i n o v e j a

spínala

súta-ne

aby

vzor-

p.-ototypu jednoduch-

rozmonch.

Pri k o n š t r u k c i i r e r a c e j h l a v i c e s m e kladli d o r a z najb'psie

zá-

žiarenia.

získané

hlavice,

vzorkovnice.

v z d i a l e n o s t i modzi z d r o j o m ,

.4ej m»»racej h l a v i c e o n i c n s ' c h

a

vyznačenej

scintilačného

Úchyt s o n d y umožňuje použitie fubovoíného nie

presne

na to, a b y

'.ožiadavky na z a r i a d e n i a pracujúce v s.ne

-a, vyhli

teréne

nedostatkem, ktoré з а u niekto-

r ý c h z a h r a n i č r.ých v ý r o b k o v tejto kategorií?

vyskytuji!.

Pri k o n š t r u k c i i m -racej h l a v i c e smr- u ž a k o s t a v e b n ý p r v o k užili nov.'i - p e k l r o m 'trickú so-idu N K Q - - 3 3 1 , k t o r á má nv-nšie Popři

rozměry

i monliu

početných

jej ( ' i a s t o č n o u

váh J než doposial

prediiostiach

nevýhodou

čo

je v š a k

rnalý p r i e m e r

- 2 95 -

podsta'rr.»

vyráběné

z analytického

vy­

sondy. hladiska

scintilaínéhr» krys'cílu,

ЭЬг. 3

Schéma meracej h'avice s kruhovým nosičom íiltrov pohía-l z h o r a . 1 - nosič v z o r k o v n i c e ; 2 - držíak zdroj a žiarenia; 3 -• těleso hornej časti meracr.-j hlavice.

- 296 -

Obr, 4

S c h é m a rnr>racej h l a v i c o

(patent č. 1 6 o 5 2 2 ) .

1 - těleso hiavice : 3 - nástavec hlavice ; 4 - revolverová rukovat; 8 - a r e t a č n á skrutka pozdfžneho posunu zdroja žiarenia : 9 - upínacir? r a m i e n k o z d r o j a ž i a r e n i a ; l o - a r e t a č n á skrutka kruhového posunu zdroja žiarenia.

- li 97

-

Obr. 5

Schéma hlavice pri použití reflexnoj bočir-j geometrie. 3 - nástavec hlavice ; 7 - držiak zdroja žiarenia; 8 - a r e t a č n á skrutka pozdl'zneho p o s u n a '..Jroja ž i a r e n i a ; 9 - upínacie ramienko zdroja žiarenia; l o - a r e t a č n á skrutka kruhového posu ш zdroja žiarenia.

-

2 98

-

ktorý n e u m o ž ň u j e

použit

s ú o s é geometrické u:sporiadanie

k a - detektor- "bodový zdroj" řa

zdrojom

ti-ktora.

pokryla

Z tohoto

excitačného

protožo

by

plochy acintilařného

de-

sme riešili c e l k o v é u s p o r i a d a n i e

me-

příliš v e l k á č á s t

dbvodj

žiaroriia,

vzor-

r a c e j h l a v i c e tak, a b y b o l e m o ž n é použit

jednak геЯехпа boč-

nú g o o m f t r i u ,

prstencovým

excitačného jedného

jednak

súosú

žiarenia.

Přitom

geometrického

ani č a s o v á

'"eometriu sme

s

dbali

usporiadania

na

na

to, aby

druhé

.ídrojom přestavba

nebula

pracná

n á r o č n á . C e l k o v ý p o h l a d n a m e r a c i u Hlavicu je n a

obr. 4 . Konstrukčně metrie s

riešenie

umožňuje

tiernacím

hlavice

výměnu

puzdrom,

pri použití reflexněj b o č n e j g e o ­

zdroja

p-icom

je m o z n e

r o / m o r o v (obr. 5 ) . V z d i a l e n o s t povrchu meranej vzorky s a d í volit

excitačného zdroja

žiarenia

použit

zdroje

excitačného

problémom

bolo u s p o k o j i v o

pri

koisu u'^nnm

vyriošit

roznych

žiarenia

od

spojité m ě n i t . R o v n a k o je m o ž n é

uhol d o p a d u e x c i t a č n é h o ž i a r e n i a г а p o v r c h

Hlavným

priamo i

/lešení

vzorky.

meracej

m e c h a n i z m u s v ý m ě n y filtrov.

hlavice Nliektoré

z a h r a i IÍČ né firmy ( T e l í c e Instrum --nts Ltd., N u c l e a r C h i c a g o Corp.) použili

u svojich

umožňují držiaku,

použit ale

výrobkov dve,

připadne

padsta'no

váčšie

m a n i p u l á c i u s h.'avicou v U s

prístrojov jednou

ního

filtra

za

pom >rne zložitá

dals/ch

filtrov,

príepu-tný výměna

měniče

i viae

filtrov,

dvojíc

které

sice

filtrov v

jednom

rozmary

celej

hlavice

stažujú

firiem,

ktoré

použili

držiaky

teréne.

niektorých

dvojicou

kruhové

jo p o m ě r n é z l o ž i t á v ý m ě n a

absorpč­

( s t a r š í typ Hilger a Watts), a l e b o je c e l é h o d r ž i a k u s d v o j i c o u filt. ov ( N u ­

c l e a r E n t e r p r i s e s Ltd.). Při kon.ítrukcii

meracoj

hlavice

.--a n á s k o l e k t i v sríttžil v y h n u t

s a u v e d e n ý m ' v d o . - t a l k o m , '/.&. najvhoolnejšie

- 2'»r» -

riešenie

považuje-

11

16

12

13

U

15

о о

Obr. б

Schéma

no^ičov

filtrov.

11 - d v o j i c a ' i l t r o v ; 1 2 - u p í n a c i a s,krutka r i o s i č a filtro / ; 1 3 - í-pružina i n s i č a íiltrov; 1 4 - v o d i č s pružiny; 1 5 - ^ p r n o v a c i o r a m i c n k o n o s i č a filtrov л vodič, or» -.[

ižiny.

Obr, 7

Cclny 12 1314 15-

pohlad na m c r a c i u

hlavioJ.

u p í n a c i a .^krůtka n o s i č a f i l t r o v ; epružina nosica filtrov; vodic spružiny; spojovar.ic ramienko r n s i č a filtrov s vodičom

- 3ol

-

.^pružiny.

Obr. 8

Morlifiki'tciu t т i« 'tiifji 'j l i ' a v i c .:. n . ' i . - t a v c o m ,)rc v <').-k> >vi l i e u .

U,2

mo je

p o z d l ž n ý p o s u n filtrov, iba j e d n a

dvojica

zapúzdrených

do držialcu, v ktorom

filtrov (obr. 6 ) . P o s u n filtrov s m e v y r i e š i l i

р о т э с с и p r u ž i n y , o v l á d a n e j s p i š t o v ý m tiechanizmom 30 s p ú š ť b u v

tělese

hlavice

rukovate

inú

riešenie

umožňjje

ovládanie

proti posuMutiu p o č a s v ý m ě n y a b s o r b č n é h o filtra

priepustný, za

Toto

p o č a s m e r a n i a j e d n o u r u k o u (obr. 7). H l a v i c a je tak

bezpečená signál

hlavice.

z

=i tým je

tej istej dvojicu

za

ž e s a o b i d v o m a filtrami

snímá

č a s t i p o v r c h u v z o r k y . Výměna d v o j i c e

filtrov

sei

zabučené,

za­

uskutočňuje

i s

takto c h ' a n o ' i e proti m e c h a n i c k é m u

nosičmi filtrov.

Filtre

p o š k o d e n i u , M u n i p u l á c i a při

v ý m o n e d r ž i a k a je j e d n o d u c h á a t r v á c c a 2o s e k u n d . C e l á racia hlavica včítano

sondy

sú mt-

s prívodným kábto:n a filtrov v á ž i

l , 9 o kg а тъ ma,'é r o z m a r y . P r e m e r a i v a v l a b o r a t o r n y c h p o d m i e n k a c h umožňuje

jednoduché

p ř í d a v n é z a r i a d e n i e u-jevniř m e r a c i u hla'/icu na s t o j a n . P ř i dostatočnom

trnož-štve v z o r k y ,

kto.-á

snímat

signál

z c e l o j p l o c h y v y m o d z e n e j čelom h l a v i c e , m o ž n o použit

násta­

v e c s ložkom n a v z o r k o v n i c e (obr. 8 ) .

"Jo3

n-jdovolujo

no-

P Ř E M Ě N Y E L E K T R O N I K Y V O B I . A 5 T I VELKĚ

THE T R A N S F O R M A T I O N S O ? IN THE FIELD OF G R E A T

INTEGRACE

ELECTRONICS INTEGRATION

J. B l e c h a T E S L A - Výzku-n-r/

i.stav s d ě l o v a c í ' t e c h n i k y A . S . P o p o v a

SOUHRN: R e í e r á t přibližuje o d b o r n é v e ř e j n o s t i p r o c e s y a s t r u k t u r á l n í z m ě ­ n y , k t e r é s e o d e h r á v a j í v s o u d o b é e l e k t r o n i c e . Jejich vliv s e projevuje v t e c h n o l o g i c k é o b l a s t i i při vlastním s y s t é m o v é - n n á ­ vrhu elektronických přístrojů a z a ř í z e n í . Po charakteristice t e c h n i c k é h o r o z v o j e i n t e g r o v a n é e l e k t r o n i k y a n ě k t e r ý c h dílčích e k o n o m i c k ý c h s o u v i s l o s t í je s n a h o u a u t o r a u k á z a t š i r o k é m o ž ­ nosti u p l a t n ě n í i n t e g r o v a n ý c h o b v o d u a m i k r o p r o c e s o r u v pří­ strojové t e c h n i c e .

SUMMARY: T h e p a p e r informs the e x p e r t r e a d e r o n the p r o c e s s e s a n d s t r u c t u r a l c h a n g e s t a k i n g p l a c e in c o n t e m p o r a n e o u s e l e c t r o n i c s . T h e i r influence is o b s e r v e d in the t e c h n o l o g i c a l r e g i o n a^ well a s in the s y s t e m d e s i g n of e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t s and d e v i c e s . After e x p l a i n i n g the c h a r a c t e r i s t i c s of the t e c h n i c a l d o / e l o p - n e n t of the i n t e g r a t e d e l e c t r o n i c s a n d of s o m e pa-tial e c o n o m i c im­ p l i c a t i o n s the a u t h o r i n d i c a t e s the b r o a d p o t e n t i a l i t i e s of i n t e ­ g r a t e d c i r c u : t s a n d m i c r o p r o c e s s o r s in instrumental t e c h n i q u e .

- 3o5 -

Elektronika p r o c h á z í v s o u č a s n é době obdobím v e l k ý c h t e c h n o ­ l o g i c k ý c h změn a strukturálních přeměn, které s e dotýkají stále š i r š í h o okruhu jiných oboru i profesí. Dosud je v šeny

živé

konstrukční

k ý c h přístrojů.

paměti,

jak byly ještě před několika lety ř e ­

problémy s p o j e n é

s

Období tranzistorace

tranzistorací

elektronic­

bylo p o s l e d n í fází minulé

é r y , pro kterou byla charakteristická intenzifikace prvků. Pro s o u č a s n ý se

zvyšující

stav

rozvoje

elektroniky je

stupeň integrace,

tj. hustoty

příznačný

neustále

součástek,

ta'<že u

r o z s á h l ý c h a s l o ž i t ý c h s u b s y s t é m u můžeme již identifikovat pou­ z e jejich funkce a nikoliv p r v k y . Špičku dosavadního vývoje mikroprocesor,

integrovaných

obvodu

představuje

jehož zrodem s e uskutečnila změna kvantity na

kvalitu.

1.

Charakteristika integrované

technického

rozvoje

elektroniky.

Éra mikroelektroniky,

resp,

nanoelektroniky je principiální ino­

vací,

která má v e d l e d a l e k o s á h l ý c h účinku na výrobní t e c h n o ­

logie

užívané

v

elektronickém

průmyslu

především

dopad

na

v l a s t n í s y s t é m o v ý návrh finálních elektronických přístrojů a na­ řízení (obr. l ) . Stále v y š š í vrháře

integrace

natolik,

obvodu ovlivňuje pi^ci s y s t é m o v é h o

jím h. vrhovaná

- Зоб -

bloková

schémata

ná­

obsahují

stále více

"černých schránek"

par-ametru a

а on

dimenze jednotlivých

sám

prvku

se stará o

minim.Álně. V p ř í p a d ě

mikroproeesů pak už navrhuje pouze program, jehož s e b u d e p o ž a d o v a n á ff.nkce řídit. T ě ž i š t ě souvá

propočty

instrukcemi

p r o b l é m ů s e tak p ř e ­

od h a r d w a r o v ý c h o t á z e k к s o f t w a r o v é m u v y b a v e n í

elek­

t r o n i c k é h o p ř í s t r o j e či z a ř í z e n í .

í.*qt.eriály

Součóatk: 3ibsystémy Systeny

Orientace na mflteridl ч technologie

Obr. 1

US i ve t e l

Orientnce пя aystíirovy nrtvrh a software

Hlavní z m ě n y i n o v a č n í aktivity v o b d o b í m i k r o e l e k t r o n i k y .

Systémové

pojetí

finálních

elektronických

přístrojů

a

«'.«řízení

v e d e к s e s k u p o v á n í dílčích s u b s y s t é m ů , v y c h á z e j í c í c h z d a v k ů d a n é h o s y s t é m u a optimalizo

1

jiných nikoli p o u z e na

ni modulu n e b o j e d n o t l i v ý c h o b v o d ů , n ý b r ž p ř e d e v š í m celého

systému.

Nabízí

kde v

"integrované"

se

zde paralela s bytovou

panelové

výstavbě

se

na

úrov­ úrovni

výstavbou,

výrazně

podíl ú č a s t i k l a s i c k é h o z e d n í k a v e p r o s p ě c h m o n t á ž n í c h

- 3o7 -

poža­

zn.ěnšuje profesí.

Podobně jsou

i projektant domu pracuje s p a n e l y , jejichž parametry

definovány,

nelu.

a nezajímá з е blíže o technologii v ý r o b y pa­

Panelárny v š a k nabízejí postupně š i r š í sortiment p a n e l u .

Existují již případy, kdy s e vyrábějí bytová jádra slučující ur­ čité f u n k c e . Není d a l e k o doba, v níž budeme, z v n ě j š k u

posu­

z o v á n o , moci identifikovat p o u z e funkci bydlení. P - ?nikání elektroniky do netradičních aplikačních oblastí, 4

do».

kde

ovála m e c h a n i k a a hydraulika, staví konstruktéry elektro­

nických

přístrojů a z a ř í z e n í před problém vytvořit takové e l e k ­

tronické s y s t é m y , s e kterými s e dá z a c h á z e t jako s na údržbu nenáročnými

dokonalými,

mechanickými nástroji a iejichž funkce

l z e naprogramovat. S y m b i ó z a elektroniky s v ý p o č e t n í technikou к tomu vytvořila potřebné předpoklady. Pro s o u č a s n o u elektroniku j s o u charakteristické tyto další hlav­ ní zrnény ъ. t e n d e n c e : -

Zrychlení f r e k v e n c e V minulosti

se

velké

inovací. technické zvraty v y s k y t o v a l y a s i j e d ­

nou z a 5o a ž l o o l e t . V s o u č a s n é době douiiází v elektro­ nickém průmyelu к inovacím v y š š í c h řádů k a ž d ý c h 5 &?, 1 э l e t . Tato v y s o k á frekvence i n o v a c í působí v e směru z r y c h ­ l o v á n í obměny stiční obměnou,

sortimentu, přitom v š a k je retardována i n v e ­ která s

ní není s f á z o v á n a a má pomalejší

frekvenci. -

Z v ě t š e n í složitosti přístrojů a z a ř í z e n í . Složitost

elektronických

zařízení

běhe~

posledních

5o let

dokumentuje „ocet v nich použitých s o u č á s t e k . Jestliže tém

nosné

součástek,

>i .e.onie

z roku l 9 2 o

p»l" zařízení

měl jen několik

pro řízení l e t e c k é h o

sys­

desítek

provozu nad

E v r o p o u , tzv. "Eurocontrol", které představuje elektronickou б o š p i č k u s e d m d e s á t ý c h let, obseh-ij-э a s i l o milionu s o u č á s t e k .

-

З08

-

Zvýšení provv,*.ní spolehlivosti: Funkční a p-ovozní parametry takovýchto složitých přístrojů a zařízení stale v í c e závisejí na spolehlivosti s o u č á s t e k a optimalizaci jejich propojení. S olektronkani o životnosti l o ooo hodin by за/ГгепГ se l o o aoo souč.ístka:n: by!o pro­ v o z u s c h o p n é v průměru jen б minut. Přitom ponecháváme stranou otázku enormních rozmarů, v á h y , příkonu a odvodu tepla. Konstrukci velkých systému umožnila teprve integro­ v a n á elektronika.

1СГ Д. M

ři <-t

10*

>4

«O M

> и a. с v VI

I n t e g r o tané

104

obi ody

W

1970

1975

С XJ

У.

С 3

]03

¥>

0) Ю

o (i.

10^

10J

Disltrť ni prvlc '

10" 1°50

1955

I960

GE/VANIUK KflEVÍK

Obr. 2

M

1965

PTPOLAF

H;OS-TEC?WI\A

Vývojová s t a d i a p o l o v o d i č o v ý c h p r v k ů , u r č e n ý c h pro výpočetní techniku.

3o9

-

1930

Zvětšení složitosti obvodu: Integrovaný obvod v dnešním provedení obsahuje st >vky součástek. LSI-stupeň má minimálně l o o hradel. Někteří výrobci nabízejí již dnes čipy, zhotovené v technologii MOS, s 15 tisíci hradly. Očekává s e , že koncem 80. let dosáhne hustota prvků milion tranzistorů na jediném čipu. Elektronika tím vstupuje do světa velkých čísel, v němž s e neobejde bez návrhu obvodů počítačem (obr. 2). Koexistence několika generací elektronických součástek: Dnešní konstruktér elektronických obvodů a přístrojů musí pracovat současně s představiteli čtyř "žijících" generací elektronických součástek. Pouze I. generaci najdeme v tech­ nických muzeích. Ostatní mají tuhý život. Klasifikace generací podle Haggertyho (Texas Instr.): L.G Hertzův oscilátor, jiskřiště, koherer; П.G dioda (Fleming 19o4), trioda (Lee de Forest 19об); III. G tranzistor (Bardeen, Brattain, Shockiey 194C); !V.G IO jednoduchý (Kilby 1958); V.G MSI a LSI (od roku 1967). Strukturální změny v elektronickém průmyslu: Na výrobě elektronických přístrojů a zařízení s t dříve po­ díleli výrobci součástek na jedné straně a výrobci finálních výrobků na druhé straně. Toto dělítko s e postupně smazává. Vývoj složitých í.ionolitických obvodů přenesl čóst vývojové práce na nových systémech к výrobci součástek, tj. do minisféry. Vedle toho však potřeba automatizovaných sdělova­ cích řídících, měřících, navigačních, družicových a dalších soustav posunula hranici systémové problematiky do makrosféry. Tyto složité soustavy zahrnují v e s m ě s v š e c h n y čtyři základní úkony elektronických zařízení: řízení, detekci, ko­ munikaci a zpracování dat (obr. 3).

