LDM-1 [modalità compatibilità] - Radioprotezione - Eventi e... · industriali • Maggio 2007:...

Presentazione del nuovo sistema di

spettrometria gamma HpGe integrato

LDM-1 ORTEC®

Vittorio Moroni Ametek srl

Vulcano, 23 24 maggio 2013

La storia di Ortec nel campo dei sistemi con rivelatori al

germanio iperpuro raffreddati elettricamente con sistemi

miniaturizzati

• Gennaio 2004 : Introduzione di Detective, primo RID con HPGe raffreddato elettricamente a batterie

• Giugno 2004: Introduzione di detective-ex con rivelatore He-3 per neutroni

• Febbraio 2006: Introduzione di Detective-100, con rivelatore al Germanio 40% di efficienza

• Aprile 2006: Introduzione di Detective-100-ex

• Febbraio 2007: GPS integrato nei sistemi Detective

• Febbraio 2007: Introduzione di IDM , sistema per applicazioni industriali

• Maggio 2007: Modo di ricerca SNM

• Gennaio 2008: Introduzione di MicroDetective

La storia di Ortec nel campo dei sistemi con rivelatori al

germanio iperpuro raffreddati elettricamente con sistemi

miniaturizzati

• Gennaio 2009: Introduzione di TRAN-SPEC-DX-100 e Micro-Tran-Spec

• Aprile 2009: Introduzione di Micro Detective HX

• Aprile 2010: Introduzione di Micro-UF6

• Febbraio 2012: Introduzione di DET-200 con rivelatore la germanio raffreddato elettricamente al 50% di efficienza

• Ottobre 2012: Introduzione di IDM-200-P, evoluzione di IDM , ma con batterie

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LDM-1

•Sulla base di questa esperienza, maturata in tutti questi anni di produzione, ORTEC introduce il modello LDM-1, un sistema di spettrometria gamma completo e totalmente integrato, concepito per le analisi di routine nei laboratori di conteggio

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In cosa consiste LDM-1 e perché è stato progettato ?

• Avere un sistema sempre in funzionamento è di importanza critica per un laboratorio di conteggio, e LDM-1 possiede proprio questa caratteristica

• Laboratory Detection Module LDM-1 è uno spettrometro gamma integrato e compatto che elimina completamente l’uso di azoto liquido ed è immune ai problemi legati a cicli temici parziali

• Il raffreddamento elettromeccanico sta diventando sempre più popolare in seguito alle problematiche dovute ai problemi di sicurezza.

• La nuova generazione dei sistemi a raffreddamento di tipo Stirling si sono dimostrati robusti, affidabili e silenziosi.

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Componenti principali di LDM-1

GEM 40% HpGe tipo P

Non contiene setacci molecolariCicli parziali permessi

Elettronica digitale integrata(DSPEC jr 2.0)

Supporto robusto e regolabile in altezza

Alimentazione DCConnessione USB al pc

Batterie integrate 4 ore di autonomiaEstendibile a 18 con batterie esterne

Stirling CoolerAffidabile e a lunga vita

Criostato/Capsula ermeticanon necessita di alcun pompaggio

LDM-1 è una soluzione totalmente integrata

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Supporto di sostegno e dimensioni

Lunghezza Stand78.1cm

Diametro capsula 76 mm

Regolazione altezza:115.4 cm MAX66.5 cm MIN

larghezza16.5 cm

Altezza senza stand64.4 cm

Peso totale 7.2 kg

Compatto e leggero

19.6 cm

14.8 cm

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Posizionamento nel pozzetto in piombo

• Viene posizionato facilmente

in un esistente schermatura

in piombo

• L’altezza è regolata con la

maniglia posta sul retro dello

strumento

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LDM-1La tecnologia della famiglia Detectiveapplicata ad un sistema fisso da laboratorio facilmente trasportabile

Mini cooler Stirling

MCA Elettronica Digitale con filtro di rumore LFR

Utilizzo di Gamma Vision per il controllo del sistema e per

l’analisi quantitativa

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Breve cenno sul Ciclo di Stirling

•Utilizzando le legge ideale dei gas perfetti PV=NRT

si può convertire del calore in movimento o viceversa.

