Technische Vorteile von ISOCS/LabSOCS

6. Dezember 2022

Einführung

Die Vorteile der mathematischen Kalibrierungssoftware werden jetzt in der gesamten Nuklearmessbranche gut verstanden. Die Eliminierung herkömmlicher Kalibrierungsquellen bietet erhebliche Kosteneinsparungen und Messzeit. Darüber hinaus ermöglicht die Flexibilität dieser Werkzeuge eine hervorragende Replikation der gemessenen Probengeometrie, was zu einer besseren Genauigkeit gegenüber vorgefertigten Kalibrierungsquellenstandards führt.

Es werden jetzt mehrere mathematische Kalibrierungssoftwarepakete in Laboren und nuklearen Anlagen verwendet. Dieser Anwendungshinweis enthält eine technische Überprüfung der Mirion ISOCS-/LabSOCS-Software für einige typische Anwendungsszenarien, um die Vorteile der Software gegenüber den Alternativen quantitativ zu belegen. Der Fokus liegt auf mehreren Aspekten der mathematischen Kalibrierung, die sich erheblich auf die Genauigkeit des Messergebnisses auswirken.

Intrinsische Detektoreffizienz

Die ISOCS-/LabSOCS-Software unterscheidet sich von den anderen verfügbaren mathematischen Kalibrierungspaketen dadurch, dass eine vollständige Werkscharakterisierung am Detektor durchgeführt wird. Dieser Prozess verwendet NIST-rückverfolgbare Quellen und den bekannten MCNP^® Monte-Carlo-Modellierungscode. Das Strahlungsreaktionsprofil jedes einzelnen Detektors im freien Raum wird für eine Kugel mit 1000 Metern Durchmesser um den Detektor bestimmt, die einen Energiebereich von 10 keV bis 7 MeV abdeckt. In der Software wird der charakterisierte Detektor aus einer Liste der verfügbaren Detektoren ausgewählt – er wird dann in das Modell integriert. An diesem Punkt muss sich der Benutzer nur um die Probengeometrie kümmern (d. h. um die Position und die physikalischen Eigenschaften des Messobjekts sowie um die Position und Verteilung der Quelle). Die Software erfordert keine zusätzlichen Informationen in Bezug auf den Detektor selbst. Diese Informationen werden automatisch aus einer Detektorcharakterisierungsdatei extrahiert, die durch den Charakterisierungsprozess generiert und zusammen mit dem Detektor auf einer CD geliefert wird.

Diese Methode kontrastiert die von alternativen Lösungen verwendeten Verfahren, die aktiv dazu beitragen, dass keine Werkscharakterisierung erforderlich ist. Diese alternativen Methoden haben erhebliche Nachteile, da genaue Detektorkristallinformationen erforderlich sind. Diese Informationen werden in die Modellierungssoftwarepakete eingegeben, um die intrinsische Detektionseffizienz zu bestimmen. Das Problem ist, dass es nicht möglich ist, die Details des tatsächlichen Detektorkristalls in der Dose genau zu kennen (z. B. die tatsächliche Form, das aktive Volumen um Ecken und Kanten, die Totschichtdicke, die Fase und die Position des kalten Detektors in der Dose). Unterschiede zwischen der aus den Abmessungsinformationen des Herstellers berechneten intrinsischen Detektionseffizienz und der tatsächlichen intrinsischen Detektionseffizienz können eine erhebliche Messabweichung verursachen. Die ISOCS-/LabSOCS-Software eliminiert diese Abweichung, da der tatsächliche Detektorkristall genau charakterisiert wird.

Um eine typische Abweichung im Zusammenhang mit den angenommenen Detektorabmessungen zu quantifizieren, wurden einige LabSOCS-Detektoreffizienzkurven für einen typischen Detektortyp, einen 44 % SEGe-Detektor, generiert. Die Abmessungen des Detektorkristalls wurden in einem für die Detektorfertigungstoleranzen typischen Maß variiert. Die nachstehende Abbildung 1 zeigt die Unsicherheitshüllkurve für die Effizienz auf der Grundlage der typischen Abmessungen und Unsicherheiten für den in der Abbildung aufgeführten Kristall.