- 31o -

ETAPY Klasické elektronika 1950

I

Diskrétní I souCáetkyJ Obvod

Uzel, blok

1970

1975

.jeanoducné.

0tmx5

Přístroj, zařízení

Soustava, sil

Přístroj, l u z e l . blok I zařízení

Soustava sít

Integrovaná elektronika 1985

|^IaLSl|

0b

"d

t Uzel,

blok I

I Soustava síl

J

ЗД-UJfflJ

1995 ?

Í

IOELsT"! |

CZZI

Obvod

I Uzel,

•

I blok

iJZl

sTfl

H^^.zarTjSgSST:

sféra souSáatkovť problematiky

Prolínání s o u č á s t k o v é problematiky v

- 311

-

elektronice,

2.

Ekonomické rozvoje

2.1.

souvislosti

integrované

elektroniky.

Rozvoj oboru 373 v ČSSR.

6. pětiletka je předznamenána jako pětiletka vědeckotechnického rozvoje a mezinárodní socialistické integrace. Pro českosloven­ skou elektroniku

bude v tomto období příznačný široký nástup

mikroelektroniky jak ve vlastní součástkové výrobě, tak i v apli­ kacích .

Podíl

výroby

zboží

oboru

373 - Mikroelektronika

výrobě součástek činil v roce l97o v roce 1975 v Výroba zboží

obтги 373

na celkové

2 , 7 "fo, 15,4 % ,

roce 198o se očekává 34 %. vzrostla

z roku l97o do roku 1975

11,5 krát (součástky 2 x) a v 6. pětiletce vzroste dále 4x (sou­ částky l,8x).

Hluboké strukturální změny s tím související a jejich podářský

dopad nejsou

národohos­

zatím jednoznačně chápány jako znak

nadcházející inovační etapy, ve které díky do vysokého stupně rozvinuté

technologie

LSI dojde postupně až к totální integraci

elektronických systému s ostatními zdroji a zařízeními ské produkce, tj. к integraci všech složek, včetně

strojíren­

složek řídí­

cích a regulačních, v jeden celkový systém, a to jak v oblasti investiční tak i spotřební elektroniky.

2.2.

Vliv IO na pracnost finálních

přístrojů a zařízení.

Jedním z hlavních ekonomických faktoru a hybných momentů in­ tegrované

elektroniky

a stále rostoucí složitosti obvodů je vliv

-

312 -

stupně

integrace

systému, jování

na

čím v y š š í

jednotlivých

náklady propojovacích operací ve integrační pouzder

finálním

s t u p e n , tím v í c e o d p a d á

(modulů)

a

tím n i ž š í

je

propo­ pracnost

m o n t á ž e finální<~»~ n a ř í z e n í . Pomineme-li o t á z k y s p o l e h l i v o s t i , n o r m a l i z a c e , c e n o v é h o apod.,

potom

důsledky

vývoje

z a v á d ě n í mikroelektronických prvku do

finální e l e k t r o n i c k é v ý r o b y s e projevují

zejména:

- změnami v p o ž a d a v c í c h n a kvalifikaci i s t r u k t u r u

pracovních

sil, j a k v e v ý r o b n í tak i c e l é p ř e d v ý r o b n í f á z i ; - změnami v oblasti výrobních

technologií;

- změnami v p r a c n o s t i v l a s t n í m o n t á ž e fin/\lních P o s l e d n í z nich j s o u Největších

účinku

zpracovávajících nosti

přesunul

nejvýraznější.

je d o c i l o v á n o v e v ý r o b ě přístrojů a digitální

signály,

z konečné

výroby integrovaných Na základě

zařízení.

kde

se

zařízení

podíi n e j v ě t š í

prac­

montáže do oblasti návrhu a vlastní

obvodu.

p . o v o d e n ý c h r o z b o r u l z e k o n s t a t o v a t , ž e použití IO

zatím s t a n d a r d n í i n t e g r a c e s n i ž u j e v l a s t n í č a s m o n t á ž e

přístrojů

digitální t e c h n i k y d v o u g e n e r a c í z h r u b a o 4o a ž 60 % p u v o d n í ho montážního

času.

Samozřejmě,

že jednočipová

kalkulačka

s o b v o d e m L b i n e b o ELS1 p ř e d s t a v u j e určitý e x t r é m . S jistotou l z e v š a k u v š e c h d a l š í c h p ř í s t r o j ů a z a ř í z e n í digitální při p ř e c h o d u

techniky

n a o b v o d y MSI a později LSI o č e k á v a t d a l š í v ý ­

razný pokles pracnosti

při s o u č a s n é m dalším v ý r a z n é m

vzrůstu

nákladů na výzkum a vývoj.

3.

Rozvoje é

V posledcích

tendence

letech

lze

v

přístrojové

pozorovat v

hlavní t e n d e n c e :

- 313 -

technice,

přístrojové

technice

tyto

Ceny mařicích zařízení a testeru klesají důsledkem ní IO a v t i p n é h o konnost

stoupá.

systémového Rozšiřují

přesnost

měření.

stupňují,

a

návrhu,

přestože

se frekvenční

Požadavky

na

to z e j m é n a u p ř í s t r o j ů ,

jejich v ý ­

rozsahy

spolehlivost

lacinější

přístroje

oblasti s e hledají d a l š í z d r o j e c e n o v é h o

složité

špičkové řadách.

h a r d w a r u . V této

snížení (optimalizace

použití l a c i n ě j š í c h j e d n o s t r a n n ý c h

těných spojů, z r e d u k o v á n í počtu propojovacích v počtu soklu, konektorů a

bodu,

spínačů).

n ě . R e d u k u j e s e tím p o č e t d e s e k t i š t ě n ý c h s p o j ů , spojovacích

dílů.

digitální p r o c e s o r ,

Kombinují

se

různé

skří­

konektoru

podsystémy,

jako

digitální p a m ě ť a digitální i n t e r f a c e ,

č e m ž mají s p o l e č n o u

při­

sběrnici.

Výrobci j e d n o d u š š í c h přístrojů j s o u vlivem v o d u LSI

tiš­

úpravy

S n a h o u je umístit v í c e funkčních j e d n o t e k do s p o l e č n é a

se

paměti.

v alternovaných

Dokončují r e n o v a c i s k ř í n í a m e c h a n i c k é h o počtu t i š t ě n ý c h s p o j ů ,

stoupá

zařízení

Výrobci p ř í s t r o j ů opustili politiku být n a š p i č c e z a Nabízejí

a

kde jsou použity

integrované obvody, jako mikroprocesory a

ceny.

zavádě­

stále v í c e

závislejší

dokonalejších ob­

na výrobcích

o b v o d u . Přitom n ě k t e ř í , j a k o n a p ř . F a i r c h i l d začínají přístroje v y r á b ě t

integrovaných Semiconductor,

sami.

U a u t o m a t i c k ý c h t e s t e r u ( A T E ) p o k r a č u j e ú s i l í z l e p š i t vnitřní u s p o ř á d á n í a p r u ž n o s t s y s t é m u dalším s o f t w a r o v a n ý m a warovaným četné

vývojem.

testovací automaty

se

hodí pro testoveiní digitálních pří­

strojů. Pro analogové obvody připravují četní výrobci ry.

Těžiště

hardwarových

hard-

problémů otázek

v

přístrojové

к otázkám

technice

využití

se

softwaru

simuláto­

přesouvá

od

a

předností

J e d n o d u š e l z e c h a r a k t e r i z o v a t d n e š n í měřicí p ř í s t r o j e

reklarrním

mikroprocesů.

sloganem - jsou menší a

chytřejší.

- 314

-

3.1. M i k r o p r o c e s y v přístrojové

technice.

Dávným snem konstruktéru i laboratorních pracovníku byl "inte­ ligentní přístroj", který by mohl po z a v e d e n í instrukcí v y k o n á ­ vat samostatně řadu měření a bez operátora provádět

příslušné

propočty a porovnávat v ý s l e d k y . Z á s l u h o u pokroku v technolo­ gii integrovaných obvodu s e tento s e n stal d n e s

skutečností.

V minulosti trvalo řadu l e t , n e ž s e v ý k o n n o s t přístrojů v ý z n a m ­ ně

z l e p š i l a . Na počátku těchto e v o l u č n í c h změn stály a n a l o g o ­

vé

obvody,

bližně

které umožnily v

jisté

uskutečnit

matematické

přístrojích realizovat a s p o ň při­

funkce.

poloautomatická

O něco

měření

později

pomocí

se

podařilo

programovatelných

přístrojů ř í z e n ý c h minipočítači. V š e c h n y tyto p o k u s y byly v š a k jen č á s t e č n o u o d p o v ě d í n a p o ž a d a v e k "inteligentního" přístrcje. Odráželo to s t a v přechodu od standardní integrace ( S S l ) к v y š ­ ším stupňům a o m e z e n á možnosti střední integrace (M3l). К v ý ­ raznějšímu vznik se

rozvoji

obvodu velké

dosáhlo

nejprve

přístrojové

techniky

vytvořil

předpoklady

integrace (LSI), V y š š í v ý k o n n o s t n í úrovně použitím

z k a z n i c k ý c h o b v o d ů LSI, a v š a k

teprve m i k r o p r o c e s o r y přinesly přístrojovou "inteligenci"

z a níz­

kou c e n u a v krátké době ovlivnily konstrukci přístrojů. Tento vliv s e

bude

n e p o c h y b n ě v příští h l e t e c h z v ě t š o v a t a projeví

s e v komplexnější

a rozšířené

funkci

přístrojů, v jejich větší

spolehlivosti i pružnosti interface.

V čem

spočívá

přínos

mikroprocesoru

(MP)

pro

přístrojovou

techniku ? 1) V prvé řadě může MP nahradit v e l k é množství dříve u ž í v a ­ ných o b v o d ů p e v n é l o g i k y .

To pochopitelně snižuje nákla­

dy,

než

neboř

MP

je l e v n ě j š í

funkčně

srovnatelná

část

pevné l o g i k y . 2)

Další v ý h o d o u M P j e , ž e v š e c h n y jeho funkce jsou řízeny

- 315 -

programem

uloženým

strukci, zvyšuje 3)

MP lze práci

použít

v jeho paměti, c o ž zjednodušuje

spolehlivost a snižuje к zajištění

interface,

příkon což

přístroje.

usnadňuje

spolu­

s o p e r á t o r e m a ostatními periferními z a ř í z e n í m i . V n ě ­

kterých zařízeních je v š a k d o s u d c e n o v ě příznivější standardního kalkulačkového 4)

kon­

použití

čipu.

M P umožňuje l e p š í p ř i p o j e n í " b u s - o r i e n t e d " s y s t é m ů b e z d a t e č n ý c h IO p r o multiplex a d i s t r i b u c i d a t . N o v ý I E E E dard

188

pro digitální i n t e r f a c e

programovatelných

cujících v e s b ě m i c o v é 5)

řených

obsluhy.

fyzikálních

nebo vybavování měti n e b o

Dovoluje

veličin

na

především

technické

6)

přístrojů

úsporou

automatickou

drahé

konversi

jednotky,

mě­

ukládání

naměřených a v y p o č t e n ý c h hodnot do

pa­

z paměti n a s t i s k n u t í knoflíku a l z e jich v y u ž í t i

к modelování, např. frekvenčních filtrů

pra­

struktuře.

bázi mikroprocesoru projevuje

kvalifikované

Stimu­

subsystému

Z hlediska uživatele s e ekonomický přínos měřících na

Stan­

přístrojů

byl proto přijat s n a d š e n í m č e t n ý m i v ý r o b c i p ř í s t r o j ů . luje t a k é unifikaci a n a l o g o v ý c h z k u š e b n í c h

do­

závislostí

nízkopásmových

apod.

P ř í s t r o j e s m i K r o p r o c e s o r y pronikají i d o p r ů m y s l o v ý c h k a c í , z e j m é n a při p e r i o d i c k ý c h m ě ř e n í c h a z á z n a m u ních ú d a j ů . Při v š e c h t ě c h t o a u t o m a t i c k ý c h

apli­

pracov­

úkonech se

pří­

s t r o j s a m o č i n n ě kalibruje a p r o v á d í d i a g ю л i p o r u c h . Druhy

přístrojů,

multimetry, analyzátory

u n i c h í !ze

osciloskopy, spekter.

vyuz't

mikroprocesorů,

frekvenční č í t a č e , signálu'

imppJanční

MP

v

jednoduchých

č í s l i c o v é voltmetry a covního

ani

různé

a

generátory,

mě o č o ( k a p a c i t n í a v o d i v o s t n í

m ů s t k y ) , autom Vícké t e s t o v a c ' s y s t é m y POužití

zahrnují

apod.

levných

čitače,

se

přístrojích, nejeví

jako jsou

z hlediska

e k o n o m i c k é h o j a k o příliš v ý h o d n é . F u n k c e M P

- 316

-

pra­ se

zde

neuplatňuje

mxníriém -tup

přímo

při

nastavování

Uchto

Přibližným

úkonu

jo

vlastním

a

ovořováni

kriteriem

pro

aplikaci

tam.

kde

nahradí

asi

5o

nýbiv.

[uiiki-c

г а / i atncnái i v

s t r o j i jo p o č e t n a h r a z e n ý c h IO ný

měření,

při-troje.

patru"-ti

obvodu

pri

hťim

-•»-

1

p< i

MP.

mikroprocesoru střední

spise

v

m •říďm

inloaracc.

pevně

MP

louikv

v

je

pří­

vhod-

р г о \ ч -dění

MSI.

Použití vó

MP

jako

technice

je

univerzálních teprve

v

riují p o ž a d a v k y v ě t ň i n y ještě lze

otevřena

které ních

bude

podmínek, a

kontrolu

své

jich

nové

snadno

snadno

které

téměř

a

přístrojů,

Po

natolik

že

prí-b-njo-

M.'

tohoto

provádět

-nlstále

problému prí-íi-oju

daných

automatických

lidský

již

nit • z a s t á v á

podlí'

schopné

ka'ibraco,

v

"itilclÍL>eiitr l í c h "

naprogramovat do

typy

dořešení

цеnerace

zapojovat

budou

funkce

provozu

softwaru.

prvku

Souča-né

konstruktéru

nástup

možno

-vstému

počéitcích.

otéizku

0("ck,ivat

k o n - r u k i nich

provoz­

zkušebních sam >čiunoii

faktor

bude

při

je­

vyloučen.

7. A v ě r.

.—.pojeni j e d n o d u c h é které

vvúslilo

v

archilektury

inovační

proces v oblasti

)\ал(

místě,

na

protož*'

je p ř i p r a v e n a v í c e příležitosti nické

ji-

třeba

se

agresivním

a

organizací.

Integrace

a

v

leží

na

jiném

úsilí

v

kursu

tom'o

- p o l i >("' t i o s t i .

-

stole

117

л

bude

bude

a

i

zde piula

rev'oliu'ní

sléi t n i

tech­

závi-et

základny,

výrobních

směru

živná

Této

ji orientací

technologie

I,.—I.

hudoiu uosij

Pesimismu.-

obnru.

védocko-výzkumné

zahrnujícím

integrace

blízké-

přístrojů.

f JOdnítit

této k l í č o v é

potenciálu riziko

jíž

kterémkoli chopit

a velké

ovlivní

nukleárních náměty

než v

politiky. Pspách

jen na tvůrčím

počítače

mikroprocesor,

ale

ne­ i

na

obchodních

prospěšná

celé

Literatura: (1) IEEE Spectrum, ( l ) , 68-72 ( l 9 7 б ) . (2) Electronic Weekly, (8об), 13-18 (1976). (3) Prognóza 2 . o l . o 5 , GŘ T e s l a , září 1 9 7 2 . (4) Závěrečná výrrkumná zpráva Tesla VÚST č. 31 o55/l (1975).

- 318 .

APLIKACE SYSTÉMU С A M A C .

APPLICATION OF THE SYSTEM

С A MAC .

V. Vratný J. Kulhánek Ústav jaderné fyziky ČSAV, Řež.

SOUHRN : Referát pojednává o řídících jednotkách vyvinutých v ÚJF ČSAV v Řeži. V první části referátu j e popsána autonomní ří­ dící jednotka С 22o A, Je to programovaná řídící jednotka schopná řídit samostatný rám, nebo a ž čtyři rámy spojené pa­ ralelní větví. Jednotka obsahuje jeden přenosový registr ( 2 4 bitů), registr adres (8 bitů), registr instrukcí (24 bitů), r e g i s ­ try signálů Q a X. Má 16 základních instrukcí, které zahrnu­ jí instrukce potřebné pro větvení programu, některé podmíně­ né instrukce a instrukce pro modifikaci obsahu přenosového registru. Instrukce jsou uloženy v e vnější paměti ROM, která může mít kapacitu a ž 2 56 slov po 24 bitech, V druhé části je popsána řídící jednotka rámu - interfejs na počítač HP 21oo С 214 A. Předlohou pro tuto jednotku byla řídící jednotka - interfejs typ 066 CERN, která využívala jen 16 vodičů informačního kanálu pro přenos dat Nová řídící jednotka С 214 A obsahuje v š e c h n y funkce z původní jed­ notky, rtřivíc však dovoluje přenos dat o délce 24 bitů. Ve třetí části referátu je pak ukázáno využití řídící jednotky С 214 A při jedné z úloh pro zobrazování velikostí fyzikál nich veličin. Veličiny s e měří na základě předvolby (zobra zují s e dvě veličiny ze 4oo), Přesnost zobrazení je na 3 n e ­ bo 6 dekadických řádů s přepínatelnou desetinnou tečkou Systém je ovládán počítačem HP 2 1oo v rámci řízení expe rimentů s e sodíkovou tratí.

SUMMARY : The paper deal with control units developed in the Institute of Nuclear Phybics of the Czechoslovak Academy of S c i e n ­ c e s in Řež. Part 1 contains the description of the autonomo-

- 319 -

•i- i ontroller С 2 2 о Л l i i i . - a program-Tied c o n t r o l l e r , c a p a b ­ le to c o n t r o ' a n i n d i v i d u a l I r a m e o r u p to f o u r f r a m e ; conii(4 а ч1 b v a p a r a l l e l b r a n c h , l'he u n i t c o n t a i n s o n e transi tii — ic>t < r e g i s t e r (24 b i t - ) , u d d r e p s r e g i s t e r (8 b i t s ) c o n t r o l r e ui.-ter (2 1 b i t - ) , Q a n d X s i a n a l r e g i s t e r » . It h a s 16 b a s i c i n s t n u Hon.-, i n c l u d i n g i n s t r u c t i o n s f o r t h e n e c e s s a r y p r o g r a m bruncliina, some c o n d i t i o n e d i n s t r u c t i o n s a n d i n s t r u c t i o n s tor the m o d i f i c a t i o n of t h e t r a n s m i s s i o n r e g i s t e r c o n t e n t . T h e i n - t n i c t i o n - a r e s t o r e d i n the e x t e r n a l memory R O M w h i c h may h a v e a c a p a c i t y of u p to 2 5 6 w o r d s p e r 24 b i t s . P a r t 2 d e s c r i b e s the f r a m e c o n t r o l l e r - c o m p u t e r H P 2 1 o o i r > I • t t . K f С 214 A . T K s u n i t w a s d e r i v e d t r o m t h e c o n t r o l l e r i n ­ t e r f a c e t y p e 0 6 6 C E R N w h i c h u t i l i z e d o n l y 16 c o n d u c t o r s of tin i n f o r m a t i o n c h a n n e l f o r d a t a t r a n s m i s s i o n . The» n e w c o n n o l l c r С 2 1 4 A comprise?» a l l f u n c t i o n s of t h e o r i g i n a l unit, a n d i n a d d i t i o n , p e r m i t s t r a n s m i s s i o n of data 24 b i t s l o n g . In p u r t } the u s e of t h e c o n t r o l l e r С 2 14 A f o r t h e d i s p l a y of 'lie m a g n i t u d e of p h y s i c a l q u a n t i t i e s is d e m o n s t r a t e d . T h e с\ч— a n t i r i e s a r e m e a . - u r e d o n the b a s i s of p r e s e l e c t i o n (two quan! i ' i c - of l o o a r e d i s p l a y e d ) . T h e d i s p l a y p r e c i s i o n i s to 3 o r ("> d e c a d i c o r d e r s , w i t h d e c i m a l p o i n t s h i f t p o s s i b i l i t y . The - \ - t r - m i - u s e d i n c o n n e c t i o n with the c o m p u t e r H P 2 l o o for tin- c o n t r o l of the s o d i u m T r c u i t e x p e r i m e n t s ,

I i elem refer ú l u j e p o d a t i n f o r m a c i o v y v i n u t ý c h j e d n o t k á c h v i - l i t v u jaderné fyziky Č 'AV,

l.