22 April 2010 UT NE401

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Cinematica del motore Stirling


Il movimento dell’albero deve essere accessibile

Riduzione della frizione tra pistone e

parete

Gas interno di lavoro: Idrogeno o Elio

Le parti in movimento necessitano lubrificazione;

lubrificazione e rigenerazione sono separate

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Tecnologia Stirling “senza pistone”


Vantaggi:

• Ermeticamente

sigillato

• Guarnizioni non a

contatto

• Cuscinetti a gas

• Alternatore integrato

• Non necessita

manutenzione

• Non si conoscono

modalità di guasto

Sistema SunPower recentemente acquisito da Ortec

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MCA Digital Signal Processing


1422 April 2010 UT NE401

Il campionamento (step 2) converte

i segnali analogici in numeri

…. 0000, 0000, 01AF, 015C, 011B, 00D7, 00E0, 00A5, 006B, ….

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Perché i sistemi digitali hanno preso il sopravvento?

Sistemi Analogici: Il segnale del preamplificatore viene amplificato e formato da un

amplificatore, soggetto così a variazioni termiche e di altre condizioni

operative

Sistemi Digitali: I segnali del preamplificatore sono “campionati” da un ADC di tipo flash.

I segnali di tipo digitale da sistemi DSP ne risultano molto più “stabili”

I sistemi Digitali offrono infinite combinazioni dei parametri di

formazioni del segnale digitale.

Ciascun singolo rivelatore al germanio iperpuro può operare in modo

da ottenere le migliori prestazioni in termini di risoluzione a qualsiasi

Tasso di conteggio.

Con l’avvento delle più veloci tecnologie DSP, l’analisi della forma

dell’impulso può essere usata per dedurre maggiori informazioni e correggere gli spettri


1622 April 2010 UT NE401

Tipica forma di un filtro digitale DSP

1722 April 2010 UT NE401

Point of second

peak detect

(dead time)

t = 3Rt+2F

t

Valore tipico: 12 µs

Valore tipico: 0.8-1.2 µs

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• Tutti i sistemi digitali hanno la

correzione dell’effetto

balistico• Il tempo di collezione delle cariche dipende

dalla posizione dell’interazione del raggio

gamma nel cristallo

• Il tempo di salita (rise time) varia con il

tempo di collezione

• Il filtro digitale non cattura tutte le cariche

• L’altezza dell’impulso dipende dalla carica

totale catturata


1922 April 2010 UT NE401

LFR Circuito di reiezione delle basse frequenze

• Il rumore elettronico e/o

microfonico peggiora la

risoluzione

• Basse frequenze

significano lungi periodi

rispetto all’ampiezza

dell’impulso

• I filtri analogici assumono

che la linea di zero sia

costante per tutta la

durata dell’impulso

• LFR usa la linea di zero

su entrambi i lati per

determinare l’ampiezza

dell’impulso

La linea di zero varia col tempo

2022 April 2010 UT NE401

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Controllo dei parametri del sistema

mediante Maestro/Gamma Vision


Impostazione guadagno dell’amplificatoreImpostazione Linea di zero (baseline)

Impostazioni parametriOnda trapezoidale

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Il filtro alle basse frequenzeDeve essere sempre attivato

Impostazioni ADC

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Impostazione e abilitazionedello stabilizzatore di spettro

Impostazioni Alta Tensione

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� SOH OK o ERR� Indicazione rateo di dose

� Temperatura del rivelatore OK o ERR� Valore di tensione delle batterie

� Autonomia delle batterie� Temperatura interna del cooler OK o ERR� Valore di tensione applicata al cristallo� Valore di tensione di lavoro del cooler

Stato di salute del sistemaVengono monitorati

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LDM-1

Caratteristiche principali�Rivelatore HpGe coassiale tipo “P”

65mm (d) x 50mm (s) �Efficienza relativa: ≥40% (ANSI / IEEE 325-1996)

�Range energetico: 40 keV – 7 MeV�Risoluzione @ 122 KeV: ≤ 1500 eV�Risoluzione @1332 KeV: ≤ 2.3 KeV�Forma del picco FWTM/FWHM: ≤ 1.95


