IEC 61452-1995 Nuclear instrumentation - Measurement of gamma-ray emission rates of radionuclides - Calibration and use of germanium spectrometers《核仪器 放射性核素r射线发射率的测量 锗分光仪的校验和应用》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE INTERNATIONAL STANDARD CE1 IEC 1452 Premire dition First edition 1995-08 Instrumentation nuclaire - Mesure des taux dmission gamma de radionuclides - Etalonnage et utilisation des spectromtres germanium Nuclear instrumentation - Measurement of gamma-ray emission rates of radionu

2、clides - Calibration and use of germanium spectrometers Numro de rfrence Reference number CEMEC 1452: 1995 Numros des publications Depuis le ler janvier 1997, les publications de la CE1 sont numrotes partir de 60000. Publications consolides Les versions consolides de certaines publications de la CE1

3、 incorporant les amendements sont disponibles. Par exemple, les numros ddition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent respectivement la publication de base, la publication de base incorporant lamendement 1, et la publication de base incorporant les amendements 1 et 2. Validit de la prsente publication Le contenu

4、 technique des publications de la CE1 est constamment revu par la CE1 afin quil reflte ltat actuel de la technique. Des renseignements relatifs la date de reconfir- mation de la publication sont disponibles dans le Catalogue de la CEI. Les renseignements relatifs des questions ltude et des travaux e

5、n cours entrepris par le comit technique qui a tabli cette publication, ainsi que la liste des publications tablies, se trouvent dans les documents ci- dessous: Site web de ia CEI* Catalogue des publications de la CE1 Publi annuellement et mis jour rgulirement (Catalogue en ligne)* Disponible la foi

6、s au 4te web. de la CEI et comme priodique imprim Bulletin de la CE1 Terminologie, symboles graphiques et littraux En ce qui concerne la terminologie gnrale, le lecteur se reportera la CE1 60050: Vocabulaire Electro- technique International (VEI). Pour les symboles graphiques, les symboles littraux

7、et les signes dusage gnral approuvs par la CEI, le lecteur consultera la CE1 60027: Symboles littraux 2 utiliser en lectrotechnique, la CE1 6041 7: Symboles graphiques utilisables sur le matriel. Index, relev et compilation des feuilles individuelles, et la CE1 6061 7: Symboles graphiques pour schma

8、s. * Voir adresse sur la page de titre. Num ber ng As from 1 January 1997 all IEC publications are issued with a designation in the 60000 series. Consolidated publications Consolidated versions of some IEC publications including amendments are available. For example, edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2

9、 refer, respectively, to the base publication, the base publication incor- porating amendment 1 and the base publication incorporating amendments 1 and 2. Validity of this publication The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC, thus ensuring that the content r

10、eflects current technology. Information relating to the date of the reconfirmation of the publication is available in the IEC catalogue. Information on the subjects under consideration and work in progress undertaken by the technical committee which has prepared this publication, as well as the list

11、 of publications issued, is to be found at the following IEC sources: IEC web site* Catalogue of IEC publications Published yearly with regular updates (On-line catalogue)* Available both at the IEC web site* and as a printed periodical iEC Bulletin Terminology, graphical and letter sym bols For gen

12、eral terminology, readers are referred to I EC 60050: International Electrotechnical Vocabulary (IEV). For graphical symbols, and letter symbols and signs approved by the IEC for general use, readers are referred to publications IEC 60027: Letter symbols to be used in electrical technology, IEC 6041

13、 7: Graphical symbols for use on equipment. Index, survey and compilation of the single sheets and IEC 60617: Graphical symbols for diagrams. * See web site address on title page. NORME I NTE RN ATION ALE INTERNATIONAL STANDARD CE1 IEC 1452 Premire dition First edition 1995-08 Instrumentation nuclai

14、re - Mesure des taux dmission gamma de radionuclides - Etalonnage et ut i I isat ion des spectromtres germanium Nuclear instrumentation - Measurement of gamma-ray emission rates of radionuclides - Calibration and use of germanium spectrometers CE1 1995 Droits de reproduction rservs - Copyright - all

15、 rights reserved Aucune padie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise cous quelque forme qub soit & par aucun pro- cd, lectronique ou mcanique. y compris h photooopie et les microfilms, saw Iaocord Cr de lditeur. No part of this publication may be reproduced or utilued in any form or

16、by any means, eledronic or medianical, including photqying and mkrofilm. without permssion in writing from the publisher. Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale 3. rue de VaremM Genve, Suisse Commission Electrotechnique Internationale CODE PRIX International Electrotechnical

17、 Commission PRICE CODE x D MewyHapoAHaR 3netmpoiexecnan HOMHCCHR Pour prix. voir catalogue en vigueur For price, see current catalogue -2- SOMMAI RE 1452 CEI:1995 Pages AVANT-PROPOS . INTRODUCTION Ardes 1 Domaine dapplication et objet . 2 Rfrences normatives 3 Dfinitions et symboles 3.1 Sens spcial