Abbildung 1:
Die Unsicherheitshüllkurve in Verbindung mit den variablen Detektorabmessungen oben in der Abbildung

Diese Daten veranschaulichen, dass diese typischen Fertigungsunsicherheiten eine ± 8 – 10 % Unsicherheit in der Detektoreffizienzreaktion im mittleren Bereich (100 – 400 keV) bis zu hohen Energien verursachen. Für Energien unter 100 keV können diese Abweichungen noch schlechter sein (etwa ± 15 % für die Am-241-60-keV-Emissionsenergie). Beachten Sie auch, dass die Varianzen in der obigen Abbildung keine anderen Parameter enthalten, die die Detektoreffizienz beeinflussen, wie die Germanium-Well-Tiefe, der Durchmesser und die Kristallabschrägung.

Es sollte beachtet werden, dass die ISOCS-/LabSOCS-Software neben den HPGe-Detektoren auch erfolgreich sowohl für LaBr3- als auch für NaI-Detektoren angewendet wurde.

Modellierung der Probengeometrie

Sobald ein charakterisierter Detektor in der ISOCS-/LabSOCS-Software ausgewählt wird, kann sich der Benutzer nur auf die Generierung eines genauen Modells der Probengeometrie konzentrieren (und muss sich nicht mehr mit dem Detektor selbst beschäftigen). Unterschiede zwischen der modellierten Geometrie und der tatsächlichen Geometrie sind eine erhebliche Quelle der Messabweichung in Verbindung mit diesem Teil des Prozesses. Zu den wichtigen Quellen der Abweichung gehören:

Position der Probe im Verhältnis zum Detektor
Verteilung der Quelle in der Probe
Physikalische Eigenschaften der Probe (z. B. Form und Dicke des Behälters, Dichte der Quellenmatrix, Materialzusammensetzung des Behälters und der Matrix)

Die ISOCS-/LabSOCS-Lösung hat fünf Hauptvorteile in Bezug auf die Probengeometriedefinition:

Eine breite Palette von validierten Geometrievorlagen zur Minimierung des Ausmaßes von Geometriemodifikationen
Ein hohes Maß an Flexibilität, die zur genauen Simulation der physikalischen Eigenschaften der Probe erforderlich ist
Ein Tool zur Validierung der angenommenen Probeneigenschaften und zur Entfernung der Messabweichung
Das ISOCS-Unsicherheits-Schätzwerkzeug zur robusten Behandlung der Gesamtmessunsicherheit, bei der die physikalischen Probeneigenschaften schlecht bekannt sind. Es erleichtert auch eine Empfindlichkeitsanalyse, um die kritischsten Eigenschaften für Ihre Messung hervorzuheben.
Laufzeitabfragen, die die Eingabe wichtiger Informationen über die Probe während der Analyse ermöglichen. Die Effizienzkalibrierung wird automatisch als Teil der Probennahme berechnet.

Jeder dieser fünf Vorteile wird unten detailliert beschrieben.

Breites Spektrum an Geometrievorlagen

Wir liefern einen vielseitigen Satz qualifizierter Geometrievorlagen mit der LabSOCS- und ISOCS-Software. Die LabSOCS-Vorlagen sind für die Laborzählung geeignet, während die ISOCS-Vorlagen für In-situ-Anwendungen geeignet sind.

Der Zweck dieser Vorlagen besteht darin, die vom Bediener durchzuführende Geometriemodellierung zu minimieren. Der Bediener führt einige einfache physikalische Messungen der Probe durch (z. B. die Position der Probe im Verhältnis zum Detektor, die Abmessungen des Probenbehälters und die Probendichte), und diese werden über die intuitive 3D-Geometrie-Composer-Schnittstelle eingegeben (siehe Abbildung 2). Dies bietet ein visuelles Feedback über die 3D-Schnittstelle wenn das Modell korrekt generiert wurde (dies wird durch die Drehung des Standpunkts, Optionen für die Transparenz und andere Sichtfeldoptionen erleichtert).

Abbildung 2:
3D-Geometrie-Composer für die Modellgenerierung

LabSOCS-Vorlagen

Vereinfachter Becher

Für rotationssymmetrische Laborbehälter jeder Form (wie Bechergläser, Filterpapier-Aktivkohlebehälter usw.). Es können einfache zylindrische oder konische Behälter definiert werden.

