1、 IJJF中华人民共和国国家计量技术规范JJFXXXX XXXX 谱仪校准规范Calibration Specification for Alpha Spectrometers(征求意见稿)XXXX XX XX 发布 X XXX XX XX 实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布 谱仪校准规范Calibration Specification for Alpha spectrometers归口单位: 全国电离辐射计量技术委员会起草单位: 中国计量科学研究院参加单位: 国防科技工业电离辐射一级计量站上海市计量测试技术研究院江苏省计量科学研究院本规范委托全国电离辐射计量技术委员会负责解
2、释本规范主要起草人：张 明 (中国计量科学研究院) 姚顺和 (国防科技工业电离辐射一级计量站) 唐方东 (上海市计量测试技术研究院)王 鹏 (江苏省计量科学研究院)参加起草人：梁珺成 (中国计量科学研究院)刘皓然 (中国计量科学研究院)I目 录引言 .II1 范围 .12 引用文件 .13 术语和计量单位 .13.1 术语 13.2 计量单位 24 概述 .25 计量特性 .25.1 能量范围 25.2 本底计数率 25.3 能量分辨力 25.4 探测效率 26 校准条件 36.1 环境条件 36.2 测量标准 37 校准项目和校准方法 .37.1 本底计数率 37.2 能量分辨力 37.3
3、探测效率 38 校准结果表达 .49 复校周期间隔 .4附录 A 校准记录推荐格式 .5附录 B 校准证书内页信息及推荐格式 .6附件 C 谱仪探测效率测量的不确定度评定示例 7II引言引言JJF 1071-2010国家计量校准规范编写规则 、JJF 1001-2011通用计量术语及定义 、JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范制订工作的基础性系列规范。本规范编制的主要依据为国际标准 ISO 13161-2011水质 - 能谱法测量水中钋 210 核素活度浓度 （Water quality - Measurement of polonium 210 activi
4、ty concentration in water by alpha spectrometry） ， ISO 13167-2015水质 - 钚、镅、锔和镎放射性核素- 能谱法测量方法 （Water quality - Plutonium, americium，curium and neptunium - Test method using alpha spectrometry）和 GB/T 16141-1995 放射性核素的 能谱分析方法作为放射性核素活度测量仪器， 谱仪广泛的应用在 衰变核素识别和放射性活度定量分析。本校准规范规定的半导体探测器型 谱仪的探测效率校准方法，也适用于气体探测器型
5、 谱仪的校准。本规范为首次制定。JJF XXXX XXXX1 谱仪校准规范1 范围范围本规范适用于半导体探测器型 谱仪的校准。对于气体探测器型 谱仪，可依据本规范规定的校准项目和方法，但计量特性指标不适用。2 引用文件引用文件本规范引用下列文件：JJF 1001-2011 通用计量术语及定义 JJF 1035-2006 电离辐射计量术语及定义 GB/T 4960.1-2010 核科学技术术语第 1 部分：核物理与核化学GB/T 4960.6-2008 核科学技术术语第 6 部分：核仪器仪表凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适
6、用于本规范。3 术语和计量单位术语和计量单位3.1 术语JJF 1001-2011、JJF 1035-2006、GB/T 4960.1-2010 和 GB/T 4960.6-2008 界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1.1 谱仪 alpha spectrometer获取 粒子能谱，用于放射性活度测量和核素分析的仪器。3.1.2 仪器本底 instrumental background仪器正常工作状态下，测量无放射性污染的空样品盘时的示值。3.1.3 表面发射率 surface emission rate标准源在 2 球面度内的发射率。3.1.4 标准平面源 reference plan
7、e sources性质和活度在某一确定的时间内都是已知的，并能用作参考的固态平面放射源。JJF XXXX XXXX23.1.5 探测效率 detection efficiency 在一定探测条件下，探测器测得的计数率与被测源发射率的比值。3.1.6 能量分辨力 energy resolution谱仪分辨能量相近 射线能量峰的本领。3.2 计量单位3.2.1 源 表面发射率：每秒钟 2 球面度，符号：s -1(2sr)-1。3.2.2 本底计数率的单位是每小时计数，符号：h -1。3.3.3 能量分辨力的常用单位为千电子伏，符号：keV。4 概述概述谱 仪 是 一 种 通 过 获 取 粒 子 能