P r o g r a m o v a n á notka

do č t y ř

lícním na C A V I A C , i i,

kapacitou 256

Možnosti а)

zajistit

řízení připojeného

rámu) podobné j a k o sice

zato v š.M к l e v n ě j i .

max,

ř í d í c í

j e d ­

С 22о А

l á l o jednotka je schopna (v m / . - a h j

a u t o n o m n í

s omezenými

možnostmi

Program je uložen

-lov

po 24

počítač

v y u ž i t í této j e d n o t k y j s o u v o b l a s t i

-

lío

-

s přizpuso proti

počíta-

. • v n ě j š í paměti

bitech.

Ь -tov'mi jednotek С А М Л С ;

systém.i

:

s

b)

z k o u š e n í s e s t a v CAMAC před jejich připojením na počí­ tač;

c)

řízení experimentů;

d)

v y h o d n o c o v á n í dat;

e)

s b ě r u dat jak č í s l i c o v ý c h , tak i a n a l o g o v ý c h a

další.

J e to jednotka 3 moduly široká, která o b s a h u j e akumulátor s kapacitou 24 bitů, registr instrukcí (24 bitů), registr a d r e s i n ­ strukcí (8 bitůX čítač instrukcí (8 bitů) a další o b v o d y pro ří­ z e n í jednotky a g e n e r o v á n í cyklu C A M A C .

O b s a h akumulátoru, nebo pevná data z a d a n á instrukcí, mohou být p ř e n á š e n a pomocí z á p i s o v ý c h v o d i č ů d o l i b o v o l n é a d r e ­ s o v a n é jednotky. Stejně tak o b s a h registru na kterékoliv a d ­ r e s e a s u b a d r e s e může být p ř e n e s e n do akumulátoru. akumulátoru může být modifikován maskováním,

Obsah

posouváním,

jednotkovým doplňkem, dvojkovým doplňkem, přičtením

nebo

odečtením dat, která j s o u č á s t í i n s t r u k c e a mazáním.

Základní řídící obvod jednotky má 4 stavy; v ý c h o z í stav, cykl paměti, cykl C A M A C a ~ekání na splnění nebo

ne-plnění

dané podmínky. Z p ů s o b s l e d u jednotlivých s t a v ů je u r č e n ty­ pem instrukce.

Jednotka může plnit 18 základních instrukcí, mezi které patří: nulová o p e r a c e (NOP), ukládání dat do akumulátoru (LDA)

,

p ř e n o s dat (TRD), p ř e n o s dat n p a u z o u (čeká s e na LAM

-

TDP); příkaz - p r o v e d e s e z a d a n á i n s t r u k c e C A M A C

CNAF

a v y h o d n o c u j e s e Q, na základě kterého s e d ě j e p ř e s k o k dal­ š í instrukce (-EXF, EQR, ENQ, E S K ) , příkaz s p a u z o u též c o předešlá instrukce a č e k á s e na LAM (-EXP,

to­

EQP ,

ENP, ESP), podmíněný přeskok (9 pod.nínek - C S K ) , i n v e r s -

- 321 -

ní podmíněný p ř e s k o k (-ICS), podmíněná p a u z a

(CPS),invers-

ní podmíněna p a u z a (iCP), podmíněný s k o k , (CSM) - v

roz­

s a h u j e d n é s t r á n k y paměti - 5 bitů, i n v e r s n í podmíněný s k o k (ICJ), s k o k na podprogram (JMS), návrat z podprogramu (RTS), p ř e n o s dat a nepodmíněný s k o k (TAJ), modifikace akumuláto­ ru (MAC), nepodmíněný s k o k (JMP), z a s t a v e n í (HLT). P o d m í ­ n ě n é i n s t r u k c e testují nenulový o b s a h dat, s t a v y d a t o v ý c h bi­ tů

1,

2,

3,

Vyšší adresy

4,

N

5,

6,

24

a stav

Q.

umožňují některé d a l š í f u n k c e :

jako

N24

=• test o b s a h u akumulátoru, N 2 8 = v o l b a a d r e s y N z v n ě j š í ­ ho z a ř í z e n í (konektor EXT ADRESA.), N 2 9 = g e n e r o v á n í

C,

N 3 o = g e n e r o v á n í Z, N 31 = a d r e s o v á n í v š e c h jednotek

v

rámu s o u č a s n ě .

Ovládání jednotky je zajištěno třemi tlačítky a jedním přepí načem na panelu ( S T A R T , S T O P , P O K R A Č O V Á N ^ JEDNO TLIVÉ INSTRUKCE). Ž á r o v k y indikují a d r e s u příští instrukce, c h y b o v é s t a v y (X, Q, pamětj a f á z e n ě k t e r ý c h instrukcí (BĚH, P A U Z A , LAM).

Externí a d r e s o v á n í j e v h o d n é v případech,

kdy je třeba o p a ­

kovat stejný s l e d instrukcí, a l e na řadě modulů, např. p ř i č t e ­ ní s o u s t a v y mnoha registrů. P a k a d r e s o u N = 2 8 je

připojen

v n ě j š í čítač, který v každém cyklu č t e n í z v y š u j e svůj

stavo

jedničku a tím přepíná jednotlivé moduly. Tímto z p ů s o b e m l z e ušetřit mnoho místa v paměti instrukcí.

Jednotka byla z k o n s t r u o v á n a na z á k l a d ě programovací

řídící

jednotky - Programmed D a t a w e y Controller, T y p e 7 o 2 5 - 2 f i r ­ my Nuclear E n t e r p r i s e s 1, č í s , 3),

- 322 -

1.1.

P a měř

instrukcí

Instrukce j s o u u l o ž e n y ve vnější paměti, k t e r á j e připojena к a u t o n o m n í řídící j e d n o t c e p o m o c í z v l á š t n í h o k a b e l u na p ř e d ním p a n e l u . P r o j e d n o t k u С 2 2 о A byla v y v i n u t a d i o d o v á m ě ř ROM С 2 1 9 A s k a p a c i t o u 32 s l o v p o 2 4 b i t e c h , mající š í ř k u j e d n o h o modulu. P a m ě ť o v é b u ň k y j s o u ny 8 bity, k d e 3 n e j v y š š í u r č u j í a d r e s u j e d n o t k y

-

pazaují-

adresová­ (nastavitel­

n é tlačítky). Vzájemným propojením v í c e j e d n o t e k l z e

kapaci­

tu paměti r o z š í ř i t a ž na 2 5 6 s l o v ,

1.2,

Zásobníková

pamět

Při p ř e c h o d u na p o d p r o g r a m j e t ř e b a u c h o v a t n á s l e d u j í c í a d ­ r e s u p r o g r a m u . P r o t o byla v y v i n u t a j e d n o t k a P a m ě t 1ЛРО С 2 3 3 A 5 k a p a c i t o u pěti s l o v po 8 bitech. D a t a s e z a z n a m e n á v a j í čtou po IKR. Tím l z e větvit p o d p r o g r a m y a ž do p á t é Jednotka

paměti v s a k u m o ž ň u j e č t e n í i s libovolným

a

úrovně. výběrem

(rotací o b s a h u ) ,

2.

Řídící čítač

jednotka

rámu

-interfejs

na

HP 2 l o o - С 2 14 A

Řídící j e d n o t k a - interfejs С 214 A z p r o s t ř e d k o v á v á informačního

po­

zapojení

k a n á l u rámu na p o č í t a č e ř a d y 2 l o o Hewlett P a c ­

kard. V p o č í t a č i s e v y u ž í v a j í d> e s t a n d a r d n í v ý s t u p n í d e s k y HP 1 2 5 6 6 A . J e d n a p r o p ř e n e s i n s t r u k c í , dru'na p r o

přenos

dat.

S l o v o i n s t r u k c e má 16 bitu, k d e n e j v y š š í 2 bity D a S j s o u ř í ­ dící, n á s l e d u j e N (5 bitů), A (4bity), F (5 bitů).

Řídící bity D a S určují z p ů s o b p ř e n o s u i n f o r m a c e čem a rámem CA MAC p o d l e kódu :

32 3 -

mezi počíta­

DS - oo - přenos jednotlivých dat nebo instrukcí bučí řídící jednotce (N - o) nebo ostatním jednotkám (N - 1 * 23) DS » l o - zadává přenos bloku dat mezi jednou jednotkou v rámu (stejr á adresa a subadresa) a počítačem (i po I Análů DMA.) DS - 11 - blokový přenos dat mezi řadou jednotek v rámu a počítačem. Instrukce udává počáteční adresu, mo­ difikaci a d r e s y provádí řídící jednotka sama DS - o l - přenos dat mezi jednotkou a počítačem o dílu s l o ­ va 24 bitů ve dvou cyklech počítače. Způsob pře­ nosu je volitelný přepájením bučí jednotlivě (obdo­ ba DS - oo) nebo blokově na jednu adresu (obdo­ ba DS - lo).

Řídící jednotka obsahuje : -

registr adres a subadres s možností zvyšování stavů

po

jedničce dekodér adres N a dekódír subadres A dekodér vnitřních funkcí -

propojovací pole pozadavkovych signálů L na 16 přerušo­ vacích úrovní

-

maskovací registr požadavků na přerušení

-

16 bitový vstupní registr pro přenos dat z IKR do počíta­ če

-

8 bitový výstupní registr pro přenos dat z počítače dvoucyklovém režimu klopný obvod pro adresu Q řídící logiku s generátorem cyklu CAMAC, který může být ovládán pomocí signálu Zadržení (HOLD - P 2) vstup pro signál Blokování (inhibit), který může být ovládán bučí externě nebo programem.

324

-

Řídící jednotka - interfejs má 8 vnitřních instrukcí: čtení Q záznam do maskovacího registru požadavků potlačení signálu Blokování uvolnění signálu Blokování potlačení požadavku o přerušení uvolnění požadavku o přerušení uvolnění Z uvolnění С

N(o) A ( l ) P(o) N(o) A ( o ) F(16) N(o) A ( o ) F(24) N(o) A ( l ) F(24) N(o) A ( o ) F(26) N(o) A ( l ) F(26) N(o) A (2) F(2 6) N(o) A ( 3 ) F(26)

Délka cyklu CA MAC j e 1,3 /us.

2.1. V současné době je rozpracována nová v e r s e této jed­ notky С 214 В, která s e liší od původní při blokových přeno­ s e c h dat co do kvality a synchronizace.

Jednotka С 214 В přenáší data 4 způsoby podle definice normě EUR 51oo (1972).

МО - normální, kdy s e každou instrukcí z počítače generuje jeden cykl CA MAC Ml - opakovači režim řízený stavovým signálem Q M2 - stop režim s možností vnější synchronizace M3 - postupné adresování - zůstává beze změny jako С 214 A.

v

Zůstávají zachovány i vnitřní instrukce, jejichž soubor je roz­ šířen o další 3 : N(o) A (4) F(2 4) N(o) A(4) F(24) N(o) A (4) F(2 7)

uvolnění přenosu 24 bitů potlačení přenosu 24 bitů test přenosu 24 bitů

-

32 5

-

Pomocí těchto instrukcí s e přepíná délka přenášených dat 16 bitů - 24 bitů. Pak všechny přenosy mohou pracovat s o b ě ­ ma délka-ni dat - data s 24 bity s e přenášejí na dva cykly počítače. Instrukce neobsahující přenos dat pracujív obou re­ žimech stejně.

V této jednotce je rozšířena možnost synchronizace blokové­ ho přenosu dat pomocí vnějšího signálu. Délka cyklu CA MAC je zkrácena na 1/us. Blokování lze provádět vnějším signa lem nebo programem.

Oba typy jednotek byly zkonstruovány na základě řídících interfejsových jednotek pro řadu počítačů Hewlett-Packard H P -CC Single Crate Interface, Type 066 a 172-CERN (4, 5).

3.

Zobrazovací systém pro experimentál­ ní z a ř í z e n í sodíkové t r a t i S MT-1

Terminálový displej E 225 A je přenosný přístroj umožňující současné zobrazení obsahu dvou volitelných měřících kaná­ lů. Volba kanálu s e provádí pomocí třech dekadických přepí­ načů v rozsahu ooo - 399, Volitelný je i fyzikální rozměr mě­ řené veličiny (6 kombinací) a přesnost zobrazení : bučí na 3 dekadické řády s přepínatelnou desetinnou tečkou, (zobrazu­ jí s e dva kanály současně), nebo na š e s t dekadických řádů (zobrazuje s e jen jeden kanál). O přesnost zobrazení s e ž á ­ dá příslušným tlačítkem.

Způsob zobrazení je přepínatelný na jednorázové (tlačítkem ) nebo periodicky opakované.

Tento přístroj je propojen s duplexním registrem CA MAC po­ mocí pětipárového kabelu (vzdálenost 3o m) s e sériovým pře-

-32 6

n o s e m dat, V r á m u m ů ž e b ý t l i b o v o l n ý p o č e t d o 22

duplex­

ních registrů s přepojitelnými zobrazovacími jednotkami E 2 2 5 A . J e d n u p o z i c i zaujímá č a s o v a č i j e d n o t k a , k t e r á g e n e r u j e

sig -

nál v y z ý v a j í c í p o ž a d a v k y n a z o b r a z e n í (po v o d i č i P l ) . Ž á d a ­ li n ě k t e r á j e d n o t k a o z d o r a z e n í n ě k t e r é v e l i č i n y ,

příslušná

j e d n o t k a d u p l e x n í h o r e g i s t r u b u d e g e n e r o v a t dílčí

požadavek

(vodič P 3 ) , k t e r ý č a s o v a č i jednotka p ř e d á v á j a k o

požadavek

z o b r a z o v a c í h o systému řídící jednotce. Řídící jednotka-inter íejs С 214 A

-

pak hlásí počítači žádost o přerušení. Jakmile je

p o č í t a č volný, ř í d í c í j e d n o t k a p o s t u p n ý m a d r e s o v á n í m

předá

c e l ý blok d a t ž á d o s t í o z o b r a z e n í (po k a n á l u D M A ) . P o č í t a č zařídí změření ž á d a n ý c h veličin, p r o v e d e přepočet r »

fizykál-

ní j e d n o t k y a v y d á v ý s l e d k y o p ě t v bloku dat, k t e r é jednotka-interfejs

rozdšlí do příslušných

řídící

míst.

Kód ž á d o s t i o z o b r a z e n í o b s a h u j e b i n á r n í č í s l o m ě ř í c í h o

ka­

nálu, fyzikální j e d n o t k u , p ř e s n o s t a k o n t r o l n í bit.

P o č í t a č o d p o v í d á v ý s l e d k e m v BCD kodu, k ó d e m t e č k y , bitem polarity a není

desetinné

kontrolním bitem. J e s t l i ž e ž á d a n é

v s o u b o r u m ě ř í c í c h míst, z o b r a z o v a c í v ý b o j k y b u d o u b l i ­

kat. S t e j n ě

tak s e hlídá č a s , z d a z o b r a z o v a c ! j e d n o t k a j e o b ­

s l u h o v á n a . P o k u d d o u r č i t é d o b y n e p ř i j d e odpověcí, se

číslo

rozsvítí

kontrolka.

T e n ř o z o b r a z o v a c í s y s t é m byl v y v i n u t p r o řídící p o č í t a č

HP

9 6 o o E, k t e r ý řídí e x p e r i m e n t á l n í z a ř í z e n í s o d í k o v é trati 5 M T 1.

- 327 -

4.

Testovací soubor systém E 225 A

pro

zobrazovací

Pro ověření funkce jedné zobrazovací jednotky E 225 A s duplexním registrem а s časovači jednotkou byl s e s t a v e n pro­ gram instrukcí pro programovanou autonomní řídící jednotku С 22о А.

V sestavě jsou tyto jednotky: -

Blok konstant

-

Zobrazení signálů IК Zásobníková paměT LÍPO

-

Paměf ROM

-

Programovaná řídící jednotka

-

č a s o v a č i jednotka Duplexní registr u připojenou zobrazovací jednotkou.

Program umožňuje vyzkoušení v š e c h funkcí, jako jsou : Zobrazení libovolné hodnoty jen v prvém kanálu (k dispo­ zici jsou dvě hodnoty dat) -

Zobrazení libovolné hodnoty jen ve druhém kanálu Reakce na nesprávně zvolené číslo kanálu (v programu jsou к dispozici dvě čísla kanálu jako správná), kdy doutnavky musí blikat Zobrazení libovolné hodnoty s dvojnásobnou přesností.

Program má 29 kroků (23o diod).

- 328 -

LITERATURA : (l)

CAMAC Cataloque 1973, Nuclear

(2)

E A R D , L.D.; MITCHELL, G.S.L.; R I C H A R D S , J.M.: -Л P r o ­ g r a m m e d C o n t r o l l e r in the C A M A C S y - t e m , A E R E - R - 6 3 3 4 , Harwell.

(З)

W A R D , L.D.:

Trie u s e of t h e 7o2 5 P r o g r a m m e d Datu w a y C o n t r o l l e r in C A M A C S y s t e m s , A E R f - R - 6 6 7 7 , Harwell.

(4)

HP-CAMAC

Single C r a t e Interface, Type 066, C E R \ - \ ' P C A M A C Note 2 7 - o o , J a n u a r 1 9 7 1 .

(5)

HP-CAMAC

D e d i c a t e d C r a t e C o n t r o l l e r Interface, Ty.,e 172 CERN C A M A C N o t e 2 7 - o 2 , J u l y 1 ' 7 5 .

-

32 0 -

Enterprises.

AUTONOMMl' Ř l b l C l ' S Y S T É M

AUTONOMOUS

CfMTROL V.

ASI.

SYSTEM

ASI.

Polívka

Výzkumný ú s t a v p ř í s t r o j ů j a d e r n é t e c h n i k y T E S L A ,

Přemyšlení.