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• Cooler di raffreddamento miniaturizzato funzionante

con ciclo termodinamico di Stirling, con bassissimo

rumore acustico

• Tempo di raffreddamento: < 12 ore a 25 °C

• Guadagno di conversione ADC :512- 16K canali

• Guadagno: 1,2,4,8,16,32 Fine: 0.45-1

• Correzione tempo morto: Metodo di Gedcke-Hale

• Accuratezza sul tempo morto: ± 3% da 0 a 50 Kcps

• Non linearità integrale: ± 0.025% su tutto lo spettro

• No linearità differenziale: ± 1%

• Stabilizzatore di spettro e rateometro integrati

• Alimentazione a basse tensioni 10-17V dc con

limitato carico di potenza richiesta (<30 watt)22 April 2010 UT NE401

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• Impostazione soglie ULD e LLD via software

• Regolazione automatica della linea di zero (Baseline

Restorer) e del «Pole-zero»

• Set di batterie ricaricabili, che consente un’autonomia

di funzionamento di circa quattro ore in caso di black-

out della rete elettrica

• Set di batterie esterne che consente l’utilizzo del

sistema fino 18 ore senza alimentazione

• Non è quindi più necessario un UPS

• Comunicazione con PC tramite USB 2.0

• Temperatura di funzionamento: 0-30 °C

• Umidità: < 90% a 30 °C senza condensa


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Gamma Vision Angle

Si utilizzano standard di calibrazione Si utilizza una standard unico (puntiforme)

differenti per le geometrie di riferimento la curva in effcienza è corretta in

geometria e densità e importata in GV


Software di analisi quantitativa

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• Controllo e gestione dell’hardware connesso fino a 16 linee di rivelatori

• Compatibilità con ISO/DIS 11929-1997

• I sistemi possono essere controllati da tutti i pc presenti in una rete locale

• Calibrazione in energia ed in efficienza manule o automatica

• Editore di librerie (interne o in formato Access)

• Importazione di spettri di altro formato

• Personalizzazione dei reports

• Calcolo dell’MDA basato sui metodi più usati (Currie, RISO, NUREG 4.16, EDF,ecc)

• Programma di QA

• Diversi motori di analisi (WAN, GAM, NPP, ENV,ROI)

• Deconvoluzione fino a 256 componenti

• Metodo “Directed fit” per picchi a bassa statistica

• Visualizzazione grafica dei risultati di analisi

• Analisi interattiva

• Correzioni• Decadimento• Effetto somma (TCC)• Sottrazione dei picchi presenti nel fondo (PBC)• Sottrazione per picchi interferenti• Attenuazione (interna/esterna)


Gamma Vision

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• Algoritmi sviluppati da professori universitari del Montenegro a partire dagli anni ’90

• Dati in ingresso:• Calibrazione in efficienza con sorgente mista puntiforme (GV)• Parametri geometrici del rivelatore• Inserimento dei parametri geometrici e strutturali (densità)

della geometria di misura (Marinelli, fiala, filtro, ecc.)

• Creazione della nuova curva di calibrazione in efficienza corretta

• Esportazione ed integrazione in un nuovo file di calibrazione

in Gamma Vision

• Utilizzo del nuovo file di calibrazione per analisi quantitative

in Gamma Vision senza la necessità dello standard

di calibrazione relativo alla geometria di misura

• Incertezza associata: circa il 5%


Angle

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Campi di applicazione di LDM-1:

� Laboratori di conteggio ambientale (Arpa, ISPRA, VVF

Ricerca, Fisica Sanitaria)

� Laboratori di conteggi commerciali

� Laboratori di conteggio per radiofarmaci

� Laboratori di conteggio su mezzi mobili

� Qualsiasi postazione dove il reperimento dell’azoto è

complicato

� Laboratori o stazioni remote con una rete di alimentazione

instabile

Quando LDM-1 diventa attrattivo:� Il vecchio rivelatore deve essere sostituito

� L’analizzatore multicanale deve essere aggiornato

� Il laboratorio ha una rete elettrica instabile

� Questioni di sicurezza per l’utilizzo di Azoto Liquido

� Riduzioni dei costi legati all’uso di azoto

� Si deve partire con un nuovo laboratorio; un sistema

integrato facilita l’apprendimento

� Evidenti vantaggi per i laboratori mobili e/o portatili


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DOMANDE???

GRAZIE PER L’ATTENZIONE


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