Komplexe rotationssymmetrische Behälter können von den Benutzern mit der Beaker-Editor-Anwendung benutzerdefiniert generiert werden (ein Beispiel – ein Weinglas – wird als Einsatz gezeigt).

Allzweck-Becher

Für Spezialfälle mit einfachem Becherglas, wobei:

Es gibt mehrere Probenschichten
Die Achse des Probenbehälters fällt nicht mit der Detektorachse zusammen

Der Beaker-Editor kann auch für benutzerdefinierte Modelle verwendet werden.

Vereinfachter Marinelli-Becher

Wird verwendet, wenn der Behälter ein Marinelli-Beaker ist.

Allzweck-Marinelli-Becher

Für Spezialfälle mit Marinelli-Becher, wobei:

a) Es gibt mehrere Probenschichten

Die Achse des Probenbehälters fällt nicht mit der Detektorachse zusammen

Zylinder

Wobei die Probe ein einfacher Zylinder ist (z. B. Rohre).

Zylinder von der Seite

Eine Basisflasche oder ein anderer Zylinder (von dem angenommen wird er sei voll) von der Seite gesehen.

Vereinfachte Box

Ein einfacher rechteckiger Karton oder eine Box, vom Boden der Box aus gesehen.

Vereinfachte Kugel

Wobei die Probe eine einfache Kugel ist.

Scheibe

Wobei die Probe eine Scheibe ist (z. B. ein Luftfilter).

Punkt

Zur Modellierung schwereloser Punktquellen.

ISOCS-Vorlagen

Einfacher Zylinder

Ein einfaches Fass, ein Tank oder eine Trommel.

Komplexer Zylinder

Wie der einfache Zylinder; sie ermöglicht jedoch, die Kontamination in bis zu vier verschiedene Schichten zu verteilen und eine zusätzliche konzentrierte Quelle an beliebiger Stelle im Behälter anzuordnen.

Einfache Box

Ein einfacher rechteckiger Karton oder Abfall-Versandbehälter. Dies kann auch zur Simulation eines mit Schrottmaterial gefüllten LKWs oder eines kleinen Gebäudes verwendet werden.

Komplexe Box

Wie die einfache Box, sie ermöglicht jedoch, die Kontamination in bis zu vier verschiedene Schichten zu verteilen und eine zusätzliche konzentrierte Quelle an beliebiger Stelle im Behälter anzuordnen.

Rohr

Ein Rohr (leer oder voll), das Material enthalten kann, das sich an der Innenwandfläche abgelagert oder angesammelt hat.

Komplexes Rohr

Wie ein Rohr, aber es ermöglicht mehrere Kontaminationsschichten und die Platzierung einer zusätzlichen konzentrierten Quelle an beliebiger Stelle im Behälter.

Rechteckige Ebene

Wird in der Regel für Böden, Wände oder Decken und auch häufig für Bodenmessungen verwendet. Die Quelle kann auf der Oberfläche oder hinter bis zu 10 Absorberschichten definiert werden (z. B. Farbe, Verkleidungen, Bodenbeläge usw.).

Kreisebene

Wird in der Regel zur Messung des Endes eines Fasses, einer Trommel oder eines Tanks und auch häufig für Bodenmessungen verwendet. Wie mit der rechteckigen Ebene ermöglicht sie die Spezifikation von bis zu 10 Absorptionsschichten.

Tank

Ein vollständig oder teilweise gefüllter horizontaler zylindrischer Behälter wie ein Tank oder eine auf der Seite liegende Trommel. Er kann von der Seite oder dem Ende betrachtet werden.

Oberflächenkontaminationsvorlagen

Dies ist eine Reihe von Vorlagen, mit denen dünne Oberflächenkontaminationsschichten an bestimmten Stellen auf unterschiedlich geformten Objekten gemessen werden können. Dazu gehören:

H- oder I-Strahlen (wie im Beispiel gezeigt)
L-Winkel oder Strahlen
Rohre oder Röhren
C- oder U-Kanäle
Raumwände, Decken oder Böden
Normale Röhren oder Boxen

Exponential-Kreisebene

Wie die kreisförmige Ebene, dies kann jedoch zur Modellierung einer realistischen Tiefenverteilung der Aktivität verwendet werden. Dies kann entweder eine einfache abnehmende Exponentialverteilung oder Aktivität mit einer anfänglichen Aufbau, gefolgt von einer einfachen Exponentialabnahme sein.