System A S I je u r č e n pro řízení činnosti s e s t a v přístrojů systému CAMAC a j e s o u č á s t í souboru přístrojů a zařízení ř a d y NL 2 o o o , který j e u r č e n p r o měřicí a řídící ú č e l y a to j a k v l a b o r a t o r n í p.-axi, tak i p r ů m y s l o v ý c h a j i n ý c h provo­ zech, V referátu je u v e d e n a k o n c e p c e systému A S I , j e ž umožňuje modulární v ý s t a v b u t e c h n i c k é h o v y b a v e n í p r o ř í z e n í sestav C A M A C a to od s e s t a v u m í s t ě n ý c h v jednom rámu a ž po s e s t a v y v í c e r á m o v é a jejich s o u b o r y . S y s t é m A S I zajištuje ra j e d n o t n é m principu ř í z e n í :

-

rámu větve s o u b o r u větví d i s l o k o v a n ý c h s o u b o r ů ( s é r i o v ý informační kanál).

R o z š i ř o v á n í s c h o p n o s t í řídícího s y s t é m u j e z a j i š t ě n o s p e c i a l i ­ zovanými jednotkami o v l á d a n ý m i z á k l a d n í ř í d í c í j e d n o t k o u . J e d ­ notky, k t e r é tvoří t e c h n i c k é v y b a v e n í řídícího s y s t é m u m ů ž e me r o z d ě l i t na tyto s k u p i n y : řídící j e d n o t k a ( n e z á v i s l á na velikosti s o u b o r u ) p r o g r a m o v é j e d n o t k y - paměti (volitelné p o d l e potřeby) s t a n d a r d n í p e r i f e r n í z a ř í z e n í (volitelné p o d l e p o t ř e b y ) ř a d i č e v y š š í c h informačních k a n á l ů (podle struktury s e s t a ­ vy) j e d n o t k y pro z p r a c o v á n í údajů (volitelné p o d l e potřeby). P r o v z á j e m n ý s t y k j e d n o t e k t v o ř í c í c h řídící s y s t é m s e užívá překryvný způsob a d r e s o v á n í , který vytváří paralelní a d r e s o ­ vací systém vzh'fdem к standardnímu a d r e s o v á n í jednotek C A M A C , T e n t o s y s t é m a d r e s o v á n í j e n e z á v i s l ý na r o z m í s t ě n í j e d n o t e k řídícího s y s t é m u , p ř i s p í v á k e z j e d n o d u š e n í programo­ v a c í c h p r a c í a u m o ž ň u j e modulární v ý s t a v b u řídícího s y s t é r л při maximálním v y u ž i t í s t a n d a r d n í h o informačního k a n á l u rámu.

331 -

M E C . Í A I J I C K A S T A V E B N I C E P Ř Í S T R O J Ů HI. G E N E R A C E .

MECHANICAL BUILDiNG-BRIC K S Y S T E M OF 3 r a RATION

GENE­

INSTRUMENTS.

A.

Svoboda

-

Výzkumr '' ú s t a v přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y - T e s l a ,

Přemyšlení.

SOUHRN : V r e f e r á t u j e u v e d e n s o u h r n p o z n a t k ů a informací o s o u č a s ­ ném s t a v u k o n s t r u k č n í c h s t a v e b n i c o v ý c h s y s t é m ů používa­ n ý c h v e l e k t r o t e c h n i c k é m průmyslu, s e z a m ě ř e n í m к j e j i c h vy­ užití p r o j e d n o ú č e l o v é a p l i k a c e p ř í s t r o j ů IIL g e n e r a c e , p ř e h l e d o stavu normalizace a typizace. Dále j s o u u v e d e n y základní k o n c e p č n í a konstrukční poža­ d a v k y na p ř í s t r o j e a z a ř í z e n í m o d u l á r n í h o s y s t é m u p r o s b ě r a z p r a c o v á n í dat - CAMAC. S t r u č n é s e z n á m e n í s o b o r o v o u normou "Modulární p ř í s t r o j o vý systém pro s b ě r a z p r a c o v á n í dat - CAMAC", která n a ­ v a z u j e na v ý s l e d k y n o r m a l i z a č n í c h úkolů p r o j e d n á v a n ý c h a přijatých S t á l o u komisí RVHP a IEC 4 5 .

SUMMARY: A s u m m a r y of information o n the p r e s e n t s t a t e of develop­ ment of b u i l d i n g - b r i c k c o n s t r u c t i o n s y s t e m s u s e d in electri c a l e n g i n e e r i n g with r e g a r d to s i n g l e - p u r p o s e a p p l i c a t i o n s of 3rd g e n e r a t i o n i n s t r u m e n t s a s well a s a rewiew on s t a n d a r ­ d i z a t i o n a n d typification i s p r e s e n t e d . T h e main c o n s t r u c t i o n r e q u i r e m e n t s of t h e i n s t r u m e n t s and d e v i c e s of a modular s y s t e m for d a t a collection a n d p r o c e s ­ sing - CAMAC, a r e d i s c u s s e d , Abrief information is g i v e n o n the b r a c h s t a n d a r d " M o d u l a r i n s t r u m e n t s y s t e m for d a t a c o l l e c t i o n a n d p r o c e s s i n g - С А M A C " which i s b a s e d on the r e s u l t s of s t a n d a r d i z a t i o n p r o ­ g r a m s d i s c u s s e d a n d a c c e p t e d b y the S t a n d i n g c o : imission of the C M E A a n d IEC 4 5 .

333

-

P ř í s t r o j e j a d e r n é t e c h n i k y tvoří d ů l e ž i t o u č á s t z c e l é o b l a s ­ ti p ř í s t r o j o v é techniky, v y r á b ě n é v Č S S R . B e z nich b y

ne­

byl možný d a l š í rozvoj j a d e r n é e n e r g i e . Na t a k o v é t o p ř í s t r o ­ j e j s o u velmi n á r o č n é k o n s t r u k č n í p o ž a d a v k y , t e c h n i c k é

ře­

š e n í , u s k u t e č n ě n é p o m o c í n e j n o v ě j š í c h s o u č á s t í , musí o d p o ­ v í d a t s o u č a s n é s v ě t o v é úrovni. Z v o l e n á v ý r o b n í t e c h n o l o g i e m u s í být r a c i o n á l n í a umožnit d a l š í vývoj a m o d e r n i z a c i p ř í ­ s t r o j ů . Tyto n á r o č n é p o ž a d a v k y splňuje

nejlépe

modulový

s y s t é m k o n s t r u k c e j e d n o t l i v ý c h přístrojů. Dovoluje

používat

j e d n o t l i v ý c h přístrojů bud s a m o s t a t n ě , n e b o je umístit v e s p o ­ l e č n é skříni či s t o j a n u , a tak s e s t a v i t úplnou měřicí a p a r a — turu. J e d n o f n á modulová k o n s t r u k c e má z n a č n é

ekonomické

v ý h o d y j a k při v y r o b í ' , tak při e v e n t , o p r a v á c h přístrojů.Rov— n ě ž v z h l e d přistrojil j e velmi e s t e t i c k ý . P ř e d e m z h o t o v e n é dí­ ly, z o k t e r ý c h j s o u přístroje s e s t a v e n y , mohou být p o h o t o v ě na s k l a d ě . P o d s t a t n á j e t a k é v e l k á ú s p o r a kladů a

/-krácení č a s u při vývoji n o v ý c h

k o n s t r u k č n í c h ná­ přístrojů.

Mechanické stavebnicové systémy jsou v podstatě ní

konstrukč­

p r i n c i p y umožňující š i r o k o u s h o d u ( d ě d i č n o s t dílčích s e s ­

tav a detailů, a p l i k o v a t e l n ý c h při s t a v b ě e l e k t r o n i c k ý c h -

s . ojů a

pří—

zařízení.

Z p ů s o b ř e š e n í konstrukčních stavebnic j e především od s o u h r n u p o ž a d a v k ů v y p l ý v a j í c í c h

odvislý

z funkce a c h a r a k t e r u

v y r á b ě n é h o zařízení. Převládající hlediska, která utváří

vý­

c h o z í p a r a m e t r y ř e š e n í , musí být i p ř e s v z á j e m n o u o d l i š n o s t r ů z n ý c h v ý r o b n í c h o b e r u limitována j e d n o u . J m i má-li k o n s t r u k c e s t a v e b n i c o v ý c h

předlohami,

sysíému dosáhnout

optimál­

ní - h o d n o - t i a n á v a z n o s t i . S o u č a s n ý t e c h n i c k ý vývoj n a p o — vídá, že noní

třeba, a b y k a ž d ý o b o r u r č i t é h o o d v ě t v í

elek­

t r o n i c k é h o průmyslu měl svoji v l a s t n í s o u s t a v u z a l o ž e n o u na .'.vlci-tni normě. S o u s t a v a p o k u d s e týká r o z m ě r ů a c h a r a k —

-

334

-

t e r i s t i c k é h o s e s k u p e n í má s v o j e o p o d s t a t n ě n í , a l e na z á k l a dě společné

normy.

P r o t o v z n i k l y již d ř í v e s n a h y o n o r m a l i z a c i přístrojů, a to n e ­ j e n v rámci j e d n o h o státu, a l e v c e l é m m e z i n á r o d n í m

měřítku,

které s e v ý r a z n ě projevily také u n á s . Již v počátcích

roz­

voje n a š e h o z n á r o d n ě n é h o s l a b o p r o u d é h o p r ů m y s l u byla

v

r o c e 1947 v y d á n a č s . norma Č S N - E S Č 2 1 4 - P a n e l o v é s t r o j e (l). P ř í s t r o j e v y r á b ě n é podle této n o r m y b y l y

zrvičně

r o z š í ř e n y , n e b o ř j e d n o t l i v é díly p ř í s t r o j o v é s t a v e b n i c e výrobně

pří­ byly

zajištěny.

S vývojem n o v ý c h k o n s t r u k č n í c h prvku, k t e r é umožnily m n o ­ hem h u s t š í objemovou z á s t a v b u přístrojů, s dokonalejšími, n á ­ r o č n ě j š í m i a spolehlivějšími p a r a m e t r y , s e u k á z a l a

nevyhnu­

t e l n o u i k o n s t r u k c e n o v é p ř í s t r o j o v é s t a v e b n i c e . Musí o d p o ­ v í d a t novým k o n s t r u k č n í m p o ž a d a v k ů m a umožnit

zástavbu

j e d n o t l i v ý c h přístrojů v e skříni nejen v e vertikálním s m ě n i,jako d ř í v e , a l e t a k é v horizontálním. N o r m a l i z a č n í

doporučení

musí být s p e c i f i k o v á n o tak p o d r o b n ě , a b y byla z a j i š t ě n a m ě n n o s t přístrojů od r ů z n ý c h v ý r o b c ů . Z n a m e n á to, ž e

zámusí

u v á d ě t n e j e n k o n s t r u k č n í r o z m ě r y , a l e i typy a u m í s t ě n í nektoru, základní elektrické parametry a z p ů s o b

ko­

zapojeni.N.a

v y ř e š e n í tohoto problému p r a c u j e mnoho m e z i n á r o d n í c h o r g a ­ nizací.

P r o p ř í s t r o j e j a d e r n é t e c h n i k y III, g e n e r a c e v y u ž í v á m e U S A 3 C - 8 3 9 - 1 9 6 8 . T a t o norma tzv.

19 p a l c o v á

j e základním normalizovaným r o z m ě r o v ý m a

normu

konstrukce

konstrukčním

s y s t é m e m , určujícím nominálními r o z m ě r y p ř e d n í c h

panelu

( v ý š k y , š í ř k y , r o z t e č e u p e v ň o v a c í c h o t v o r ů a pod.) z á s t a v n o u š í ř k u j e d n o t k y (rámu) za p a n e l e m a r o z m ě r y s t o j a n ů . rový s y s t é m vnitřní z á s t a v b y tato norma

335

-

neuvádí.

Rozmě­

Rada

s t á t ů přijala

tuto normu a

po některých úpravách a do­

p l ň c í c h ji v y d a l a j a k o s v o j i

n á r o d n í n o r m u ( v i z DIN 4 1 4 9 4 a

pod.). P o n ě v a d ž

původně vznikla ještě

lektronkových ních

tato norma

přístrojů

(C 8 3 . 9 - 1 9 5 6 ) a

potřeb již z a s t a r a l á ,

2 97 z d ů v o d u ho systému lů, r o z t e č e

standardizovány připevnovacích

řešenou

systémy

konstrukčních představuje

rozměry předních pane­

rozměrový

nejen

tak v s o u č a s n é

trukčních

stavebnicových

CAMAC,

RCA a pod.

Šířka

Max. zástavbová Rozteč

Z

této

pro

a

indivi­

stavebnicové řadě

u nás, ale i v zanraničí

době

nejrozšířenější

systémech

a

rozměrový

v soudobých

kons­

typu ELMA3F.T, UNIMES,

ú d a j e

4 4 , 4 5 mm ( 1 . 7 1 9 ")

modul

předního

s y s t é m byl, s

p ř í s t r o j ů III. g e n e r a c e v c e l é

stavebnic

Z á k l a d n í

dal­

(rámů) d o s t o j a n ů

vnitřní z á s t a v b o u p ř e v z a t

s y s t é m v ů b e c . S v ě d č í o tom a p l i k a c e

Výškový

z tohoto 19 p a l c o v é ­

s e uložení jednotek

elektronických

z hlediska d n e š ­

otvoru a d o p o r u č e n y některé

Tento standardizovaný

duálně

základní

c-

1 9 6 9 d o p o r u č e n í m IEC

mezinárodní slučitelnosti

š í r o z m ě r y týkající pod.

byly v r o c e

byla

v době

л

panelu šířka za panelem

připevnovacích

otvorů

82,6

mm ( 1 9 ")

44?-,3

mm ( 1 7 , 6 2 5 ")

465,1

mm ( 1 8 , 3 1 2 ")

normy byly v y b r á n y d v ě z á k l a d n í s t a v e b n i c e p r o obor

přístrojů j a d e r n é .techniky : 1)

Modulární přístrojový systém

2)

Mechanická

k o n s t r u k č n í s t a v e b n i c e AL,

Modulární přístrojový ce

CAMAC

systém CAMAC

vznikl v E v r o p ě

v ro­

1966, Na tomto s y s t é m u p r a c o v a l o 26 e v r o p s k ý c h v ý z

kumně v ý v o j o v ý c h

p r a c o v i š t pod v e d e n í m E S O N E

S t a n d a r d of N u c l e a r

Electronics),

- 336 -

(European

-

Tč*to s t a v e b n i c e v y c h á z í z e s y s t é m u CAMA.C. Základními d í ­ ly j s o u n o s n á k o s t r a a j e d n o t l i v é p ř í s t r o j o v é p a n e l o v é notky (moduly), z e k t e r ý c h s e s k l á d á ú p l n é měřicí

jed­

zařízení.

T ě c h t o modulů j e v n o s n é k o s t ř e u m í s t ě n o c e l k e m 2 5 ,

do

k o s t r y j s o u z a s o u v á n y pomocí n a v á d ě c í c h lišt a u p e v n ě n y zaj i š t o v a c í m i š r o u b y . P o s l e d n í modul na p r a v é s t r a n ě j e notka p r o ř í z e n í a kontrolu, p o m o c í k t e r é s e t a k é

jed­

uskutečňu­

j e s p o j e n í s p o č í t a č e m . R o z m ě r y n o s n é k o s t r y dovolují i sunout přístrojové panelové jednotky podle americké

za­

normy

NIM (s š í ř k o u modulu 34,4 mm), p r o t a k o v ý p ř í p a d j s o u

však

n u t n é odpovídající p ř e v á d ě c í k o n e k t o r y . P ř í s t r o j e v tomto s y s ­ tému odpovídají s v o j í m e c h a n i c k o u k o n s t r u k c í p o ž a d a v k ů m na l a b o r a t o r n í p ř í s t r o j e . D o v o l e n á teplota okolního p r o s t ř e d í

je

s t a n o v e n a od l o d o 4 5 ° C .

N o s n á k o s t r a j e u r č e n a bučí p r o m o n t á ž d o

normalizovaného

19 p a l c o v é h o stojanu, n e b o tvoří s k ř í ň s a m o s t a t n é h o p ř í s t r o ­ j e . R o z m ě r y p ř e d n í (čelní) č á s t i n o s n é k o s t r y a její u p e v n ě ­ ní d o s t o j a n u o d p o v í d á d o p o r u č e n í IEC, publikaci 2 9 7 ( 1969) - R o z m ě r y p a n e l ů a s t o j a n ů (4) (Výška p a n e l u 2 2 1 , 5 mm

a

š í ř k a 482,6 mm). D o p o r u č e n á h l o u b k a n o s n é k o s t r y j e 525 mm. J e - l i nutno zajistit d o k o n a l e j š í v ý m ě n u v z d u c h u , p o u ž í v á

se

v a r i a n t y s n u c e n ý m větráním; v ý š k a

na

2 6 6 mm. J a k již byla u v e d e n o d ř í v e ,

kostry pak v z r o s t e lze

v

nosné

kostře

umístit 2 5 základních j e d n o t e k (modulů) o š í ř c e 17,2 mm.

Za z á s u v k a m i je p r o s t o r p r o vodit с u n a p ú j e t í /cc'rojt.-, j ' j i c h z v ý š k a n e p ř e v y š u j e 145 turu, .П>у nod n a p 'ijocími

zdroji

z ů s t a l v o l n ý přfe-tup к ovlódui ím n< •'>><) .-, poj ovacím

prvkům,

k t e r é moh пл být u p e v n ě n y v h o r n í i <'t. ti j e d n o t k y .

P a r d o v a j e d n o t k a j e /•.ókliitluí < .'i ti .- t t i v l > n i t c , .-..-kláda z p ř e d n í h o a /adri'lio p a n e l u , Men'profilu (vodící úhelníky) a sltv.i/M

-

».)7

-poiují t y / o z

.-• e

t/j/ieriěho

oin i-ц-- pru гыv/idcní j e d -

notky. Tím s e vytvoří rám, do kterého j e přišroubována d e s ­ ka p l o š n é h o s p o j e z dvoustranně plátovaného materiálu

o

tlouštce 1,5 mm. D e s k a tvoří hbvní prv^ík p a n e l o v é jednotky. Její rozměr j e 3 o 5 x 183 mm, z toho činí využitelná

plocha

pro z á s t a v b u s o u č á s t í 2 8 o x 167,5 mm. D e s k a j e u k o n č e n a na k a ž d é straně 4 3 nožovými kontakty, celkem má tedy 8 6 k o n ­ taktů. R o z t e č mezi jednotlivými kontakty j e 2,54 mm. V přípa­ dě potřeby l z e d e s k u na délku zkrátit. J s o u n a v r ž e n y čtyři rozměry d e s e k : 1)

Základní d e s k a

»

délka 3o5 mm

2)

Zkrácená deska

-

délka 2 4 o mm

3)

Zkrácená deska

-

délka 154 mm

4)

Zkrácená deska

-

délka

6 8 mm.

Výška z ů s t á v á u v š e c h d e s e k stejná t.j.

1 8 3 mm.

Výchozí šířka p a n e l o v é jednotky, j e d e n modul, je 17,2

mm,

v ý š k a panelu 221,5 mm. J s o u připraveny v ý k r e s y pro p a n e ­ l o v é jednotky o š í ř c e 1,

2,

3,

4,

5

a

6 modulů.

P r o tento s y s t é m byla zpracována o b o r o v á norma ONT 35 6 5 6 1 Modulární přístrojový s y s t é m pro s b ě r dat CAMAC. Z á k l a d ­ ní ustanovení pro signály a

konstrukci.

Tato norma určuje základní koncepční, s i g n á l o v é a

konstrukč­

ní p o ž a d a v k y na přístroje a zařízení modulárního s y s t é m u pro s b ě r a z p r a c o v á n í údajů a pro řízení p r o c e s u , který zajištuj e spojení čidel, ovládačů a jiných zařízeni s číslicovými ř í ­ dícími jednotkami nebo počítači.