18、pour certains mots . 3.2 Dfinitions 3.3 Symboles . 4 Installation de lappareillage . 5 Procdures dtalonnage et danalyse des pics . 5.1 5.2 Dtermination de la position et de la surface des pics 5.3 Etalonnage en nergie . 5.4 Normalisation pour des radionuclides spcifiques . Efficacit du dtecteur en f

19、onction de lnergie Courbe ou tableau defficacit Mesure du rayonnement gamma avec les spectromtres Ge . 6.1 Mesure de lnergie des rayonnements gamma . 6.2 Mesure du taux dmission gamma et de lactivit des radionuclides . Algorithme de recherche de pics Etalonnage en efficacit . . 5.4.1 5.4.2 5.4.3 6 6

20、.2.1 Soustraction des pics parasites dans le bruit de fond . 6.2.2 Dcroissance radioactive . 6.2.3 Empilement dimpulsions (sommation alatoire) 6.2.4 Sommation en cascade (concidence) . 6.2.5 Correction dattnuation . Contrle des performances de lensemble de spectromtrie 7.1 7.2 7.3 Etalonnage en nerg

21、ie . 7.4 7.5 Contrle des performances du logiciel danalyse . 8.1 8.2 Essais dindpendance de la surface du pic par rapport au quotient 8.3 Essais des algorithmes de reconnaissance de pic double et dajustement des pics . 7 Horloges de lanalyseur multicanal . Rglage du dcalage continu et du ple-zro . E

22、fficacit du systme et rsolution . Empilement des impulsions (sommation alatoire) Essais de lalgorithme de recherche automatique de pic amplitude brute du pic sur amplitude du fond continu 8 a 10 12 14 14 14 14 22 24 26 26 26 28 28 30 30 32 34 34 34 36 36 40 42 44 48 48 48 48 50 50 52 54 58 60 1452 0

23、 IEC:1995 -3- CONTENTS FOREWORD INTRODUCTION . Clause Scope and object Normative refe re nces . Definitions and symbols . 3.1 Special word usage 3.2 Definitions 3.3 Symbols Installation of instrumentation . Peak analysis and calibration procedures . 5.1 Peak-finding algorithm . 5.2 Peak position and

24、 area measurement 5.3 Energy calibration . 5.4 Efficiency calibration measurement Standardization for specific radionuclides . Efficiency function or look-up table 5.4.1 5.4.2 5.4.3 Detector efficiency as a function of energy . Gamma-ray measurements with Ge spectrometers . 6.1 6.2 Measurement of ga

25、mma-ray energies 6.2.1 6.2.2 Radioactive decay 6.2.3 Pulse pile-up (random summing) . 6.2.4 Cascade (coincidence) summing 6.2.5 Attenuation corrections Measurement of gamma-ray emission rates and radionuclide activities . Subtraction of interference peaks in the background Performance tests of the s

26、pectrometry system . 7.1 Multichannel-analyzer clocks 7.2 D.C. offset and pole-zero settings 7.3 Energy calibration . : . 7.4 System efficiency and resolution 7.5 Pulse pile-up (random summing) Performance tests of the analysis software 8.1 8.2 8.3 Test of automatic peak-finding algorithm . Test of

27、independence of peak-area from the gross peak-height to continuum-height ratio . Test of the doublet-peak finding and fitting algorithms Page 9 11 13 15 15 15 15 23 25 27 27 27 29 29 31 31 33 35 35 35 37 37 41 43 45 49 49 49 49 51 51 53 55 59 61 -4- 1452 0 CEI:1995 Articles Pages 9 Verification du p

28、rocessus complet danalyse 62 9.1 Evaluation de limportance des sommations en cascade 62 9.2 66 9.3 68 10 Identification dun radionuclide . 68 Erreur absolue sur la dtermination de lefficacit relative Prcision de lefficacit dans le pic dnergie totale dans le pic dnergie totale 11 Incertitudes et comp

29、osition des incertitudes . 70 Annexes A B C D E 1 2 3 A.l 1 2 3 4 5 6 7 8 A . 1 A.2 A.3 A.4 A.5 A.6 A.7 B.l Procdures de caractrisation dun spectromtre gamma Ge . Mesure de la position dun pic, de la surface nette et de leurs incertitudes . Equations pour corriger la sommation en cascade de rayonnem

30、ents gamma Bibliographie Construction de blindages pour les spectromtres Ge LISTE DES TABLEAUX Surface nette de pic mesure en fonction de lamplitude du fond continu . Ince rt i t ud es . Contributions lincertitude Rglage des canaux pour que la courbe dnergie (canaux) passe par zro LISTE DES FIGURES

31、Efficacit dans le pic dnergie totale en fonction de lnergie gamma Ef . Er (keV) en fonction de lnergie gamma Specification des temps pour les corrections de dcroissance Ecart sur la surface du pic en fonction de lamplitude du fond continu Ecart sur les surfaces de doublets dgale amplitude pour diffr

32、entes sparations Ecart sur les surfaces de doublets ingaux pour diffrents rapports damplitude Correction de sommation en cascade pour le gamma de 591 keV de =Eu Spectre gamma Ge partiel dune source composite vie longue Impulsions de sortie de lamplificateur montrant des compensations de ple correcte