Kugel

Für intern kontaminierte kugelförmige Objekte wie große Rohrventile.

Spezialkugel

Eine kugelförmige Probe in einem vertikalen zylindrischen Behälter (wie einer Trommel) von der Seite gesehen. Die Quelle kann mit bis zu sieben kugelförmigen Schichten definiert werden.

Well oder Marinelli-Becher

Zur Modellierung des Untergrundes in der Well-Protokollierung oder bei Standard-Marinellibecher-Probenbehältern.

Kegel von der Seite gesehen

Ein vertikaler konischer Behälter von der Seite her gesehen, wie ein sich verjüngender Tank oder ein Sand- oder Erdhaufen mit schrägen Seiten.

Kegel von unten gesehen

Wie die Kegelvorlage, aber der Detektor ist auf auf den Boden des Kegels ausgerichtet.

Die mitgelieferten Vorlagen replizieren die Formen und Quellenverteilungen für eine Reihe gängiger Probenzählgeometrien genau. Diese sind so konzipiert, dass sie die zur Modellierung der Probe erforderliche Dateneingabe minimieren, da dies eine potenzielle Fehlerquelle ist. Da die Vorlagen vor der Veröffentlichung getestet und getestet werden, führt die geringe erforderliche Modifikation zu einem hohen Maß an Vertrauen in die Robustheit des Modells und damit in die Ergebnisse.

Andere Effizienzkalibrierungssoftwarepakete bieten nur einfache Formen (z. B. Zylinder, Kugeln, Scheiben), die einen hohen Modifikationsgrad benötigen (und daher einen erheblichen Benutzereingriff), um eine Form zu generieren, die sich der tatsächlichen Zählgeometrie nähert. In diesen Fällen kann das Modell eine kompromittierte Näherung der Probe sein. Dies kann zu einer Messabweichung führen wie im folgenden Abschnitt näher erläutert.

Flexibilität bei der Konstruktion der Behälterform

Die oben dargestellten Vorlagen demonstrieren die Flexibilität der Software, um die tatsächliche Form des Messbehälters genau zu beschreiben (z. B. gekrümmte Wände und konkave Basen). Viele andere Modellierungspakete erlauben die Berücksichtigung dieser Krümmungen nicht und solche Kompromisse können eine erhebliche Messabweichung verursachen. Dies ist besonders wichtig für nahe Zählungen wie beispielsweise Umweltüberwachungsanwendungen, bei denen die Probe direkt auf der Detektorendkappe platziert wird.

Um dies zu demonstrieren, wurde mit der LabSOCS-Software eine Effizienzkalibrierungskurve für einen typischen Becher auf der Endkappe eines BE5030-Detektors generiert. Die angenommene Anwendung war die Trinkwasseranalyse mit einer Volumenquelle in einer 400-ml-Wassermatrix. Der Becher hat eine konkave Basis, die einen maximalen Spalt von 6 mm zwischen der Basis des Bechers und der Detektorendkappe ergibt (wie in der Abbildung 3 unten gezeigt).

Abbildung 3:
Umweltüberwachungsszenario

Mehrere andere Effizienzkalibrierungssoftwarepakete sind nicht in der Lage, gekrümmte Behälterwände zu simulieren. In dieser Hinsicht bietet die LabSOCS-Software erhebliche Vorteile gegenüber den Alternativen. Um dies zu quantifizieren, wurde das Beispiel in Abbildung 3 zur Bestimmung der Abweichung verwendet, die mit der Annahme eines Bechers mit flachem Boden verbunden ist. Um dies zu bestimmen wurde auch eine Effizienzkalibrierungskurve generiert, die eine flache Becherbasis annimmt (ohne Spalt zwischen dem Becher und der Detektorendkappe).

Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 zeigt, dass Kompromisse bei der Genauigkeit des Modells (aufgrund der Einschränkungen bei der Konstruktion gekrümmter Oberflächen) zu einer Abweichung der gemessenen Effizienzkalibrierung von +6 % für diese typische Anwendung führen kann. Dies setzt voraus, dass der Becher bis nahe seiner Kapazität gefüllt ist. Wenn der Becher nur teilweise gefüllt ist kann die beobachtete Abweichung bis zu +15 % betragen. Eine hohe positive Auswirkung im Effizienzmodell kann zu einer Untererfassung der Nuklidaktivität um dieselbe Größe führen.

Diese Studie bietet indikative Informationen über die erwartete Abweichung für nur eine typische Anwendung. Andere ähnliche Quellen der Auswirkung sind abgerundete Ecken von Behältern, sich verjüngende Behälter und andere Objekte wie Zentrierringe, Montageplattformen und Röntgenfilter. Alle diese Objekte können in der ISOCS/LabSOCS-Software leicht modelliert werden.

Nuklid (Energie)	Effizienz (konkave Basis)	Effizienz (flache Basis)	Effizienzverhältnis
Am-241 (60 keV)	0,00531	0,00553	1,04
Cs-137 (662 keV)	0,00141	0,00149	1,06
Co-60 (1332 keV)	0,000816	0,000864	1,06

Überprüfung der physikalischen Eigenschaften

Manchmal ist es bei einer Probenmessung nicht möglich, eine oder mehrere der physikalischen Eigenschaften der Probe genau zu messen (z. B. die Materialzusammensetzung oder Dichte der Probenmatrix oder aller vorhandenen Absorber). Das Genie™ 2000-Softwarepaket enthält ein sehr nützliches Werkzeug, den Linienaktivitäts-Konsistenz-Evaluator (LACE), der zur Bestimmung der optimalen Werte für unbekannte Parameter verwendet werden kann.

LACE nutzt eine der grundlegenden Regeln der quantitativen Gammaspektroskopie: Dass alle Linien innerhalb eines Nuklids die gleiche Aktivität haben müssen. Nachdem die Nuklidaktivitätsergebnisse berechnet wurden, stellt LACE die Aktivitäten als Funktion der Linienenergie dar. Diese Ergebnisse werden entweder auf die mittlere Aktivität oder eine Schlüssellinienaktivität normiert. Der Gradient der resultierenden Grafik sollte nahe bei Null sein, da die Aktivität unabhängig von der Linienenergie sein sollte. Der Gradient kann nützliche Informationen liefern, die in das Modell zurückgekoppelt werden können, um die Genauigkeit der Effizienzkalibrierung zu verbessern. Beachten Sie, dass Ausreißer-Datenpunkte Interferenzen oder andere Peak-Anpassungsprobleme anzeigen können.

Abbildung 4 zeigt drei LACE-Diagramme, die drei verschiedene Messungen darstellen. Jede Messung verwendete ein LabSOCS-Modell mit einer anderen angenommenen Probenmatrixdichte (0,575, 1,15 und 2,3 g/cm³). In diesem Fall beträgt die optimale Dichte 1,15 g/cm³. Positive Gradienten zeigen an, dass die angenommene Probenmatrixdichte zu niedrig ist. Umgekehrt zeigen negative Gradienten eine hohe angenommene Dichte an. Die Auswahl der optimalen Werte für die physikalischen Eigenschaften der Probe entfernt die Messabweichung bei 5–10 %.

Der ISOCS-Unsicherheits-Schätzer (IUE)

Dies ist eine leistungsstarke Anwendung, die es dem Benutzer ermöglicht, die Auswirkungen der probabilistischen Variation eines oder mehrerer der physikalischen Parameter einer Geometrie zu untersuchen. Zuvor wurde dies durch Generierung mehrerer Modelle mit den physikalischen Parametern auf verschiedene Werte eingestellt; die IUE bietet eine schnellere und einfachere automatisierte Methode. Die IUE ermöglicht eine Variation des oder der Eingangsparameter in einem definierten Bereich. Das Werkzeug variiert diese Parameter gleichzeitig (durch iterative Erstellung und Analyse mehrerer Modelle auf der Grundlage des Standardeingabemodells).