Nořme definuje p o u z e s t y k o v é vlastnosti funkčních jednotek a informačního kanálu rámu, a to ja!< parametry signálů

- 338 -

a

z p ů s o b jejich p ř e n o s u , tak i s t y k o v é v l a s t n o s t i

konstrukční.

M e c h a n i c k á k o n s t r u k č n í s t a v e b n i c e A.L j e univerzální, plexně ř e š e n ý víceúčelový systém, pro stavbu

kom­

elektronických

přístrojů a z a ř í z e n í III. g e n e r a c e . Z á k l a d n í r o z m ě r y s t a v e b n í c h p r v k ů v y c h á z í z 19 p a l c o v é h o r o z m ě r o v é h o s y s t é m u

podle

normy U S A S C 8 3 , 9 - 1 9 6 8

modul

a

D!N 4 1 4 9 4 . V ý š k o v ý

j e r e a l i z o v á n v e d v o u modifikacích - v p a l c o v é m M •» 44,45 mm i

systému

v m e t r i c k é s o u s t a v ě M = 45 mm. R o z m ě ­

r o v ý s y s t é m základních g e o m e t r i c k ý c h r o z m ě r u (šířka, v ý s k á , hloubka) j e n á s o b k e m z á k l a d n í h o modulu 2,5 mní S t a v e b n i c e obsahuje výběrovou rozměrovou řadu, konstrukce je v š a k ř e ­ š e n a tak, ž e j e m o ž n é v y t v á ř e t i j i n é a t y p i c k é r o z m ě r o v é va­ rianty. Vnitřní zástavba panelovými podjednotkami v y c h á z í

z

modulu M — 5 mm. Komplexní k o n s t r u k č n í ř e š e n í z a h r n u j e ty­ to základní s e s t a v y : s*ojany laboratorní stoly panelové jednotky

nekrytováné

panelové jednotky krytová né panelové

podjeanotky.

Základními stavebními prvky

n o s n é k o n s t r u k c e stojanů,

stolů

a p a n e l o v ý c h j e d n o t e k j s o u t a ž e n é profily z A I slitiny.

Z

š e s t i p o u ž i t ý c h d r u h ů profilů l z e v y t v á ř e t m e c h a n i c k é

sesta­

v y libovolných velikostí. Montáž a s t y k o v á n í profilů j e p r o v e ­ d e n o s e š r o u b o v á n í m závitořeznými š r o u b y . К z a k r y t o v á n í pa­ n e l o v ý c h j e d n o t e k s e vkládají d o d r á ž e k profilů

bočnicplas-

t o v a n é n e b o j i n a k p o v r c h o v ě u p r a v e n é k r y c í p l e c h y . Horní a dolní kryt s větracími o t v o r y s e u p e v ň u j e čtyřmi š r o u b y , k t e ­ rými j e možno s o u č a s n ě přichytit i n o ž k y přístroje s e s k l o p ­ ným raménkem p r o z v e d n u t í č e l n í s t r a n y . P r o s t a b i l n í u k l á d á ­ ní přístrojů na s e b e j e m o ž n o p ř i š r o u b o v a t a r e t a č n í

- 339 -

kolíky

na horní stěnu přístroje, které zajištují polohu

zablokováním

nožek. P a n e l o v é podjednotky j s o u n a v á d ě n y s y s t é m e m

pře-

stavitelných vodítek v modulu M <• 5 mm. Podjednotky

tvoří

d e s k y s plošnými spoji, ke kterým j e připevněn z č e l n í s t r a ­ ny panel, z bočních stran l z e přišroubovat stínící plechy.

Vzhledem к racionálnímu konstrukčnímu řešení, které

posky­

tuje prakticky n e o m e z e n é množství r o z m ě r o v ý c h modifikací

a

je v mezinárodní řadě, progresivní technologii a zdařilému výt­ varnému řešení, j e tato s t a v e b n i c e s c h o p n a pokrýt p o ž a d a v ­ ky kladené na mechanickou stavebnici pro j e d n o ú č e l o v é

pří­

stroje 111. g e n e r a c e v c e l é m r o z s a h u . Významným přínosem sta­ v e b n i c e A L je d á l e okolnost, ž e bude dostupná

na vnitřním

trhu - její výroba je zajišťována v n.p. Z á v o d y S N P Žiar nad Hronom a Tesla Elektroa kus tiká Bratislava, který s e má stát jejím s p e c i a l i z o v a n ý m výrobcem.

Výrobní r e a l i z a c e j e zajištována pro modulární s y s t e m C A M A C v P o l s k é lidové republice odkud je d o v á ž e n a

prostřednictvím

Obchodního podniku T e s l a Obchodní podnik - Praha

9,

k o l o v s k á 95. Mechanická str.%v.bnice AI v rvp. T E S L A troakustika

So­ Elek-

Bratislava.

LITERATURA : (1)

DRANTL, K.; SVOBODA, A . : N o v á modulová přístrojová s t a v e b n i c e u r č e n á pro přístroje jaderné techniky. Jad.energie l o (l97l),

(2)

HAVLAS, J.:

(3)

Výv oj skříní pro blokové jednotky. Zpráva 2 6/2 93/И-1-3/76. ONT 35 6561 Modulární přístrojový s y s t é m pro s b ě r a z p r a c o v á n í dat - C A M A C .

-

34o

-

STAVEBNICOVÝ S Y S T E M

PŘÍSTROJŮ*

P R O KONTROLU A ŘÍZENÍ J A D E R N Ý C H

A UNIT C O N S T R U C T I O N

SYSTEM OF

F O R THE CONTROL O F N U C L E A R

REAKTOR^

INSTRUMENTS REACTORS

J. В r a b e n e с T e s l a - V ý z k u m n ý ú s t a v přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y ,

Přemyšlení

SOUHRN: V r e f e r á t u je p o p s á n a k o n c e p c e ř e š e n í s t a v e b n i c o v é h o s y s t é m u p ř í s t r o j ů (bloků) N R - l o o o pro k o n t r o l u , ř í z e n í a o c h r a n u j a d e r ­ n ý c h r e a k t o r u n a z á k l a d ě m ě ř e n í toku n e u t r o n ů . Je u v e d e n p ř e ­ hled a k r á t k ý p o p i s j e d n o t l i v ý c h bloků s y s t é m u v č e t n ě p r i n c i ­ piálního s c h é m a t u n á v a z n o s t i j e d n o t l i v ý c h b l o k ů . S o u b o r p ř í s t r o j ů je natolik u n i v e r z á l n í , ž e je jím m o ž n o zajistit v š e c h n a p o t ř e b n á m ě ř e n í a funkce p o m o c í v h o d n ý c h s e s t a v pří­ s t r o j ů , a to j m e n o v i t ě : a) b) c) d)

m ě ř e n í v ý k o n u r e a k t o r u ( l i n e á r n ě , logaritmicky), měření poměrné rychlosti změny v ý k o n u (periody), zajištění potřebných regulačních odchylek. jištění reaktoru - signalizace - překročeni zadaného výkonu, - p ř e k r o č e n í p ř e d v o l e n é rychlosti změny v ý k o n u , e ) p r ů b ě ž n á k o n t r o l a funkce m ě ř i c í c h t r a s při jejich z á l o h o ­ v á n í pro z v ý š e n í spolehlivosti s y s t é m u . Z á k l a d n í f u n k c e j e d n o t l i v ý c h bloků i s e s t a v j s o u o v l a d a t e l n é b u á r u č n ě n e b o d á l k o v ě , c o ž umožňuje j e d n o d u c h o u n á v a z n o s t n a počítač v automatizovaných s y s t é m e c h řízení.

- 341 -

SUMMARY: T h e c o n . ^ n t of a unit c o n s t r u c t i o n s y s t e m of i n s t r u m e n t s ( b l o c k s ) N R - l o o c for the c o n t r o l , r e g u l a t i o n a n d p r o t e c t i o n of n u c l e a r r e a c t o r s b a s e d o n the m e a s u r e m e n t of the n e u t r o n flux i s d e ­ s c r i b e d . A r e v i e w a n d brief d e s c r i p t i o n of the individual b l o c k s of the s y s t e m is . ^ r e s e n t e d , incl. the b a s i c flow s h e e t . T h e s e t of i n s ' r u m e n t s i s u n i v e r s a l e n o u g h to p r o v i d e for all n e c e s s a r y m e a s u r e m e n t s a n d functions by m e a n s of a s u i t a b l e a s s e m b l y of the i n s t r u m e n t s , n a m e l y : a) b) c) d)

m e a s u r e m e n t of t h e r e a c t o r output ( l i n e a r , l o g a r i t h m i c ) , m e a s u r e m e n t of the r e l a t i v e r a t e of output v a r i a t i o n s (period), s e c u r i n g of the n e c e s s a r y r e g u l a t i o n d e v i a t i o n s , s e c u r i n g of the r e a c t o r - a l a r m - e x c e e d i n g the s e t o u t p u t , - e x c e e d i n g the p r e s e t output v a r i a t i o n r a t e , e) c o n t i n u o u s control of the m e a s u r i n g l i n e s e n s u r i n g the s y s t e m reliability.

T h e b a s i c functions of t h e individual b l o c k s a n d a s s e m b l i e s a r e m a n u a l l y or remote c o n t r o l l e d which e n a b l e s a simple c o n n e c t ­ ion with the c o m p u t e r in a u t o m a t e d c o n t r o l s y s t e m s .

S o u b o r přístrojů j a d e r n é t e c h n i k y , k t e r ý zajišťuje v o z a řízení

jaderného

reaktoru,

měrně samostatných měřicích a) s y s t é m

řízení

v podstatě b) s y s t é m

a

možné

jaderného

s fyzikálním

technologické biologické

do tří p o ­

dozimetrie,

dozimetrie,

reaktoru,

který

je

principem r e a k t o r u ;

z á v i s í na typu a t e c h n o l o g i c k é m c) s y s t é m

i ozdělit

pro­

systému:

kontroly

spojen

je

bezpečný

který

do

provedení

který

značné

míry

reaktoru;

zajišťuje

bezpečnost

obsluhy. N a k a ž d ý ze s y s t é m u j s o u k l a d e n y s p e c i f i c k é

požadavky,

které

p l y n o u z funkcí t ě c h t o s y s t é m u . P o ž a d a v k y j r o u r o v n ě ž

závislé

n a typu

reaktor

a provedení

reaktoru,

-

342

a

na účelu,

jemuž má

sloužit.

Současně

je nutné podřídit k o n c e p c i d a n é h o měřícího

a kontrolního s y s t é m u c e l k o v é koncepci řízení a kontroly jader­ n é h o reakto. .. a n á v a z n é h o t e c h n o l o g i c k é h o Stále

rostoucí

zařízení.

p o ž a d a v k y na měřicí techniku n e l z e v e v ě t š i n ě

případů ekonomicky uspokojit jednoúčelovými

stále složitějšími

přístroji. Uvážíme-li ještě

bi tel n o s ti měřícího s y s t é m u

specifickým

a

náročnějšími

požadavek

podmínkám

přizpůso-

daného re­

aktoru a p o ž a d a v e k v y s o k é spolehlivosti s y s t é m u , je optimálním řešením

těchto

problému jak po s t r á n c e

t e c h n i c k é , tak i e k o ­

n o m i c k é , s t a v e b n i c o v ý z p ů s o b ř e š e n í měřícího s y s t é m u . S t a v e b n i c o v é ř e š e n í má tyto základní v ý h o d y : a) návrh měřícího s y s t é m u je o m e z e n jen na projekci s mi­ nimálním podílem v ý v o j o v ý c h b) s y s t é m je

pružný

prací;

z hlediska uživatele,

umožňuje d o p l ­

ňování ; c ) umožňuje ekonomické z á l o h o v á n í funkčních jednotek z h l e ­ d i s k a spolehlivosti

systému;

d) umožňuje s n a d n o u a rychlou údržbu; e) systém

má

regenerační

s c h o p n o s t - jednotlivé

jednotky

(přístroje) ! z e s n a d n o nahradit novými, které splňují z v ý ­ šené V rámci

požadavky.

stavebnicového

málně tyto s p o l e č n é

s y s t é m u musí být tedy zajištěny mini­

prvky:

a) normalizované konstrukční provedení funkčních jednotek; b) jednotný s y s t é m

napájení;

c) jednotný s y s t é m signálů a n a l o g o v ý c h i č í s l i c o v ý c h ; d) jednotný konektor pro základní propojení jednotek s d e ­ finovaným zapojením kontaktů. Stavebnicový

systém

přístrojů

-

NR-looo

343

-

je u r č e n

pro

systém

kontroly a

řízení

jaderných reaktorů na základě měření toku

neutronů, který je úměrný okamžitému výkonu reaktoru. Jednotky systému jsou natolik univerzální, ž e v příslušných s e ­ stavách je možné provádět v š e c h n a potřebná měření pro zajiš­ tění ř.jsoní, kontroly funkce a bezpečnosti provozu reaktoru, a to jak v oblasti spouštění reaktoru, v přechoď^vé oblasti i v ob­ lasti jmenovitého v ý k o n u . Konkrétně to znamená: a) měření výkonu reaktoru - lineárně, - logaritmicky; b) měření poměrné rychlosti změny výkonu (periody); c) zajištění regulačních odchylek pro řízení výkonu reaktoru; d) jištění reaktoru (signalizace) - překročení předvoleného výkonu, - překročení předvolené rychlosti změny výkonu; e) průběžná kontrola funkce měřících tras při jejich záloho­ vání pro zvýšení spolehlivosti systému. Koncepce

stavebnicového systému přístrojů pro kontrolu a ří­

zení jaderných reaktorů v y c h á z e l a dále z těchto doplňkových požadavků; - měřicí trasy používající impulsní detektory a měřicí trasy používající proudové detektory mají mít maximum s p o l e č ­ ných prvků z důvodu snížení počtu různých funkčních jednotek ; - odstranění aktivních elektronických obvodů z oblasti zvý­ š e n é radiace v okolí jád-a reaktoru s možností soustředit montáž v e š k e r é elektroniky v jednom místě vzdáleném a ž 2oo m od reaktoru z důvodu z v ý š e n í spolehlivosti, život­ nosti a udržovatelnosti zařízení; - zajistit jednoduchou návaznost měřicích tras na číslicové vyhodnocení, a to jak.měřicích tras impulsních, tak i prou­ dových, při číslicovém řízení reaktoru speciálními číslico­ vými zařízeními nebo samočinným počítačem.

- 344 -

1.

Standardní

parametry

funkčních

jednotek.

Standardní Darametry funkčních jednotek, které zajišťují jejich vzájemnou slučitelnost, odpovídají mezinárodním doporučením IEC a RVHP. Analogové signály impulsní: - rozsah amplitud - impedance

o V až 4-5 V 5o Ohm

Analogové signály stejnosměrné: - rozsah napětí - l o V až + l o V - výstupní impedance ^ 5 Ohm - proud pro zátěže min. l o mA Binární signály (logické úrovně) - pro signalizaci: - negativní logika "I" - 2 V až + 1 V "o" -t-4 V až + 1 2 V Binární signály (logické úrovně) - rychlá logika: - negativní logika "l" o V až + o,4 V "o" + 2,4 V až + 5 , 5 V Napájecí napětí

2.

Konstrukční

+12 V -12 V

provedení

stavebnicového

systému.

Funkční jednotky (př/stroje) stavebnicového systému jsou řešeny v e formě modulových jednotek, které umožňují snadné sestavo­ vání větších souborů do normalizovaných rámů, které lze ze • souvat do stojanů. Přední panel jednotky je určen pro ovládací a nastavovací prv­ ky a případně pro vizuální signalizaci.

.

34S

-

V dolní č á s t i z a d n í h o panelu jo umístěn 1 2 - p o l o v ý n o ž o v ý k o ­ nektor pro přívod n a p á j e c í c h napětí, pro propojení standardního kontrolního o b v o d u připravenosti měřicí t r a s y a pro a n a l o g o v é nízkoimpedanční v s t u p y a v ý s t u p y jednotek. Horní č á s t zadního pane'.u je v y h r a z e n a pro individuální konektory (hlavní v s t u p y a v ý s t u p y , externí o v l á d á n í , v ý s t u p y s i g n a l i z a c e a p o d . ) . Pro základní konstrukci jednotek j s o u použity konstrukční č á s t i s y s t é m u С AM A C , v ý š k a jednotek je v š a k

odlišná.

Základní rozměi"y jednotky: v ý š k a předního panelu

1 7 7 mm

v ý š k a jednotky z a panelem

1 5 5 , 5 mm

hloubka jednotky

297 mm

šířkový modul (M)

17,2 mm

Základní rozměry rámu: šířka panelu

4 8 3 mm

šířka rámu z a panelem

4 4 7 mm

využitelný prostor pro jednotky (2 5 M)

4 3 o mm

v ý š k a panelu (4 U)

177 mm

hloubka rámu

52 5 mm

Rámy j s o u v těchto p r o v e d e n í c h : a) přední p a n e l y funkčních jednotek tvoří přední panel rámu - v h o d n é pro montáž do u z a v ř e n ý c h

stojanů;

b) přední panely funkčních jednotek j s o u do rámu z a p u š t ě n é a j s o u překryty s p o l e č n ý m odklápěcím zamykatelným nelem, který muže

pa­

n é s t indikační a s i g n a l i z a č n í prvky -

v h o d n é pro montáž do o t e v ř e n é h o

stojanu;

c) provedaní a), krytované jako samostatný c e l e k -

vhodné

pro laboratorní měření a experimenty; d) v případě potřeby mohou být provedení a), b), c) doplně­ n a větráním v e spodní č á s t í rámu o v ý š c e 1 U » 4 4 , 5 mm.

- 346

.

3,

V-. ř i č í

trasy.

Stavebnicový

systém

libovolné měřicí,

N R - l o o o umožňuje

regulační a zabezpečovací sestavy,

od s e b e v í c e č i m é n ě l i š í p o d l e s v é h o Ve v š e c h

sestavovat v

případech

však

základem

podstatě které

účelu.

zůstává

bučí

vyhodnocení

s i g n á l u г i m p u l s n í c h d e t e k t o r u (impulsní m ě ř i c í t r a s y ) n e b o

prou­

dových detektorů (proudové měřicí trasy). Zde jsou stručně psány

pouze

schématu

se

po­

z á k l a d n í funkční s e s t a v y , v y p l ý v a j í c í z o b e c n é h o

návaznosti

na

obr. 1 .

Při

sestavování

měřicích

tras

je n u t n é r e s p e k t o v a t p o ž a d a v e k , a b y k a ž d á s e s t a v a tvořila

sa­

m o s t a t n ý c e l e k , a to jak po funkční s t r á n c e , tak i z k o n s t r u k č ­ ního h l e d i s k a .

Většinu

ucelených

jednoho

přičemž

každý

rámu,

sestav lze

rám

má v l a s t n í

umístit v ž d y napájecí

Toto je d ů l e ž i t é z e j m é n a v s y s t é m e c h s e z á l o h o v á n í m tras,

kdy

funkci

např.

jedné

měřicích ovlivnit

o s t a t n í c h . V ě t š í a s l o ž i t ě j š í funkční s e s t a v y l z e

realizo­

provedeno

napájení

zdroj.

trasy nesmí

vat i ve více

výpadek

do

r á m e c h , p ř i č e m ž funkční

přes

p r o p o j e n í mezi rámy j e

individuální k o n e k t o r y f u n k č n í c h j e d n o t e k

nebo

pomocí zvláštních k o n e k t o r u v z a d n í č á s t i r á m u . P o d r o b n é

úda­

je o p a r a m e t r e c h (bloku)

systému

a

možnostech

NR-looo

použití

jsou uvedeny

jednotlivých v

přístrojů

obchodně-technické

dokumentaci.