33、s et incorrectes Distribution de LTMH de pics spectraux en fonction de lnergie Spcification des temps lors du traitement des impulsions par le CAN . Correction des empilements en fonction du taux de comptage total intgral . Formes dimpulsions du pramplificateur et de lamplificateur pour diffrentes f

34、ormes dimpulsions test . Spectre gamma dune source composite de rfrence Motif mosaque dun filtre air de rfrence 96 148 156 178 186 58 76 78 100 80 82 84 86 88 90 92 94 134 136 138 140 142 144 146 Pic bien rsolu avec fond continu 154 1452 0 IEC:1995 Clause -5- Page 9 10 11 Verification of the entire

35、analysis process . 63 9.1 Assessment of the magnitude of cascade summing . 63 9.2 Absolute error in the relative full-energy-peak efficiency . 67 9.3 Accuracy of the full-energy-peak efficiency 69 Radionuclide identification 69 71 Uncertainties and uncertainty propagation . Annexes A Procedures for

36、characterization of a Ge gamma-ray spectrometer B Measurement of peak position, net area and their uncertainties C Equations for the correction of cascade gamma-ray summing D Construction of shields for Ge spectrometers E Bibliography LIST OF TABLES 1 Measured net-peak areas as a function of continu

37、um height 2 Uncertainties . 3 Un certainty contri but ions A.l Adjustment of energy channels to yield energy equation with zero intercept LIST OF FIGURES 1 3 4 5 6 7 8 Full-energy-peak efficiency as a function of gamma-ray energy . Specification of times for decay corrections Deviation in peak area

38、as a function of continuum height Deviation in equally sized doublet peak areas for different separations Deviation in unequally sized doublet peak areas for different pulse-height ratios Partial Ge gamma-ray spectrum of a long-lived mix . 2 ef-Ef (keV) as a function of gamma-ray energy . Cascade-su

39、mming corrections for a 154E 591 keV gamma ray . A.l Amplifier output pulses showing correct and incorrect pole-zero cancellation A.2 Distribution of FWHM of spectral peaks as a function of energy A.3 Specification of times for pulse processing by an ADC A.4 Pulse pile-up correction as a function of

40、 integral counting rate AS Preamplifier and amplifier pulse shapes resulting from different pulser shapes . A.6 Gamma-ray spectrum of a mixed radionuclide standard A.7 Mosaic pattern of an air-filter standard . 97 149 157 179 186 59 77 79 101 81 83 85 87 09 91 93 95 135 137 139 141 143 145 147 B.l W

41、ell-resolved peak with continuum . 155 -6- 1452 0 CEI:1995 Figures Pages C.l Schma de dsintgration a trois transitions . 174 C.2 Schma partiel de dsintgration de 154E . 176 D.l 0.2 Spectre gamma de bruit de fond enregistr avec un chantillon deau dans un rcipient enveloppant . Spectre gamma de bruit

42、de fond enregistr en labsence de source . 182 184 1452 0 IEC:1995 -7- Figures Page C.l A three-transition decay scheme 175 C.2 Partial decay scheme of 154E . 177 D.l Background gamma-ray spectrum taken with no sample 183 D.2 Background gamma-ray spectrum taken with a reentrant (Marinelli) beaker sam

43、ple of water 185 -8- 1452 0 CEI:1995 DIS 45/33 7/D I S COMMISSION LECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE Rapport de vote 45/362/RVD INSTRUMENTATION NUCLAIRE - Mesure des taux dmission gamma de radionuclides - Etalonnage et utilisation des spectromtres germanium AVANT-PROPOS La CE1 (Commission Electrotechniq

44、ue Internationale) est une organisation mondiale de normalisation compose de lensemble des comites lectrotechniques nationaux (Comits nationaux de la CEI). La CE1 a pour objet de favoriser la coopration internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de llectricit et de l

45、lectronique. A cet effet, la CEI, entre autres activits, publie des Normes internationales. Leur laboration est confie des comits dtudes, aux travaux desquels tout Comit national intress par le sujet trait peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,

46、en liaison avec la CEI, participent galement aux travaux. La CE1 collabore troitement avec lorganisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixes par accord entre les deux organisations. Les dcisions ou accords officiels de la CE1 en ce qui concerne les questions techniques,

47、 prpars par les comits dtudes O sont reprsentes tous les Comits nationaux sintressant a ces questions, expriment dans la plus grande mesure possible un accord international sur les sujets examins. Ces dcisions constituent des recommandations internationales publies sous forme de normes, de rapports

48、techniques ou de guides et agres comme telles par les Comits nationaux. Dans le but dencourager lunification internationale, les Comits nationaux de la CE1 sengagent appliquer de faon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CE1 dans leurs normes nationales et rgionales. Toute divergence entre la norme de la CE1 et la norme nationale ou rgionale correspondante doit tre indique en termes clairs dans cette dernire. La Norme internationale CE1 1452 a t tablie par le comit dtudes 45 de ia CEI: Instru- mentation nuclaire. Le texte de cette norme est issu