Betrachten Sie beispielsweise eine Trommel, die teilweise mit Abfallmaterial gefüllt ist. Die genaue Füllhöhe ist nicht bekannt, aber Sie können diesen Parameter binden (beispielsweise auf der Grundlage der gemessenen Trommelmasse und des Volumens). Mit der IUE können Sie den Bereich der Gesamtaktivität auf der Grundlage des Bereichs der Füllhöhe bestimmen. IUE erleichtert automatisierte Kalibrierungen von Multi-Detektor-, Scan- und rotierenden Probengeometrien. Es ermöglicht auch die Simulation mehrerer Hotspots mit zufälliger Größe und Position im Behälter, um die Auswirkungen von Unsicherheiten in der Quellenverteilung zu untersuchen.

Die IUE kann in zwei Modi betrieben werden:

Zur Schätzung der Gesamtmessunsicherheit (TMU) – zur Erzeugung einer mittleren Effizienzkalibrierung mit Unsicherheiten an jedem Kalibrierpunkt. Dies bietet eine robuste TMU, bei der einer oder mehrere der physikalischen Probenparameter nicht gut bekannt oder variabel sind.
Zur Durchführung von Empfindlichkeitsanalysen – in diesem Modus ist die IUE ein hervorragendes Messplanungswerkzeug. Es ermöglicht dem Benutzer, die Auswirkungen des systematischen Fehlers im Probengeometriemodell auf die TMU einfach zu bestimmen.

Abbildung 4:
LACE-Ergebnisse für drei verschiedene angenommene Matrixeffizienzen für die Messung von Eu-152.
Die Linienaktivität wird auf die Schlüssellinienaktivität normiert, in diesem Fall auf die 344-keV-Linie.

ISOCS/LabSOCS-Effizienzkorrekturen auf die Laufzeit

Die Gammaspektroskopiesoftware bietet ein äußerst nützliches Werkzeug, das bei der Arbeit von Laboren Flexibilität bietet. Traditionell war es notwendig, vor den Probenmessungen einen begrenzten Satz von Kalibrierungen zu generieren. Dann wird die teure und zeitaufwendige Probenvorbereitungszeit verwendet, um sicherzustellen, dass die Messproben mit den generierten Kalibrierungen kompatibel sind (siehe linke Seite der Abbildung 5).

Die Genie 2000-Software bietet eine flexible und wertvolle Alternative, bei der die ISOCS/LabSOCS-Effizienzkalibrierung zum Zeitpunkt der Analyse generiert und angewendet wird. Dieser „In-Line“-Ansatz wird in der rechten Seite der Abbildung 5 dargestellt. In dieser Methode kann jede Probenmenge in den Behälter eingegeben werden und der Bediener wird zum Zeitpunkt der Messung nach der Eingabe der variablen Menge (z. B. Füllhöhe, Masse oder Volumen) gefragt. Die Schlüsselparameter, die zum Zeitpunkt der Messung abgefragt werden, werden bei der Einrichtung der Analysesequenz in der Genie 2000-Software definiert.

Dies bedeutet, dass Ihr Betrieb nicht durch die Fixierung der Probenmenge in der Vorbereitungsstufe eingeschränkt wird. Stattdessen kann die Menge variieren und der Wert wird probenweise eingegeben, wenn die Software dies zur Messzeit abfragt. Dies kann wertvolle Flexibilität bieten, die zu einer verbesserten Produktivität führen kann.

Beachten Sie, dass wenn einer der Probenparameter nicht gut bekannt ist (z. B. die Dichte für das Beispiel in Abbildung 4), dieses Werkzeug zur schnellen Durchführung mehrerer Messungen mit unterschiedlichen Parameterwerten verwendet werden kann. Jede Messung kann eine LACE-Zeichnung erzeugen; diese Zeichnungen können untersucht werden, um den optimalen Wert des Parameters zu definieren (wie im vorherigen Abschnitt diskutiert) und so die Messabweichung entfernen.