3 . 1 . Impulsní m ě ř i c í t r a s y . Základním vač

č l á n k e m i m p u l s n í c h měřicích t r a s je impulsní z e s i l o ­

NR-1113,

(převážně j a k o je

který

zesiluje

signály

z impulsních

z e š t ě p n ý c h komor s k r á t k o u d o b o u k o l e k c e

např. komora

9R-loo

z

P L R ) . Z e s i l o v a č je

přímo s d e t e k t o r e m ( b e z p ř e d z e s i l o v a č e ) p ř i z p ů s o b e n ý m

- 347 -

detektorů náboje, propojen triaxiál-

gnallsace Iepuleni detektor

_ О»

R«gul*Sni ilgnál

Proudový dtfkto:

Slgnaliaace

220 V Obr. 1

Schéma návaznosti bloků systému N R - l o o o .

ním k a b e l e m délky a ž 2 o o m a umožňuje z p r a c o v a t v y s o k é nosti

impulsu. Zesílené

kriminátoru

napěťové

NR-1115, ve

kterém

čet­

impulsy j s o u v e d e n y do d i s je

p r o v e d e n a amplitudová

se­

l e k c e ( o d d ě l e n í impulsů z p ů s o b e n ý c h z á ř e n í m alfa a g a m a ) . Na výstupech

diskriminátoru N R - 1 1 1 5 je potom j e d n a k č e t n o s t uni­

f i k o v a n ý c h impulsů, která je v y h o d n o c o v á n a č í s l i c o v ý m i ními,

a

jednak

stejnosměrný

k t e r ý je v y h o d n o c o v á n

proud

analogovými

číslicové vyhodnocení

úměrný četnosti přístroji

p o d o b n ě j a k o u p r o u d o v ý c h měřicích

zaříze­ impulsu,

systému

N"R-looo

není součástí

systému

tras.

č e t n o s t i impulsů

N R - l o o o . L z e použít bu<3 j e d n o ú č e l o v á č í s l i c o v á z a ř í z e n í , v y ­ vinutá

specielně

pro

reaktorová

měření

(např.

SADÍC

z n.p.

S k o d a - Z V J E ) nebo v h o d n ý číslico4/ý měřič č e t n o s t i i m p u l s ů . Při použití p o č í t a č e vé vstupy

je

měřená četnost v e d e n a většinou na č í t a č o -

příslušné

jednotky

styku

s p r o s t ř e d í m , k t e r á j e bud

firemní ( n a p ř . s y s t é m C I S , DASIO nobo nebo univerzální realizovaná,

J S P počítače

RPP-16)

např. systém CAMAC .

3.2. P r o a d o v é měřicí t r a s y . Proudové

měřicí t r a s y

proudově-impulsní je

podle

lze

rozdělit n a l i n e á r n í ,

toho,

ktora

logaritmické a

ze tří z á k l a d n í c h

jednotek

připojena к proudovému detektoru. Jako detektory s e

použí­

vají i o n i z a č n í komory citlivé n a n e u t r o n y , af už к ^;n p e n z o v á n é nebo

nekompenzované

na

záření

gama.

Ve v š e c h

případech

j s o u s i g n á l y z d e t e k t o r ů v e d e n y d o j e d n o t e k koaxiálními

kabely

d é l k y a ž 2oo m , Z á k l a d e m l i n e á r n í c h m řicích t r a s je l i n e á r n í s i l o v a č N R - 1 1 1 8 ( A ) . Va rianta (A; je u r č e n a

stejnosměrný pro m ě ř e n í

z p r o u d o v ý c h v ý s t u p ů diskrimin itnru N R - 1 1 1 5 .

-

:)4 r »

-

Zesilovač

ze­

proudu pře-

vádí vstupní

proudy v

rozsahu

lo

napětí nula a ž - l o V v každém Přepínání r o z s a h u ním

panelu

-112O(A).

vává

se

A až l o

A n a výstupní

z osmi d e k a d i c k ý c h r o z s a h ů .

provádí bud ručně přepínačem na před­

nebo

automaticky

pomocí

Přepínač

rozsahů

NR-112o(A)

dálkové řízení r o z s a h u ,

přepínače

rozsahu

rovněž

NR-

zprostředko­

např. při napojení na řídící po-

č ítač. Základem logaritmických

měřicích tras

je logaritmický

stejno­

směrný z e s i l o v a č N R - i 1 2 1 ( A ) , který měří vstupní proudy v roz-11

4-

-4

sáhu l o A az l o A při výstupním napětí nula až - l o V, Za logaritmický z e s i l o v a č je obvykle řazen derivační z e s i l o v a č NR-1123,

na jehož výstupu

je potom napětí úměrné

poměrné

rychlosti změny v ý k o n u reaktoru dP/Pdt (resp. p ř e v r á c e n é hod­ notě periody reaktoru l / T ) . Proudově-impulsní

měřicí trasa je tvořena převodníkem

- č e t n o s t N R - 1 1 1 7 , který převádí vstupní proud v r o z s a h u

proudlo

až l o

A na č e t n o s t unifikovaných impulsu v r o z s a h u 1 imp.s

až

imp.s

lo

proudu, hodný

.

Převodník

umožňuje

měření

malých

měřené v e l i č i n y .

Je v ý ­

tam, kde u vstupního signálu je nutné s o u č a s n ě

vyhod­

případně č í s l i c o v o u integraci

číslicové

notit několik parametrů v e velkém r o z s a h u měřené v e l i č i n y . Za převodník stejně signalizaci

jako za impulsní trasy l z e

NR-1142,

která signalizuje

zařadit z v u k o v o u

změny četnosti impulsů

(tj. v ý k o n u reaktoru) pomocí měnícího s e z v u k u (tonu). Napětí úměrná neutronovému toku, r e s p . periodě reaktoru, jsou dále z p r a c o v á n a analogovými

přístroji systému N R - l o o o , které

zajišťují nálsedující funkce: - měření

poměrné

odchylky

vstupního

úrovně pomocí z e s i l o v a č e odchylky - měření poměru vstupního

napětí

od

zadané

NR-1125(A);

napětí к z a d a n é úrovni pomocí

poměrových obvodu N R - 1 1 2 8 ( A ) - s manuálním zadáváním úrovně, N R - 1 1 3 o ( A ) - s číslicovým zadáváním ú-ovně;

- 35o

- vytváření kombinovaného mačního

zesilovače

regulačního

NR-1127

signálu

pomocí s u ­

pro j e d n o - a ž tříparametro-

vou regulaci; - vytváření aritmetického průměru. a ž z e čtyř v s t u p n í c h na­ pětí pomocí z e s i l o v a č e průměru N R - 1 1 3 2 ; -

signalizace

p ř e k r o č e n í n a s t a v e n é úrovně pomocí absolut­

ních prahů N R - 1 1 3 6 ( A ) ; -

s i g n a l i z a c e v y b o č e n í poměrné o d c h y l k y m ě ř e n é h o

signálu

od s r o v n á v a c í úrovně z

pomocí

relativního prahu

předem

zvolených

mezí

NR-H38(A).

Napájení přístrojů N R - l o o o je z a j i š t ě n o napájecími zdroji t 12 V N R - 1 1 9 o a N R - 1 1 9 1 . Typ N R - 1 1 9 o je umístěn na zadní č á s t i rámu b e z překryvného p a n e l u , typ N R - 1 1 9 1 je z a b u d o v á n v z á ­ s u v n é jednotce (5M) a používá s e v rámu s odklápěcím p ř e d ­ ním panelem. Napájení detektorů je z a j i š t ě n o d v ě m a zdroji v y s o k é h o napětí: NR-lllo -

s výstupním napětím 1 a ž 3 kV v e d v o u r o z s a z í c h , s jemnou regulací v každém r o z s a h u a s volitelnou polaritou + nebo - ;

NR-llll -

s výstupním napětím 2 o o a ž 1 5 o o V v e č t y ř e c h v o ­ litelných r o z s a z í c h a s jemnou r e g u l a c í v každém r o z s a h u ; polarita je volitelná + n e b o

Správnou

funkci

napájecích

kontroluje kontrolní

-.

zdrojů a zdrojů v y s o k é h o

práh MR-114o,

který signalizuje

napětí

vybočení

z mezí n e b o vypadnutí kteréhokoliv z n a p á j e c í c h n e b o v y s o k ý c h napětí. Kontrolní práh s e umisťuje standardně do k a ž d é h o rámu. Pro kontrolu a n a s t a v o v á n í parametrů jednotlivých přístrojů n e b o celých -

měřicích tras j s o u vyvinuty t e s t o v a c í jednotky

proudová

NR-II80

t e s t o v a c í jednotka a N R - 1 1 8 1 - napěťová t e s t o v a c í

- 351

-

jednotka. Testovací jednotky jsou použitelné jak s t r o j ů , tak p ř i o p r a v á c h lovaného

4.

nebo při pravidelných kontrolách

pří­

insta­

zařízení.

Z á v ě r.

Stavebnicový vývojově měřicí

systém

ukončen.

trasy

a

NR-looo

je

V průběhu

v

rozsahu zde uvedeném

vývoje

byly

byly zkoušeny jednak v

ném p r o v o z u v l a b o r a t o ř í c h a j e d n a k v toru

ŠR-O ve Vochově

trárny

jednak

v

A-l

je v p r o v o z u rámy),

jednoho jednotky

který

až

dvou

let

simulova­

provozu školního při spouštění

rozsáhlý

napojen bude

širokoroz sáhových

na

systém

a jednak na

NR-looc

RPP-16. V

obsaze­ průběhu

využíváno

šumové vyhodnocení signálu z impulsních š t ě p n ý c h komor v v a z n o s t i n a i m p u l s n í r e ž i m . Tím s e v y t v o ř í m ě ř i c í k a n á l y ,

řádu

s jedním č i d l e m , c o ž

tému N R - l o o o ,

rozsahu cca 9

-

352

-

VVER.

ná­ které

dekadických

dále r o z š í ř í a p l i k a č n í možnosti

zejména u reaktorů typu

zaří­

doplněn o funkční

m ě ř i c í c h k a n á l ů , k d e je

pokryjí měření n e u t r o n o v é h o toku v

elek­

elektrárně

soubor (čtyři plně počítač

reak­

NR-looo

slouží jako provozní

reaktoru W R S

poměrně bude

kde

již

základní

době j s o u přístroje systému

ÚJV-Řež,

zení u rekonstruovaného

sestaveny

dlouhodobém

u Plzně a částečně

A - l . V současné

instalovány

né

při v ý r o b ě

sys­

APARATURA Z

PRO ZPRACOVÁNI' SIGNÁLU NEUTROKOAXU.

A P P A R A T U S FOR THE P R O C E S S I N G OF SIGNAL SPN

NEUTRON

D.

FROM

DETECTORS .

Blaho

Ú s t a v j a d e r n é fyziky ČSAV,

Ř e ž .

V příspěvku j e probírána problematika měření malých

proudů

z detektoru neutronů - tzv. neutrokoaxů (SPN detektorů). V UJF Č S A V byl pro tyto ú č e l y vyvinut citlivý proudový pře­ vodník, který umožňuje p r o v é s t v h o d n o u transformaci

proudu

na napětí. Výstupní napětí z převodníku j e měřeno pomocí č í s ­ l i c o v é h o voltmetru umístěného v poměrně v e l k é v z d á l e n o s t i od vlastního detektoru (v měřící místnosti). P o p i s o v a n á aparatura o b s a h u j e tři samostatné kanály převodníků, kontrolní jednotku a stabilizované napájecí zdroje.

- 353 -

VYUŽITI' OBRAZOVKOVÉHO DISPLEJE PŘI SBĚRU A

ZPRACOVÁNI' DAT POMOCI' POČÍTAČE .

THE USE OF A SCREEN DISPLAY COMPUTERIZED DATA

IN

COLLECTION AND PROCESSING.

P . Duda Ústav jaderné fyziky ČSAV, Praha

SOUHRN : V posledních letech s e stále častěji začíná využívat malých počítačů také na experimentálních pracovištích. Využívá se jich ke sběru a zpracování měřených údajů nebo také к ří­ zení experimentálních zařízení. Klasické periferní zařízeníjako je tiskárna, dálnopis nebo vynašeč grafů jsou v mnoha případech příliš pomalá pro rychlou kontrolu a zpracování dat, při kterém je potřebná účast člověka, V těchto případech s e dá s výhodou využít v roli vstupní - výstupní jednotky grafický obrazovkový displej s e světel­ nou tužkou. Pomocí tohoto zařízení je moŤné uskutečňovat dialog т е ы experimentátorem a počítačem. Světelnou tužkou označené body nebo oblasti grafických závislostí mohou být využity jako údaje pro výpočty nezbytné pro vyhodnocení zobrazovaných údajů. Jaké operace má počitač provést s oz­ načenými údaji je možné volit tužkou s určitého počtu příka­ zových nápisů, zobrazovaných současně s sjrafem na obra­ zovce. Experimentátor má tedy prostřednictvím displeje se světelnou tužkou přístup 1-е kterémukoliv naměřenému údaji, který může být zobrazen a může s nimi rychle a operativně manipulovat, V Ústavu jaderné fyziky ČSAV v Řeži byl vyvinut grafický obrazovkový displej s e světelnou tužkou, který je od roku 1973 využívati u počítače HP 2116 В při zpracování jader­ ných spekter a při aktivační analýze.

- 355 -

SUMMARY : During the l a s t y e a r s , small computers h a v e b e e n more fre­ quently u s e d e v e n in experimental work. T h e y a r e utilized far the collection a n d p r o c e s s i n g of the m e a s u r e d data a n d for the control of experimental d e v i c e s . T h e c l a s s i c a l terminals like printout, teletype and graph plotting a r e in many c a s e s too slow for a fast data control a n d p r e cussing,requiring peps o n a l attention. In s u c h c a s e s a s c r e e n display with a photo-pencil may b e u s e d with a d v a n t a g e a s the input-output unit. T h e points or a r e a s of graphic d e p e n d e n c i e s marked with the photo-pencil may b e u s e d a s data for c a l c u l a t i o n s n e c e s s a r y for the e v a ­ luation of the d i s p l a y e d data. T h e operations to b e perfor­ med b y the computer with the marked data may b e s e l e c t e d with the u s e of the pencil from a certain number of order i n ­ scriptions displayed on the s c r e e n simultaneously with the diagram. T h u s , b y means of the d i s p l a y a n d photo-pencil,any m e a s u r e d data r e c o r d e d ?n the d i s p l a y a r e a c c e s s i b l e to the investigator and allow a fast a n d operative handling, A graphic s c r e e n display with a photo-pencil w a s d e v e l o p e d in the Institute of Nuclear P h y s i c s of the C z e c h o s l o v a k A c a ­ demy of S c i e n c e and s i n c e 197C it h a s b e e n operated with the computer HP 2 1 1 6 В for nuclear spectra p r o c e s s i n g a n d activation a n a l y s i s .

N a s t á v á doba kdy bude prakticky na každém experimentálnín pracovišti, kde d o c h á z í ke sběru, měření a z p r a c o v á n í v ě t š í ­ ho počtu údajů v y u ž í v á n a l e s p o ň malý řídící počítač,

lento

problém j e typický pro jadernou fyziku, zejména pro s p e k t r o ­ skopii, kde s e n e u s t á l e získávají a analyzují r ů z n é typy

ja­

d e r n ý c h spekter. V jednom spektru b ý v á č a s t o i několik

set

píku, v mnoha případech splývajících do nerozlišitelných s k > pin. J e proto nezbytné v y u ž í v a t ke z p r a c o v á n í počítač.

Jako

nejefektivnější s e ukázalo použití malého p o č í t a č e jako s a m o ­ statné s o u č á s t i spektrometru. D e t e k č n í řetč' ' r d o d á v á infor­ mace do p o č í t a č e , který může i během měření p i a c o v a t s n a ­ shromážděnými daty a vydávat m e z i v ý s l e d k y pomocí nichž rů­ ž e experimentátor upravovat některé parametry měření.

V

těchto případech je nutný určitý v h o d n ý z p ů s o b komunikace mezi počítačem a experimentátorem. K l a s i c k á periferní

-

356

-

zaří-

z e n í jako tiskárna, dálnopis nebo v y n á š e č grafů j s o u

příliš

pomalá, a b y mohla být pro tento účel efektivně využívána.Nejvhodnějším a z á r o v e ň nejrychlejším z p ů s o b e m komunikace ob­ s l u h y s počítačem s e u k á z a l displej s e s v ě t e l n o u tužkou. Po­ čítač j e při tom možné využít i jako řídící jednotku pro a u t o ­ matizaci prací.

Displej s e s v ě t e l n o u tužkou je m o ž n é s v ý h o d o u v y u ž í v a t ne­ j e n к z í s k á v á n í informací a m e z i v ý s l e d k ů v průběhu

měření,

a l e i při p ř e d b ě ž n é m a konečném z p r a c o v á n í z í s k a n ý c h ú d a ­ jů, v n a š e m případě

spekter.

V ÚJF v Ř e ž i byl vyvinut grafický displej s e s v ě t e l n o u kou, vhodný zejména pro v ý š e u v e d e n é aplikace. J e

tuž­ možné

jej připojit prakticky к libovolnému malému řídícímu počítači . Displej umožňuje z o b r a z o v a t v 9. bitové s o u ř a d n i c o v é síti b o ­ dy, nebo čtyři volitelné značky, psát alfanumerické znaky

a

kreslit přímky libovolného směru a velikosti v rámci 127 s o u ­ řadnicových jednotek. Je proto možné znázorňovat nr.

obra­

z o v c e bodově grafy (spektra), různý doprovodný text a tabul­ ky, nebo k r e s l i t nejrůznější obrázky jako bloková

schemata

s y s t é m ů a pod. S v ě t e l n á tužka, realizovaná fototranzistorem a z e s i l o v a č e m , v y u ž í v a n á v našem případě jako s v ě t e l n ý

indi­

kátor j e s c h o p n a reagovat na jednotlivé z o b r a z o v a n é

body

nebo p ř í k a z o v é nápisy. P o sepnutí příslušného tlačítka tužce, první

j a s o v ý impuls z n a č e n é h o bodu nebo

na

písmene

z p ů s o b í zpětnou v a z b o u p ř e s tužku přerušení programu

a

p ř e c h o d na příslušný podprogram. Takto "označené" b o d y ne­ bo oblasti mezi v y z n a č e n ý m i body grafu mohou být vhodným způsobem dále z p r a c o v á v á n y , nebo mohou být o nich

získá­

v á n y potřebné informace. Co má program p r o v é s t s t u ž k o u ce­ na čenými objekty s e určuje prostřednictvím

zobrazovaných

příkazových nápisů. Experimentátor má tedy prostřednictvím displeje s e s v ě t e l n o u tužkou okamžitý přístup k e kterémuko­ liv zobrazovanému údaji a může s ním operativně, v souladu

- 357 -

s programem manipulovat Tyto vlastnosti umožňují využívat displeje nejen v j a d e r n é fyzir-, ^ l e v mnoha jiných

védních

a průmyslových oborech.