8、 谱 ， 用 于 放 射 性 活 度 测 量 和 核 素 分 析 的 仪 器 。 谱 仪 主 要 由 探 测 器 、 高 压 电 源 、 前 置 放 大 器 、 线 性 放 大 器 、 多 道 脉 冲 分 析 器 以 及 数据 采 集 和 处 理 系 统 组 成 。 根 据 射 线 与 探 测 器 相 互 作 用 产 生 能 量 沉 积 输 出 的 电 压 脉冲 信 号 幅 度 与 入 射 粒 子 能 量 成 正 比 ， 通 过 谱 分 析 软 件 可 得 到 粒 子 能 谱 。 谱仪主要包括气体探测器型和半导体探测器型，广泛应用于辐射环境监测等领域 衰变核素的识别和定量分析。5 计量特性计量
9、特性5.1 能量范围能量测量范围(38) MeV。5.2 本底计数率无 污 染 情 况 下 ， 3 MeV以 上 的 全 谱 本 底 计 数 率 通 常 不 超 过 1.0 h-1。5.3 能量分辨力在源距探测器表面距离等于探测器直径的条件下，半导体探测器型 谱仪的能量分辨力通常不超过 30 keV。5.4 探测效率在源距探测器表面小于 10 mm 条件下，半导体探测器型 谱仪的探测效率通常不低于 25%。JJF XXXX XXXX3注：以上计量特性指标不适用于合格性判定，仅供参考。6 校准条件校准条件6.1 环境条件6.1.1 温度：(1035) 6.1.2 相对湿度：不大于 85%6.1.
10、3 无影响正常工作的机械振动和电磁干扰6.2 测量标准 标准平面源的技术指标见表 1。表 1 标准平面源的技术指标核素 规格 表面发射率 表面发射率的扩展不确定度239Pu 或241Am 外径：18 mm35 mm，活性区： 16 mm 25 mm，厚度： (0.51.0) mm(3.0E+01 1.0E+03) s-1(2sr)-1Urel 3.0% (k=2)7 校准项目和校准方法校准项目和校准方法7.1 本底计数率被校谱仪开机预热，清洁样品盘，确保无放射性核素污染后将其放入测量室，待真空度达到仪器要求条件后设定工作电压，测量仪器本底。测量时间应不少于24小时，计算(38)MeV 计 数，
11、按式(1) 计算本底计数率 ： bn(1)tNnb式 中 ： 本底计数bN本底测量时间t7.2 能量分辨力按表 1 选择 标准源，将标准源放入探测器样品盘内，待真空度达到仪器要求条件后设定工作电压，获取标准源能谱。待峰面积计数大于 40000 后，读取全能峰半高宽 ，即为 谱仪对该特征峰的能量分辨力。EJJF XXXX XXXX47.3 探测效率将 标准源置于样品盘，按 7.2 步骤获取标准源能谱。待峰面积计数大于40000 后，按公式(2)计算被检仪器的探测效率。(2)%102qnb式 中 ： 探 测 效 率 ；测 量 标 准 源 的 计 数 率 ， s-1；n峰 面 积 内 的 本 底 计
12、 数 率 ， s-1；b标 准 源 的 表 面 发 射 率 ， s-1(2sr)-1。2q8 校准结果表达校准结果表达按本规范进行校准，出具校准证书，校准证书内页格式见附录 B；校准结果应给出探测效率测量结果的不确定度（评定示例见附录 C） 。9 复校周期间隔复校周期间隔建议复校时间间隔为 24 个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主确定复校周期间隔。JJF XXXX XXXX5附录附录 A 校准记录推荐格式校准记录推荐格式 谱仪校准记录送校单位仪器名称 型号/规格 出厂编号 生产厂家 校准日期 证书编号 校
13、准依据的技术文件 校准环境条件 温度： 相对湿度： %计量标准证书编号 有效期 校准项目 校准结果测量时间 (h) 本底计数 本底计数率 (h-1)本底计数率测量时间 (s) 峰面积总计数 能量分辨力 (keV)能量分辨力标准平面源表面粒子发射率： s-1(2sr)-1标准平面源距离探测器相对位置： 测量时间 (s) 峰面积总计数 探测效率探测效率JJF XXXX XXXX6校准员： 核验员：附录 B 校准证书内页信息及推荐格式1 本底计数率nb=在标准平面源距离 谱仪探测器相对位置在 XX 条件下，能量分辨率 和探E测效率 的校准结果如下：2 能量分辨力 E=3 探测效率 及其不确定度=以下
14、空白JJF XXXX XXXX7附件附件 C 谱仪探测效率测量的不确定度评定示例C.1 测 量 条 件 与 测 量 方 法C.1.1 环 境 条 件 ：实 验 室 温 度 ： (1525) ；相 对 湿 度 ： (3565)%；周 围 无 影 响 正 常 工 作 的 机 械 振 动 和 电 磁 干 扰 。C.1.2 测 量 标 准 ：241Am平 面 标 准 源 ；表 面 发 射 率 ： (3.0 E+01 1.0E+03) s-1(2sr)-1；表 面 发 射 率 的 不 确 定 度 ： Urel 3.0% (k=2)。C.1.3 测 量 参 数 ： 241Am核 素 探 测 效 率C.1.