Abbildung 5:
Darstellung der In-Line-LabSOCS-Effizienzkalibrierungsmethode

Validierung und Verifizierung

Der mathematische ISOCS/LabSOCS-Kalibrierungsprozess wurde mit dem Ziel der vollständigen Rückverfolgbarkeit und Auditbarkeit entwickelt. In dieser Hinsicht bietet die ISOCS/LabSOCS-Software erhebliche Vorteile gegenüber alternativen Paketen und zudem die Sicherheit, die an Auditoren und andere Stakeholder weitergegeben werden kann. Dieser Abschnitt liefert den Beweis für die Robustheit des Prozesses.

Detektorcharakterisierung

Die früher in dieser Mitteilung beschriebenen Messungen werden mit NIST-rückverfolgbaren Standards der zertifizierten Aktivität durchgeführt. Ein Detektorcharakterisierungsbericht wird mit dem charakterisierten Detektor geliefert, der in QA-Datensätze integriert werden kann. Dies liefert die folgenden Informationen:

Vollständige Details dazu, wie die Detektorcharakterisierung durchgeführt wurde
Ergebnisse des Benchmarkings der Detektorcharakterisierung mit der Messung von rückverfolgbaren Am-241-, Eu-152- und Cs-137-Standards an verschiedenen Orten um den Detektor herum Dies bietet unterstützende Nachweise für die in der ISOCS/LabSOCS-Software verwendeten systematischen Unsicherheitswerte
Kalibrierungszertifikate für die rückverfolgbaren Standards der Charakterisierung

Während des Charakterisierungsprozesses wird mit einer Prüfquelle eine Reihe von Messungen durchgeführt. Diese Quelle enthält Eu-155 (mit Emissionen bei 86,5 keV und 105,3 keV) und Na-22 (511 keV und 1275 keV) mit Aktivitäten von jeweils etwa 37 kBq (oder 1 µCi). Die Quelle ist dauerhaft an einem Halter/einer Vorrichtung angebracht, wird mit dem Detektor geliefert und spielt eine wichtige Rolle im QA/QC-Programm im verwendeten Labor. Die Quellenvorrichtung gewährleistet, dass die Geometrie für die QA/QC-Messungen mit der Werksmessung identisch ist. Wenn diese Quelle im Ziellabor gemessen wird, bietet sie eine kontinuierliche, ununterbrochene Kette, die zur Übertragung der Rückverfolgbarkeit vom Zeitpunkt der Charakterisierung in unserer Detektorfabrik bis zum Zeitpunkt der Verwendung erforderlich ist. Dies ist ein erheblicher Vorteil beim Nachweis der Rückverfolgbarkeit der Effizienzkalibrierungsergebnisse.

Als empfohlene Option bieten wir ein zusätzliches ISOCS/LabSOCS-Verifizierungspaket an, das zusätzliche rückverfolgbare Referenzmessungen mit dem charakterisierten Detektor und einigen Standardgeometrien bietet (ein Glasfaserfilterpapier, ein 20-cm³-Acrylzylinder mit einer festen Harzmatrix, ein 400-ml-Polypropylen-Behälter mit einer festen Harzmatrix und ein 2,8-Liter-Marinelli-Becher mit einer festen Harzmatrix). Dies bietet ein weiteres Benchmarking des charakterisierten Detektors für diese typischen Laborgeometrien. Es wird ein Detektorverifizierungsbericht zur Integration in QA-Datensätze bereitgestellt. Dieser enthält das Folgende:

Vollständige Details dazu, wie der Verifizierungsprozess durchgeführt wurde
Ergebnisse des Benchmarkings der Detektorcharakterisierung mit rückverfolgbaren Standards, einschließlich eines breiten Spektrums von Kernen, die einen Energiebereich von 60 keV bis 1836 keV abdecken (Am-241, Cd-109, Co-57, Ce-139, Sn-113, Cs-137, Mn-54, Y-88, Co-60 und Zn-65) im oben beschriebenen Bereich der Laborprobengeometrien. Diese Ergebnisse validieren die statistischen Unsicherheiten, die von der LabSOCS-Software bei der Berechnung von Nuklidaktivitäten verwendet werden. Gammastrahlen-Emissionen von Nukliden, die für echte Koinzidenzverluste anfällig sind (Ce-139, Y-88, Co-60) werden für diese Effekte mit dem patentierten Canberra™-Kaskaden-Summenkorrekturalgorithmus korrigiert
Kalibrierungszertifikate für die rückverfolgbaren Standards zur Verifizierung