V ÚJF v Ř eži j s o u displeje s e s v ě t e l n o u tužkou instalovány na dvou pracovištích. První displej pracuje u počítače HP 2116 В od r. 1972 a druhý u HP 21oo od r. 1975, P ř í n o s displeje v experimentální s e s t a v ě nelze vyčíslit p o u z e ušetřenými

hodi-

nemi. Na této nové úrovni v y u ž í v á n í počítače v experimentu a při z p r a c o v á n í dat ie stejně nezbytný, jako např. z o b r a z o ­ v a c í jedntoka u mnohokanálového a n a l y z á t o r u .

V odd, spektroskopie u počítače HP 2 116 В s e využívá d i s ­ pleje v několika odlišných aplikacích, daných charakterem p r á c e v jednotlivých skupinách oddělení. K a ž d á tato aplika c e s e s t á v á ze samostatného s o u b o r u programů zahrnující

v

s o b ě i využití displeje s e světelnou tužkou.

Aplikace

1

Alěření konversních elektronů na magnetickém spektrometru ř í z e r á m počítačem. *

J d e o tzv, cyklický způsob měření.

Experiment j e plně a u t o ­

matizován. Zadaná č á s t s p e k t r a s e měří mnónokrát, při e x p o z i c e jednoho bodu v jednom cyklu j e podstatně než u konvenčního "jedпокаnálového" způsobu měření. programu s e zadají podmínky měření. Měřené

živé"

trum lze nepřetržitě z o b r a z o v a t na o b r a z o v c e displeje l). Světelnou tužkou j e možné vyvolat r ů z n é typy

čemž menší Do spek­ (obr.

zobrazení

jako úplné spektrum, jednotlivé ú s e k y a pod. a také

určit

n ě k t e r é charakteristiky spektra na základě tužkou o z n a č e ý d i oblastí.

- 358 -

Obr. 1

Aplikace

2

Program analýzy spekter (lX Pro fázi analýzy spekter byl fyziky vypracován program v y ­ užívající displej pro zadávání vstupních dat pomocí světelné tužky, případně spojující podprogram automatického vyhledávávání píku a využití světelné tužky jako korigujícího pro­ středku (program DASX Tímto programem mohou být získárá­ ny plochy píku součtovou metodou, nebo vstupní data pro ná­ ročnější program analýzy metodou nejmenších čtverců, Pomo­ cí přepínačů je možné volit různé varianty použití programu. Běžně je zobrazováno 15o kanálů spektra načtených z e s n í ­ mače děrné pásky a to v lineárním nebo odmocninovém mě řítku. Obraz useku spektra je vždy nanormován do určité ob­ lasti obrazovky, současně jsou zobrazovány údaje o hrani­ cích úseku a minimální a maximální obsah kanálu, V prvé části obrazu (obr. 2) jsou umístěny rozhodovací povely pro použití světelné tužky a vyvolávání různých podprogramů.Tě­ mi je možno zadávat nebo rušit označení kanálů ( při svícení a označení šipkou), opravovat obsah kanálů, zadávat pozadí pro integraci píku, vyvolávat změnu zobrazovaného úseku, nebo výstup výsledků. Vybraný povel je pří označení světel­ nou tužkou přisvícen a počítač čeká na další zadání, Pokud nedojde ke schválení, čímž je nový dotek na povelový nápis spojený s jeho pohasnutím, je každé zadání považováno za opravu zadání předchozího. Displej je také využíván v další fázi analýzy spekter (prog­ ram INSP 4t\ Na obrazovce je stejně jako v předcházejícím případě zobrazován úsek analyzovaného spektra a pod ním je vynesena nenormovaná funkce rozdílu měřeného spektra od vypočtené křivky. Jestliže nebyl zadán některý skrytý pík, objeví s e to znatelně na tvaru dolní křivky. Experimentátor pak tužkou zadá novou polohu předpokládaného píku, Těmi­ to programy s e zpracuje ročně pros tisíc 4 К spekter. Prog-

- Збо -

KF*:

ВЭ9 1Внв

HIN:

1B7 íl

>*"

:>T».<

-

:•»•<

юл: SP fume

Obr.

-

)ť, i

-

ram DAS trvá při 4 К spektru s průměrně l o o píky a s i 3o minut. Pro standardní spektra, kde s e využívá automatické hledání procedury asi 15 minut. Program analýzy INSP 4 trvá také asi 3o minut. 3.

P r og r a m

MYSLIVEC

V tomto případě je počítač využíván jako v y s e přesný mnoho kanálový analyzátor. Kromě impulsů z detektoru s e dodávají na vstup před zesilovače impulsy ze 16. bitového přesného ge­ nerátoru kód — analog, z nichž s e vytváří tzv. kalibrační spektrum. Program pak koriguje každý příchozí případ z de­ tektoru a vylučuje tak nelinearitu a nestabilitu celého řetěz­ ce. Ovládání celého tohoto "analyzátoru" je řízeno z obra­ zovky displeje. Využívá s e к tomu jednoho z obrázku, tzv. PANEL, kde jsou všechny potřebné nápisy a hesla pro o v ­ ládání a přednastavení tohoto zařízení. Kromě toho jsou na panelu znázorněny různé potřebné indikátory jako běžící čas, cykl a pod. Na panelu s e rovněž indikuje, která část spektra má být vypsána a pod. Dále j^ou na panelu povely pro z o ­ brazení spektra měřeného nebo kalibračního.

Na dalším obrázku je zobrazován úsek 512 kanálů ze 4 К spektra. První a ž osmý úsek lze volit světelnou tužkou z od­ povídajících nápisů. Současně může být zobrazeno také č í s ­ lo vybraného kanálu a jeho obsah. Vedle pevných úseku lze zobrazovat též "tekoucí" úsek. Sestává opět z 512 kanálů , může běžet buď jedním nebo druhým směrem, nebo je možné jej kdekoliv zastavit.

Byly zde uvedeny 3 případy využití displeje s e světelnou tužkou na spektroskopickém pracovišti. Účelem bylo ukázat na možnosti, které dává nestává počítač - displej používaná

- 362 -

na experimentálním pracovišti v jaderné fyzice a také ukázat, ž e displej s e světelnou tužkou přispívá к mnohem větší ope­ rativnosti celého systému.

LITERATURA. : (l)

Sborník referátů z e semináře "Možnosti instrumentální aktivační analýzv" v oddělení jaderné spektroskopie ÚJF Č3AV,* Řež, listopad 1974.

- 363 -

P Ř E N O S D A T MEZI PŘISTROJÍ A JEJICH S P O J E N I ' S

POČll

TAČEM.

D A T A T R A N S F E R B E T W E E N I N S T R U M E N T S A N D CONNEC­ TION WITH T H 2

В.

COMPUTER.

Malý

Ú s t a v j a d e r n é fyziky Č S A V ,

Ř e ž ,

V Ú s t a v u j a d e r n é fyziky v Řeži byl v y v i n u t s y s t é m m n o h o n á ­ s o b n é h o s t y k o . é h o z a ř í z e n í (MULTIPLEX) pro o b o u s m ě r n ý pře­ nos dat a i n s t r u k c í mezi přístroji používanými při m ě ř e n í v ja­ d e r n é technice : konvertory ADC, analyzátor, vícestopý mag­ netofon, č i t a č e a pod. Každý z t ě c h t o přístrojů j e n a p o j e n ka­ belem k e s v é j e d n o t c e styku - i n t e r f a c e Multiplexu. Na p ř e d ­ ním panelu j s o u tlačíka p r o r u č n í v o l b u s p o j e . í mezi zvolený­ mi přístroji, čímž o d p a d á z d l o u h a v á m a n i p u l a c e s k a b e l y . T a k t o v y t v o ř e n é měřící centrum d o v o l u j e p o h o d l n ě a rychle p r o p o j o v a t k a ž d ý přístroj s k a ž d ý m . Jedním z přístrojů c e n t r a j e i počítač HP 21oo, který m ů ž e p o d l e v l o ž e n é h o p r o g r a m u a d r e s o v a t kterýkoliv přístroj c e n t r a , řídit měření, zpracovávat n a m ě ř e n é h o d n o t y a pod. P ř e n o s dat mezi d v ě m a přístroji n e b r á n í s o u č a s n é m u p ř e n o s u mezi jinou dvojici p ř í s t r q u . J e m o ž n é s o u č a s n é multiadresování, t.j, přenos d a t n e b o i n s t r u k c e d o v í c e z a ř í z e n í z á r o v e ň . U v e d e n o blokov =? s c h e m a j e d n o d u c h é řídící j e d n o t k y a j a k o pří­ klad j e d n o t k y Multiplexu, l o g i c k é s c h e m a s t y k o v é j e d n o t k y pro počítač HP,

- 3 65 -

A P A R A T U R A PRO S O U Č A S N Á VÍCETRASOVA MĚŘENťPRODUKTUJADERNÝjCH

APPARATUS

REAKCI'.

FOR SIMULTANEOUS MUL­

TI-LINE MF.ASUREMENT OF NUCLEAR REACTION PRODUCTS.

R. Bauer Ú s t a v j a d e r n é fyziky ČSAV, Praha.

SOUHRN : J e p o p s á n o ř e š e n í aparatury pro s o u č a s n á v í c e t r a s o v a měře­ ní produktů jaderných reakcí. К ř e š e n í tohoto úkolu bylo využito, již dříve v ÚJF v y v i n u ­ tého, konvertoru amplituda - č í s l o , který s e v experimentální praxi plně o s v ě d č i l . Použitím jeho vstupní č á s t i к o s a z e n í v š e c h měřících tras bylo, s minimálními náklady na vývojovou raci, d o s a ž e n o u s p o k o j i v ý c h výsledkli. e š e n í představuje velmi příznivý prostorový a především e konomický efekt v e s r o v n á n í s e stavem, kdy b y k a ž d á měří­ c í vrasa měla být o s a z e n a úplným konvertorem. V řadě a p l i ­ kací s e tedy p o p s a n é ř e š e n í stává účelným rozšířením m o ž ­ ností zmíněného konvertoru.

8

SUMMARY: T h e d e s i g n of a n a p p a r a t u s for simultaneous multi-line mea­ surement of products of nuclear reactions i s d e s c r i b e d . A n amplitude - number converter formerly d e v e l o p e d in the Institute of IN -clear P h y s i c s and tested with full s u c c e s s in experimental practive w a s u s e d for the solution of this prob­ lem. Satisfactory results w e r e obtained a t minimum d e v e l o p ment c o s t s , u s i n g the converter input parts for all measuring lines. T h e solution r e p r e s e n t s a v e r y a d v a n t a g e o u s spatial a n d e s - . pecially economic effect in comparison with the situation when e a c h measuring line w a s provided with a complete converter.

- 367 -

In a number of applications, the d e s c r i b e d d e s i g n i s a poseful e x t e n s i o n of the possibilities of the mentioned verter.

pur­ con­

Experimentální p r a x e v jaderné f y z i c e s e v řadě případů n e ­ spokojuje s energetickým vyhodnocením r e a k c e v j e d n é , příoadně v e dvou měřících trasách. A t už jde o úhel

plošný,

prostorový, nebo i jiný podobný rozlišující parametr, v

ob­

lasti přístrojové techniky jde pak v ž d y o problém s o u č a s n é ­ ho měření v e v í c e trasách. Takto formulovaný úkol byl p o s ­ taven i v ÚJP ČS>\.V v Řeži pro konkrétní p o č e t osmi měří­ c í c h tras.

Stalo s e tak v d o b ě , kdy pro podobná j e d n o t r a s o v á

měření

byl к dispozici čtyřtisícikanálový konvertor amplituda -

číslo

vyvinutý v ÚJP V r o c e 197o, j e h o ž autorem je MALÝ. J e d n i s e o velmi kvalitní přístroj s nesledujícími parametry : teplotní nestabilita š í ř k y kanálu

o,l

%/lo°C

teplotní nestabilita nuly

l o mV/lo°C

integrální nelinearita (počínaje 8 0 kanálem)

pod o , o l %

Pro potřeby d v o u t r a s o v ý c h měření byla dále s e s t a v e n a

dvo­

jitá aparatura, obsahující dva úplné konvertory. V š e c h n a tato zařízení s e na experjmentálnfch pracovištích, kde byla pou žívána, svými parametry plně osvědčila.

Při většř r > počtu měřících tras u ž není v h o d n é o s a z o v a t kaž­ dou z nich samostatným konvertorem, jak z prostorových,tak především z ekonomických důvodů, n e b o f j s o u

to

složité a nákladné přístroje. Pro zpracování signálů

- 368

-

poměrně jedním

-p ••• ' pym k o n v e r t o r e m bylo p ů v o d n ě p r o j e k t o v á n o

směšovat

v š e c h osm s i g n á l ů , p ř i č e m ž doplňující logika měla zajistit, mi­ mo v y b a v o v á n í digitálního ú d a j e o a k t i v n í t r a s e , d a l š í f u n k c e nutné pro p r á c i v tomto režimu. M ě ř e n í s t a k o v o u t o a p a r a t u ­ rou s e v š a k u k á z a l o j a k o n e v y h o v u j í c í p ř e d e v š í m proto, d o c h á z e l o к i n t e g r a c i šumu z e v š e c h t r a s . Bylo t e d y

že

nutno

k a ž d o u t r a s u o s a d i t lineárním hradlem, k t e r é s e b u d e o t e v í ­ rat t e p r v e p ř í c h o d e m v s t u p n í h o impulsu. K e š e n í hradla j e p o m ě r n ě n á r o č n á

záležitost,

takovéhoto

z v l á š t ě je-li t ř e b a u d r ­

ž e t v y s o k é p a r a m e t r y j a k é má v l a s t n í k o n v e r t o r , zejména

po­

kud j d e o linearitu, a l e i teplotní stabilitu. P r o s t u d o v á n í m

za­

pojení k o n v e r t o r u s e n a s k y t l a m o ž n o s t zjednodušujícího

řeše­

ní, пеЬоГ v s t u p n í o b v o d y j s o u u s p o ř á d á n y p o d l e b l o k o v é h o s c h é m a t u na obr.

1.

Blok v s t u p n í a n a l o g o v é рагти ti mimo této funkce t a k é i n d i k u ­ j e nulu, r e s p , změnu od nuly, t e d y t r v á n í v s t u p n í h o i m p u l s u ; (výstup o z n a č e n A); d á l e p a k d e t e k u j e maximum m ě ř e n é h o im­ p u l s u ( o z n a č í А В), Impuls d e t e k t o r u maxima t v a r o v a n ý

mono-

stabilním o b v o d e m otvírá v l a s t n í l i n e á r n í h r a d l o (vstup C) p ř í p a d e , j s o u - l i s p l n ě n y podmínky z v o l e n é h o režimu;

v

vstupní

impuls j e v ě t š í n e ž n a s t a v e n á dolní diskriminační hladina,men­ ší n e ž horní d i s k r i m i n a č n í hladina a s o u č a s n ě v y h o v u j e z v o ­ lenému k( i n c i d e n č n í m u n e b o a n t i k o i n c i d e n č n í m u

režimu s d a l ­

ším řídícím s i g n á l e m .

Je

zřejmé, ž e takto u s p o ř á d a n ý v s t u p n í o b v o d z a ř a z e n ý

do

k a ž d é t r a s y umožní v s t u p n í s i g n á l y s č í t a t b e z n e ž á d o u c í i n ­ t e g r a c e sumu z r ů z n ý c h t r a s , budo-li z a j i š t ě n o řídící logikou, že v každčtn p ř í p a d u b u d e p r a c o v a t p o u z e j e d n a t r a s a , je v l a s t n ě samozřejmým

předpokladem

pro z v o l e n o u

což

koncep­

ci, iWiložité v š a k j e to, zo p a r a m e t r y stability a linearity b u ­ dou 1*1 úrovni p a r a m e t r u

-pok-c n é h o k o n v e r t o r u . 1 oio

řeše­

ní bylo .-kiitečrť. • r e a l i z o v á n o s rninim.Jlnfmi n á k l a d y na v ý v o -

- :ir,o _

i

_л_

i

/ A,

~

f 1 -

«sv

1

MAUXa MM(t

1

1

l MARNÍ HRADLO i I

•

A

С

MRALELNI

1

"6|

1

1

' Ы -vl

DIGIT

0

HRADLO

HIJRNÍ OISKR

(XDLNÍ DISKR

{

МКО *AJMC

1

KOINCCENCE

.

Obr 1 BLOKOVÉ SCHEMA VSTUPNÍ CÁsn KONVERTORU

jovou kapacitu a plně s e osvědčilo.

Řídící logika vícetrasové aparatury je v e zjednodušeném blo­ kovém schématu na obr. 2.

V hořejší části jsou signály detektoru maxima B^ - B Q v e d e ­ ny přes digitální hradla otvíraná při splnění podmínek dolní diskriminace a koincidence s řídícírr signálem v příslušné tra­ s e . Monostabilním obvodem tvarovaný signál s e pak přes dal­ ší hradlo, otvírané při splnění dalších funkčních podmínek vyp­ lývajících z použité koncepce, rozděluje a znovu přivádí do právě pracující trasy (výstupy C j - C 8 ).

Příchodem prvního impulsu na jednu z tras s e odpovídající i.npuls indikátoru nuly na jednom z e vstupu A^ — A Q v e d e přes součtový obvod s e zpožděním asi 1/us к nastartování bistabilního klopného obvodu (BKO), Ke startu dojde jen teh­ dy, není-li tento startovací impuls vybklokovan signálem z blo­ ku A K, který je realizován jako součet součinů v š e c h kom­ binací dvou signálů nuly, К nastartování BKO dojde tedy pou­ z e v tom případě, přijde-li za prvním impulsem další později o v í c e než jednu /us. Velikost tohoto zpoždění je možno mě­ nit podle charakteru prováděného měření, resp, podle tvaru vstupních impulsů. Okamžikem nastartování BKO s e informa­ c e o jediné pracující trase uloží v osmibitovém registru, aby zajistila otevření příslušného lineárního hradla, a dále u c h o ­ vává do té doby, než společný konvertor ukončí konversi . Tehdy s e pulsem přenosu z konvertoru provede i přenos b i ­ nárně zakódovaného údaje o pracující trase pro další . ora c o v á n í Teprve poté může přijít stop impuls, který vrací BKO do výchozího stavu. Tento impuls odvozený ze závěrné hrany 4/us tvarovacího impulsu s e musí zpozdit v

- 371 -

případě,

11

WtfNOS Z «OMVtftTWU

Obr. 2 LOGIKA VICEKANÁLOVÉ APARATURY

ž e •-;vciocháj2Í k e k o n v e r z i , do s k o n č e n í p ř í s l u š n é h o

impulsu

i n d i k á t o r u nuly. D o c h á z í - l i ke k o n v e r z i , z p o ž d ě n í s t o p impul­ s u m u s í být z v ě t š e n o pomocí impulsu definujícího d o b u

kon­

v e r z e z e s p o l e č n é h o k o n v e r t o r u . T r v á ní impulsu B K O t e d y ur­ č u j e č a s o v ý i n t e r v a l , v e kterém r e g i s t r u c h o v á v á informaci . J e n v této době t a k é m ů ž e dojít к o t e v ř e . u n ě k t e r é h o z line­ á r n í c h h r a d e l , j e h o ž v ý b ě r je z a j i š t ě n o b s a h e m r e g i s t r u . B i ­ nárně zakódovaný o b s a h registru je dále v y v e d e n к přiřaze­ ní k e kódu mě ř e n é h o impulsu.

