Точность измерений

 

Если смотреть на графическое изображение спектра, то можно заметить, что энергия гамма-линий (т.е. ППП) увеличивается слева направо. Кроме того, каждому ППП соответствует одна вполне определенная энергия гамма-квантов (и наоборот). В этом смысле, получив спектр от образцового источника (например Сз-137), с центром пика полного поглощения в канале 660, и измерив затем неизвестную пробу, которая дает ППП в том же месте, можно с большим основанием утверждать, что в пробе содержится Сз-137. А как быть, если пик находится в том месте, где нет пиков образцовых источников? Современная аппаратура устроена таким образом, что энергия Е в спектре зависит от номера канала N линейно, т.е. по закону:

E = aN+b

При проведении энергетической калибровки определяются коэффициенты а и b, а энергии гамма-квантов, соответствующие пикам полного поглощения, легко вычисляются по формуле.

Метод определения коэффициентов очень прост. Используются два образцовых источника с максимально разными энергиями гамма-линий. В комплекте ОСГИ для этой цели отлично подходят источники Ат-241 и Y-88 или Со-57 и Со-60 с энергиями линий соответственно 59.5 кэВ, 898 кэВ, 1836 кэВ, 122 кэВ и 1332.5 кэВ. Определяют положение центров ППП, соответствующих этим линиям. Это нетрудно, поскольку спектры этих источников имеют очень простой вид. Пусть, например, центры линий находятся в каналах с номерами n₁и N₂, а их энергии Е₁ и E_2.Тогда:

.

Почему берутся наиболее различающиеся друг от друга по энергии линии, можно понять из рисунка 10. Здесь штриховой линией показаны области, в которых может находиться значение энергии, определенное по формуле. Видно, что чем ближе линии, тем больше будет ошибка определении энергии на краях диапазона.

Здесь мы впервые сталкиваемся с понятием погрешности калибровки. До сих пор погрешность измерения активности или энергии была связана с естественными или аппаратурными причинами, она зависит также и от способа калибровки. Не смотря на хорошее качество современной аппаратуры, она не дает линейности, то есть строгого соответствия формуле.

.

 

Рис.10. Калибровка по энергии

 

Если графически отобразить зависимость амплитуды импульса от номера канала, полученную с помощью прецезионного генератора, то получится картина, изображенная на рисунке 11.

 

Рис. 11. Нелинейность амплитудной характеристики

 

Конечно, масштаб нелинейности здесь сильно увеличен. Нелинейность амплитудной характеристики (а именно так называется кривая на рисунке 11) оценивается двумя параметрами: интегральной и дифференциальной нелинейностью. Первая характеризует тенденцию отклонения характеристики в одну сторону от линейной, вторая означает степень извилистости характеристики, т.е. максимальное отклонение амплитудной характеристики от прямой в рабочем диапазоне.

Интегральная и дифференциальная нелинейность энергетичес­кой характеристики современной аппаратуры обычно не превышают 0,1% для ППД и 0,5% для сцинтилляторов. Необходимо отличать нелинейности гамма-спектрометра от временной нестабильности параметров a и b энергетической характеристики. С течением времени коэффициенты а и b могут изменяться, чаще всего по причинам температурного дрейфа характеристик основных компонентов спектрометра или колебаний напряжения сети. Чтобы это не оказывало заметного влияния на точность измерений, необходимо периодически проверять энергетическую калибровку спектрометра. Как правило, коэффициенты мало меняются со временем, но иногда без видимых причин изменяются скачком, смещая пики полного поглощения. Чаще всего это связано с соответствующими изменениями характеристик аппаратуры. Бояться этого не стоит. Необходимо только вовремя заметить смещение пиков и провести коррекцию калибровки. Лучше всего, начиная работу, поместить на детектор простой образцовый источник, например, Cs-137 достаточно большой активности, чтобы уже через 5-10 минут (конечно, после прогрева аппаратуры) получить хорошо выраженный ППП и определить положение его центра. Если центр ППП находится на том же месте, где всегда (±5 кэВ для сцинтилляционного детектора и ±0.5 кэВ для ППД), то можно продолжать работу, не проводя коррекции.