ISOCS-/ LabSOCS-Validierungs- und Verifizierungsdokument

Dieses Standarddokument wird mit der Software geliefert. Es dient zur Validierung der Software über eine Vielzahl von Geometrien und Detektortypen hinweg und zeichnet sich durch über 100 Referenzvergleiche aus. Dieses detaillierte Dokument ermöglicht es dem Benutzer, nach der Geometrie zu suchen, die die engste Übereinstimmung mit seinem Messszenario bietet und die Benchmark-Ergebnisse zu überprüfen, um die systematische Unsicherheit zu validieren, die von der Software angewendet wird.

Zusätzlich zu den obigen Validierungs- und Verifizierungsnachweisen gibt es eine Fülle von Anwendungshinweisen und Konferenzpapieren, die die Verwendung von ISOCS- und LabSOCS-Software detailliert beschreiben. Dieses Werk bietet bewährte Daten für eine breite Palette von Anwendungen, die durch die reale Erfahrung mit diesem Werkzeug zusätzliche Sicherheit bieten. Am Ende dieses Anwendungshinweises wird eine vollständige Bibliographie bereitgestellt.

Zusammenfassung

Die ISOCS/LabSOCS-Software bietet erhebliche Vorteile in Bezug auf die Genauigkeit des Effizienzkalibrierungsprozesses. Diese werden unten zusammengefasst:

Die Werkscharakterisierung entfernt die Messabweichung in Verbindung mit der Unsicherheit in den Abmessungen des Detektorkristalls – die typische Abweichung beträgt etwa 10 % und steigt für die niedrigsten Energien (< 60 keV) auf über 15 %. Dies kann verschärft werden, wenn die Software- und Detektoranbieter nicht dasselbe Unternehmen sind
Robuste, benchmarkte Geometrievorlagen minimieren den Umfang der Geometriemodellierungsfehler
Es wird ein hohes Maß an Flexibilität bereitgestellt, um eine hervorragende Replikation der Probengeometrie zu ermöglichen. Andere Lösungen erzwingen Kompromisse im Modell, die eine Näherung gekrümmter Oberflächen enthalten. Es wurde gezeigt, dass dies für eine Umgebungszählanwendung zu einer typischen Messabweichung von etwa 6 % für eine große Wasserprobe führt (und es wird erwartet, dass dies für kleinere Proben bis zu 15 % sein wird).
Bei der Verwendung in Verbindung mit der Genie 2000-LACE-Funktion können schlecht bekannte physikalische Parameter leicht optimiert und validiert werden. Dies entfernt die Abweichung im Zusammenhang mit den Unterschieden zwischen dem Modell und den physikalischen Eigenschaften der Probe

Es sollte beachtet werden, dass systematische Abweichungen, die mit der Detektor- und Probengeometriespezifikation verbunden sind, additiv sind. Basierend auf den Studien in dieser Anmerkung kann die Verwendung der ISOCS/LabSOCS-Software daher im Vergleich zu anderen mathematischen Kalibrierungspaketen zu einer Entfernung der Messabweichung bei 20 % oder mehr führen. Die Alternativlösungen können eine Untererfassung der Nuklidaktivitätsergebnisse auf dieser Ebene verursachen.

Wir haben Laufzeit-Effizienzkorrekturen und den ISOCS-Unsicherheits-Evaluator eingeführt. Dies sind wichtige Werkzeuge, die die Messplanung unterstützen, die Produktivität verbessern, Zeit und Geld sparen und die Robustheit Ihrer Messergebnisse verbessern können.

Der detaillierte Verifizierungs- und Validierungsprozess wurde präsentiert. Dies bietet eine Rechtfertigung des Effizienzkalibrierungsprozesses und der zugehörigen systematischen Unsicherheit, die auf die Messergebnisse angewendet wird. Die umfassende Bibliographie technischer Papiere, die die ISOCS/LabSOCS-Anwendung beschreiben, zeigt, wie weit diese Technik in der Praxis übernommen wurde.

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