15、3 测 量 方 法 ： 按 照 本 校 准 规 范 第 7.3条C.2 测 量 模 型 102qnb式 中 ： 探 测 效 率 ； 能 谱 峰 面 积 的 计 数 率 ， s-1；n 能 谱 峰 面 积 对 应 区 间 内 的 本 底 计 数 率 ， s-1；b241Am标 准 源 的 表 面 发 射 率 ， s-1(2sr)-1。q对 于 谱 仪 ， 3MeV以 上 的 全 谱 本 底 计 数 率 一 般 不 超 过 1.0h-1， 而 241Am平 面 标准 源 的 表 面 发 射 率 范 围 在 (3.0E+011.0E+03) s-1(2sr)-1， ， 因 此 本 底 计5/bn数
16、率 可 忽 略 ， 测 量 模 型 可 简 化 为 ：bn2%nqC.3 输 入 量 的 标 准 不 确 定 度JJF XXXX XXXX8C.3.1 输 入 量 的 标 准 不 确 定 度 的 评 定nun输 入 量 的 不 确 定 度 主 要 来 源 于 能 谱 峰 面 积 计 数 率 的 统 计 涨 落 。 其 标 准 不 确定 度 表 示 为 ： 2Nnunt其 中 N为 能 谱 峰 面 积 总 计 数 ， t为 测 量 时 间 。选 择 一 台 谱 仪 ， 用 表 面 发 射 率 为 76.5 s-1(2sr)-1的 241Am标 准 源 在 1800s内 ， 测量 得 到 的 能
17、谱 峰 面 积 计 数 总 计 数 为 41202， 根 据 计 数 率 的 标 准 不 确 定 度 计 算 公 式 ，112.38unssC.3.2 输 入 量 的 标 准 不 确 定 度 的 评 定2q)(q输 入 量 的 标 准 不 确 定 度 主 要 是 标 准 平 面 源 表 面 发 射 率 的 不 确 定 度 ， 该 不 确定 度 由 上 一 级 计 量 标 准 实 验 室 给 出 。 本 示 例 中 所 用 的 241Am平 面 标 准 源 ， 表 面 发 射率 的 相 对 扩 展 不 确 定 度 为 Urel=2.0%(k=2)。 因 此 ， 表 面 发 射 率 标 准 不 确
18、 定 度。11121.5s().0%76sr765uq C. 4 合 成 标 准 不 确 定 度C.4.1灵 敏 系 数对 的 灵 敏 系 数 sn 221s.30176.5ncq对 的 灵 敏 系 数 s2q 22 39 .(.)n C.4.2 合 成 标 准 不 确 定 度 的 评 定21/22c 0.3%nqucu探 测 效 率 =41202/(1800 )/(76.5 )=29.9%-s-1探 测 效 率 相 对 标 准 不 确 定 度 crelc/.C. 5 扩 展 不 确 定 度取 包 含 因 子 k=2， 扩 展 不 确 定 度 relcrel2.Uku谱 仪 对 241Am标 准 平 面 源 探 测 效 率 测 量 结 果 的 相 对 扩 展 不 确 定 度 为 ：JJF XXXX XXXX9， k=2rel.%U