S o u č a s n ý o b v o d připojený na v ý s t u p y j e d n o t l i v ý c h

lineárních

h r a d e l j e r e a l i z o v á n zapojením 5 o p e r a č n í m z e s i l o v a č e m MAA 5o2, u něhož je vykompenzována

nelinearita p ř e n o s u vlivem

s o u č t o v ý c h diod natolik, ž e n e z h o r š u j e p o d s t a t n ě

parametry

přenosové třesy.

Obr. 3 u k a z u j e č a s o v é p r ů b ě h y l o g i k y v í c e t r a s o v é a p a r a t u r y . N a s t a v i t e l n é z p o ž d ě n í s t a r t o v a c í h o impulsu za n á b ě h e m

pul­

s u i n d i k á t o r u nuly u r č u j e č a s o v ý interval, v e kterém s e r o z ­ h o d u j e , zda d o j d e k e z p r a c o v á n í v s t u p n í h o impulsu. V p ř í p a ­ d ě , ž e v této d o b ě přijde na n ě k t e r o u z d a l š í c h t r a s v s t u p n í impuls, n e d o j d e к n a s t a r t o v á n í B K O , a t e d y a n i к m ě ř e n í žád­ n é h o z t ě c h t o impulsů. V o b r á z k u je d á l e n a z n a č e n o , ž e stop impuls j e o d v o z o v á n od r ů z n ý c h impulsů podle c h a r a k t e r u v s t u p n í h o impulsu n e b o dochází-li ke k o n v e r z i .

Obr, 4 u k a z u j e p r o s t o r o v é u s p o ř á d á n í a p a r a t u r y . ?Jatímco kon­ v e r t o r s napájecím

zdrojem r o z m ě r o v ě zaujímá 5

panelových

j e d n o t e k ú s t a v n í norrny, p a k l i n e á r n í h r a d l o u r č e n é p r o

jed­

nu t r a s u bylo v e s t a v ě n o s a m o s t a t n ě d o j e d п о р а n e l o v é jednot­ ky. S a m o s t a t n ě proto, a b y bylo то z no p ř í p a d n ě

obměňovat

p o č e : m ě ř í c í r h t r a s . V e š k e r á řídící logika a s o u č t o v ý j s o u umístěn'' v uolši j e d n o p a n e l o v é j e d n o t c e o z n a č e n é

-

373 -

obvod. SO.

«w

.L

огакто* мм

ико

*>— I

1

SUNT

*

ПМС KOMCRSf

«ACNOS KONVERTORU

STOP

BKO

ČASOVÉ' PRŮBĚHY

Obr.3

IN

LH

LH

LH

0

»

2

Э

LM

LH

LH

LH

4

S

С

7

SO KONVERTOR

готи

ZDDOJ

Obr. i USPOŘÁ!JÁNI APARATURY

-

374 -

Spolu 5 napájecím zdrojem tedy dop!.~.ující zařízerí aparatury pro osm měřících t m s zaujímá prostor dvou úplných konver­ toru.

Na závěr je možno konstatovat, že s e podařilo s minimální — mi náklady na vývojovou kapacitu zajímavým způsobem roz­ šířit možnosti ekonomického využiti konvertoru i do oblasti vícetrasových současných měření produktů jaderných reakcí.

- 375 -

ZDROJ VN A NÍZ KOÚROVŇOVÝ

DISKRIMINÁTOR

PRO SCINTILAČNÍ SONDY

HIQH VOLTAGE SOURCE A N D LOW LEVEL DISCRIMINATOR FOR SCINTILLATION DETECTOR

ASSEMBLIES

J. Ryba Z R U P - Z á v o d m e c h a n i z a c e a automatizace, Ostrov nad Ohří J. Volný Č S U P - G e o l o g i c k ý průzkum,

Příbram

SOUHRN: Je p o p s á n o zapojení s t a b i l i z o v a n é h o zdroje VN a nízkoúrovňov é h o amplitudového diskriminátoru, v h o d n é především pro s c i n tilační s o n d y u r č e n é к prosté d e t e k c i jaderného z á ř e n í . Z a p o ­ jení je j e d n o d u c h é , má malou e n e r g e t i c k o u spotřebu a o b v o d y l z e zabudovat přímo do konstrukčního celku s o n d y . Sondu je možno nastavit n e z á v i s l e na z a ř í z e n í , s kterým bude použita. Připojuje s e jednožilovým stíněným v o d i č e m , po kterém s e pře­ n á š í výstupní tvarované impulsy a s o u č a s n ě s e jím napájí e l e k ­ tronické o b v o d y s o n d y . C e l k o v ý odběr proudu pro napájení scintilační s o n d y s uvedenými o b v o d y je max. 2 o mA při n a ­ pětí 5 V. SUMMARY: The connection of a stabilized high voltage s o u r c e and of a low l e v e l pulse-height discriminator, suitable mainly for scintil­ lation detector a s s e m b l i e s intended for simple detection of nu­ clear radiation, is d e s c r i b e d . The connection i s simple, with low e n e r g y consumption, and the circuits can be mounted di­ rectly in the detector a s s e m b l y construction unit. The detector

- 377 -

assembly may be adjusted independently of the device with which it will be u s e d . It is connected by means of л shielded single-core cable which cransfers the shaped output pulse and simultaneously feeds the electronic circuits of the detector a s ­ sembly. The maximum total current drain for the feeding of the scintillation detector assembly with the described circuits is 2o mA at a voltage of 5 V.

Při detekci jaderného záření v některých oblastech průmyslu s e používají sondy, na něž jsou kladeny specifické požadavky. Pracují v nepříznivém prostředí s velkou relativní vlhkostí a prašností. Vzdálenost mezi sondou a přístrojem dosahuje desítky až stovky metru. Obsluha zařízení musí být často svěřována méně kvalifikovaným pracovníkům a přitom na správné funkci závisí provoz složitého technologického celku. Podobné jsou i požadavky na sondy pro měření v karotážních vrtech. Pokud s e jedná o sondy s GM počítači a o scintilační sondy určené pro prostou detekci, jeví s e jako optimální řešení kon­ strukce sondy s vestavěným stabilizovaným zdrojem VN a tvarovacími obvody pro zpracování impulsů z detektoru. Impulsy na výstupu z e sondy jsou již tvarovány a nastavení sondy není závislé na přístroji, s kterým bude spolupracovat. S výhodou je možno použít napájení sondy sdružené s vedením signálu po společné žíle kabelu, což zjednodušuje požadavky na roz­ vod napájecího napětí a signálu Poměrně jednoduše lze řešit vestavěný zdroj pro GM počítač . Požadavky na stabilizované napětí nejsou velké a především není nutno napětí regulovat. Jako velmi úsporný z hlediska spo­ třeby proudu se jeví zdroj, jehož schéma je na obr. 1 . Jedná se o zapojení s jednočinným měničem, jehcž výstupní napěti je

- 378 -

*ДОГ

OJ

-J

Obr. 1

Stabilizovaný zdroj pro napájení GM počítačů.

Ю¥\

7 П/Vv-

bOV\

v '-It-

Obr. 2

Průběh napětí na transformátoru m ě n i č e ,

-

38o

-

řízeno zpětnovazebním obvodem, zapojeným přes koronový sta­ bilizátor. Měnič pracuje pouze tehdy, je-li tranzistor T2 otevřen a přechodem b-c propojuje budící obvod pro tranzistor TS. Im­ pulsy z e sekundárního vinutí transformátoru Tr nabíjí přes diodu Dl kondenzátor. Oosáhne-li napětí na C2 hodnoty, při které teče koronovým stabilizátorem Б dostatečný proud, takže dojde к otevření tranzistoru T I , zavře s e tranzistor T2 a činnost mě­ niče se přeruší. Výsledkem je, ž e měnič nekmitá samovolně, ale \ závislosti na velikosti výstupního napětí, které je tímto způsobem udržováno na konstantní hodnotě. Dioda D2 usměr­ ňuje impulsy z primárního vinutí transformátoru. Usměrněné na­ pětí na kondenzátoru C2, které je rovněž stabilizované, udržuje konstantní proud přes odpor R l , a tím v podstatě i přes koro­ nový stabilizátor E . Praktický důsledek je, že proud přes ko­ ronový stabilizátor s e mění v nepatrných mezích a lze jej na­ stavit na minimální hodnotu, kterou připouští v ý r o b c e , případně na hodnotu proudu, v e kterém je inflexní bod teplotní závislosti stabilizátoru. Impulsní režim měniče, který popsané zapojení zajišťuje, pod­ statně snižuje ztráty v transformátoru a stabilizovaný zdroj s e velmi dobře přizpůsobuje změnám zátěže a napájecího napětí. Typický průběh napětí na transformátoru měniče je na obr. 2 . Opakovači kmitočet impulsu s e v závislosti na 2.átěži a napá­ jecím napětí mění od několika desítek Hz a ž do několika kHz. Zapojení bylo realizováno u několika typů sond a v jednom pří­ padě i pro napájení celého radiometru. Transformátor měniče je jednoduchý a vystačí s hrníčkovým jádrem 14 x 8 mm. Stabili­ zátor pracuje v rozmezí napájecího napětí 2,4 V až l o V a v případě aplikace pro napájení radiometru již od o,8 V. Kon­ strukčně byl řešen i pro zabudování do tenkých karotážních sond, v jednom případě i do sondy o vnějším průměru 18 mm. Odběr proudu celé sondy při napájení z l o V je max. o,8 mA pro výstupní napětí 4oo V, Na stejném principu l z e řešit i zdr<^

• 381 .

„ J_ Ce ffi Юк i» T . Гд/СУООООО

/ИЛР7

Obr, 3

*|С2

Stabilizovaný zdroj VN pro f o t o n á s o b i č e .

-

382

-

je

pro v y š š í

ronový však

napětí.

Používá

stabilizátor S G 3 o 2

s e v tom případě n á s o b i č a k o -

případně 3 o 3 .

P r o v y š š í napětí je

m o ž n á varianta z a p o j e n í , k t e r á byla n a v r ž -na pro scinti-

lační s o n d y . Základní z a p o j e n í je na obr. 3 . počítače.

Jeho f u n k c e je

Zdroj

tranzistor T I n a proudu,

stabilizovaného

je

sestává spínán

zdroje

shodná

opět

z

přes

pro scintilační

s

sondy

funkcí zdroje pro GM

jednočinného

zesilovač

měniče,

СГ2 a ž T4 v

který protéká koronovým stabilizátorem Б .

jehož

závislosti Protože

napětí U2 n a k o n d e n z á t o r u C2 je v u s t á l e n é m s t a v u konstantní, udržuje konstantní proud i k o r o n o v ý m s t a b i l i z á t o r e m , Napětí n a v s t u p u stabilizátoru je pak u r č e n o Ul

.

'

součtem:

I Rl + Ust

-

•

§

•

+

"

*

*

D1

Ul

-

U2 - Щ - + U s t

P r o t o ž e poměr U l a U2 je u r č e n poměrem počtu závitu primár­ ního a s e k u n d á r n í h o vinutí

N

-

Ul

.

transformátoru

n2 ni

bude napětí U l : Ust

JL _5i. N

Změnou odporu R l

R2

n e b o R2 l z e r e a l i z o v a t r e g u l a c i v ý s t u p n í h o

napětí.

- 383 -

*9V —о 1*1 **7

ИЛ

зон U**aí

1

.

1

^žooff U too*

«Mr

t

K3Y9I

i

Ч ^^т-^Ч Í

«a* Dv*7

Zapojení nízkoúrovríového

diskriminátoru.

\

Lb*

J

Р>*чЭ W 2 / D Ю*

ar vfsrur

Napětí na v ý s t u p u c e l é h o zdroje U čtem stupňů n á s o b i č e

D3 až

je p o u z e v y n á s o b e n o p o ­

D7, C4 a ž C 9 .

Regulace

zařazením odporu R l v š a k zhoršuje teplotní z á v i s l o s t ho napětí z e

ije.

Naměřené

hodnoty

se

o , o l % na 1 C , zatímco b e z odporu R l

napětí

výstupní­

pohybují v

rozmezí

-.ou o řád l e p š í (méně

n e ž o . o o l % na 1 C ) . Připojení f o t o n á s o b i č e

ke

zdroji je v h o d n é

realizovat tak,

že

poslední d y n o d y s relativně "tvrdým" děličem s e napájí napětím Ul

nebo napětím *- т Ч |, ostatní d y n o d y

s

"měkkým" děličem

se

napájí z c e l é h o n á s o b i č e . Sníží s e tím podstatně příkon s o n d y . Nízko úrovňový diskriminátor, který je dalším obvodem ní s o n d y ,

je na obr. 4 .

Aby

scintilačs-

byl s c h o p e n z p r a c o v a t

impulsy

z f o t o n á s o b i č e , musT mít diskriminační úroveň zhruba l o mV při vstupním odporu několik

tisíc

Ohmů. Tyto vlastnosti

umožňuje

u v e d e n é zapojení s tunelovou diodou a diferenciálním

znsilova-

č e m . Odpory R l a ž R4 j s o u v o l e n y tak, aby v klidu ne protékal tunelovou diodou proud, piková

případně

protékal proud menší n e ž je

hodnota proudu použité d i o d y . Přijde-li na bázi t r a n z i ­

storu T I

záporný

impuls,

z v ě t š i s e proud tunelovou diodou a

dosílhne-li hodnoty pikového proudu, skokem s e změní na diodě napětí a otevře s e tranzistor T 5 . Dioda D2 vytvoří předpětí p o ­ třebné diodě

pro otevření dosahuje

nestačí

v

tranzistoru překlopeném

T5,

neboť" napětí na tunelové

stavu

p o u z e a s i 4 5o mV, c o ž

pro sepnutí křemíkového tranzistoru. К d o s a ž e n í malé

výstupní impedance s o n d y pro přizpůsobení na kabel je n a v ý ­ stup z diskriminátoru z a ř a z e n ještě další tranzistor T 6 . Způsob připojení

napájecího

napětí

a

výsiupních

impulsů

na

s p o l e č n o u žílu kabelu je patrný z obr. 5 . Napájecí napětí pro­ c h á z í přes impulsy

diodu D,

která je z a p o j e n a v závěrném směru pro

z diskriminátoru j3, Výstup

diskriminátoru je

pouze p ř e s o m e z o v a č i odpor R, který chrání výstupní

- 385 -

připojen tranzistor

VYSTUP

Obr. 5

Blokové schéma sondy s připojením na kabel. 1 - scintilator 2 - fotonasobič 3 - nízkourovnovv diskriminátor 4 - zdroj VN R - omezovači odpor O - dioda

- 386

.

/30 TI

с/. w1

•J»(3nCBOtDÝ)

_Y~ 07

—•o

+ ЮУ

b)

• O

Obr. 6

Vstupní o b v o d y radiometru. a) o d d ě l o v a c í o b v o d s tlumivkou b) o d d ě l o v a c í obvod s diodami

- 387 -

před přetížením. V přístroji podle obr. 6a

se

nebo zapojením

oddělení provádí bud tlumivkou podle obr. 6 b ,

k d e je proud do

s o n d y o m e z e n odporem R l a chrání tak z a ř í z e n í před zkratem v r o z v o d u nebo v Vlastnosti

sondě.

diskriminátoru z h l e d i s k a stability j s o u u r č e n y o d p o ­

rovým děličem

Rl

až

R4 n a v s t u p u a driftem napěťové

metrie vstupních tranzistoru. Změnu p i k o v é h o diody

lze

prakticky

WK 681 5 6 ,

zanedbat.

Použitím

na kterérr j s o u v š e c h n y

nesy-

proudu tunelové

destičkového

odpory v s t u p n í h o

odporu děliče

umístěny na s p o l e č n é keramické i e s t i č c e , s e podařilo prakticky vyloučit i vliv tohoto o d p o r u . Dle informativních údajů z í s k a n ý c h od v ý r o b c e je s o u b ě h teplotních koeficientu d e s t i č c e v řádu l o

odporu

na

jedné

. Jako vstupní transistor bylo použito i n ­

t e g r o v a n ý c h obvodů M 3 A 1 4 5 případně Л1А Э о о б . Teplotní drift nesymetrie úrovni

použitého

o b v o d u je 6/uV/ C , c o ž při diskriminační

15 mV představuje teplctní z á v i s l o s t

o,o4 % na 1 С . To

je hodnota přibližně s h o d n á jako u zdroje VN. P e r s p e k t i v n ě

lze

použít monolitickou dvojici tranzistorů typu КС 8 1 3 , které j s o u v e vývoji v

TABULKA

Tesle-Rožnov.

1.

Teplotní z á v i s l o s t scintilačních s o n d F S l o (hodnoty j s o u v z t a ř e n y к teplotě + 2 2 ° C ) .

Vzorek

-r 35°C

-lo°C

16

-f o,377

-

17

+ o,2ol

- l,5o4

18

+ l,38o

-r l , o 5 7

2o

- o,812

-

- 388 -

o,295

o,o98

TABULKA 2 . Napěťová závislost sondy R S 4 5 .

U

N

U

VN

6

°VN

Cv]

3,5

4

4.5

[v]

1161,9

1164,5

1167,1

t%]

- o , 69

-0.38

- 0,16

4,75

N

[imp.s~ 3 3 9 2 o

3919

39o7

3865

<5N

c*]

+ 1,14

•+ o, 8 3

- o, 2 6

+ 1,14

UN U

5,2 5

5,5

6

6.5

1169,0

ll7o,7

1172,2

1173,9

o

+ o,14

+ o,2 5

+ o, 42

3868

39o4

3876

387o

+ o,33

+ o, 7 5

o,o3

o,13

3875 o

m napájecí napětí s o n d y

VN "

N

5

na

P e t * zdroje VN pro fotonásobič

ш počet impulsů s e zářičem

Ra

Naměřené hodnoty teplotní stability detekční účinnosti u scintilačnf sondy typu P S l o s popsanými obvody a s detekční jed­ notkou TC3CINT SBG 1 U byly v rozmezí do 1,5 % při změně teploty od - l o С do + 3 5 C. Naměřené hodnoty čtyř náhodně vybraných vzorků jsou v tabulce 1 . Krátkodobá stabilita těchto sond měřená v průběhu 8 h nepřesáhla 1 %. Dokonce z údajů naměřených v provozu nedocházelo při zátěžích asi l o o o imp.s к větším změnám než 1 % v průběhu několika měsíců. Závislost na napájecím napětí byla měřena u obdobné sondy typu RS 45 a je uvedena v tabulce 2 , Všechna měření jsou provedena s etalonem Ra.

- 39o -

AUTOMATIZACE

AKTI\#VČNl'ANALÝZY

S VYUŽITÍMI POČÍTAČE ROBOTRON

PRS

4ooo.

A U T O M A T E D ACTIVATION A N A L Y S I S WITH THE U S E OP THE COMPUTER ROBOTRON P R S 4 o o o .

B.

špaček

Ú s t a v n e r o s t n ý c h surovin. Kutna Hora .

P ř í ? p s v e k s e z a b ý v á popisem konfigurace přístrojového v y b a ­ v e n í radioanalytické laboratoře z a m ě ř e n é na rutinní a p l i k a c e aktivační a n a l ý z y v geologii. J e podán c e l k o v ý přehled problematiky a p o p s á n

současný

s t a v s y s t é m u , j e h o ž jádrem j e řídící počítač Robotron P R S - 4ooo.

- 391 -

-