FRAM钚和铀同位素分析

ORTEC FRAM Advanced Isotopic Ratio Analysis Software for HPGe and CdTe Detector Gamma-Ray Radiation Spectra
  • FRAM分析Pu和一系列包含Pu、Am、U和其他核素(包括242Pu)的异质样品
  • 使用单个HPGe或CdTe辐射探测器进行操作
  • 无需校准标准
  • 适用于屏蔽样品
  • 可从所提供的大量样品/几何条件中进行选择或添加更多类型
  • 同位素分数的衰变校正
  • 与以前的版本相比有明显增强

FRAM分析由锗辐射探测器测得的含钚、铀或混合物质的伽马射线能谱,并量化钚或铀同位素、241Am和其他超铀同位素(包括混合铀 - 钚氧化物中的铀)的分布,这些同位素为谱提供了可测量的伽马射线。这些也可以相对于钚来进行量化。FRAM分析仅含铀物质的谱,并量化铀同位素分布。这些测量可在任意大小、几何形状和物理和化学组成的样品上进行。
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    HPGe伽玛射线光谱的高级同位素丰度分析软件
    • 分析Pu和包含Pu,Am,U和其他核素的各种异质样品,包括 242 Pu。
    • 使用单个HPGe探测器进行操作,包括ORTEC Detective&trans-SPEC功能的家庭。
    • 无需校准标准源。
    • 使用屏蔽样体。
    • 从大量提供的样本/几何条件中进行选择,或添加更多类型。
    • 未知特征样本的自动分析功能。
    • 命令行操作模式允许轻松合并到其他应用程序中。
    • Windows 64位和32位兼容。
    • 与以前版本相比有显着改进。

    自20世纪80年代中期以来,FRAM代码一直在洛斯阿拉莫斯国家实验室进行演化。它分析了使用锗探测器,含有钚或铀或两者的物品获取的伽马射线光谱,并量化了钚或铀同位素的分布。 241 Am和其他超铀同位素(包括混合铀 - 钚氧化物中的铀)也能为光谱提供可测量的伽马射线,也可以相对于钚进行量化。

    它还分析了仅含有铀的物质的光谱,并可以量化铀同位素分布。可以对任何尺寸,几何形状和物理和化学组成的样品进行这些测量。

    易于使用的Windows用户界面
    ORTEC FRAM是ORTEC CONNECTIONS系列产品的成员。它在ORTEC CONNECTIONS谱架构内运行,为MCA硬件的选择提供了更大的灵活性,包括最新的 DSPEC 50和DSPEC 502 数字化谱仪和完全集成的谱仪,如Detective, trans-SPEC和IDM系列

    高度图形化的FRAM用户界面符合最新的Windows惯例,易于使用。版本5.1具有新外观,为简单起见,它为所有数据显示提供单一界面。单个对话栏控制谱和结果显示的所有方面,使用户无需离开FRAM主窗口即可轻松验证数据或分析的质量。

    FRAM为ORTEC CONNECTIONS支持的所有MCA硬件提供采集控制。 ORTEC MAESTRO MCA软件程序在使用前用于硬件系统设置,可以从PC中删除保护MCB免受更改。

    FRAM分析能力

    样品类型
    FRAM的多功能性及其分析各种样品的能力源于其对通用分析算法的依赖。指导分析所需的特定信息被编码为一组参数并存储在数据库中。该信息包括待检查的区域和峰,分析中使用的同位素,以及对谱进行多种诊断测试的特殊信息。对于具有良好特征的“常规”分析进行分析样本,单个分析参数集可以很容易地构建;对于不太熟知的样本,提供了一种自动模式,其中以自动方式迭代地确定最佳样本参数集。

    分析方法
    FRAM分析来自钚或铀γ射线谱的峰。该谱包含来自钚同位素 238 Pu至 241 Pu, 241 Am的峰,以及通常其他同位素如 235 U或 237 Np。 FRAM结合这些信息产生同位素比率,与样本大小,形状,物理和化学成分,测量几何形状和容器特征无关。仅使用谱数据和已知的基本核常数获得结果。不需要使用标准进行校准。

    Peak Area Determination
    FRAM使用响应函数方法确定所有峰面积,在低能量侧拟合具有单指数的高斯,以模拟伽马射线峰形并使用洛伦兹模型对X射线峰进行建模。

    相对效率
    FRAM对每种同位素使用单独的效率曲线。这使得它可以测量高温化学残留物的比功率,其偏差可以从不使用多个效率曲线的分析中减少多达十倍。

    FRAM的多重效率特征也可用于其他异构样本。样品的物理和化学特性可能不均匀或甚至不为人所知。物品可能含有固体和粉末的混合物,只要钚在同位素上是均匀的,就没有任何不良影响。提供了物理和经验效率模型。

    同位素分析  
    使用的方法是找到一组线性方程的最小二乘解,包括峰面积,相对效率和同位素作为未知数。该方法允许在分析中使用多个峰值,从而提高测量精度。

    Analysis Parameters Database
    分析参数数据库在FRAM的功能和灵活性方面非常重要。这些参数集分为五类:峰值拟合参数,要搜索的伽马射线峰值,要搜索的能量区域,要使用的同位素和特殊应用常数。可以轻松容纳多个参数集。

    自动分析功能
    FRAM中的自动分析功能允许根据当前结果自动重新分析谱,并更改参数。自动分析可以从任何参数集开始,并在所有能量范围内与钚和铀一起使用。用户可以自由编程分析(通过参数集中的应用程序常量)来确定材料的属性,例如:屏蔽,MOX,钚燃耗,铀浓缩,干扰同位素或异质。例如,在对钚谱的中能区(120– 500 keV)进行分析后,它可以检查较低能量(~100 keV)和较高能量(~700 keV)区域,看看这些区域是否更多有利。

    钚或铀分析
    可以为铀(仅)谱设置参数集。在这种情况下,计算不同的同位素丰度,并且总结的格式不同。

    估算 242Pu
    242 Pu的估算是通过使用具有用户指定参数的工业标准公式的相关模型完成的。它们的值可以存储在用于分析的任何一个参数集中。该模型适用于大多数常用的相关性 242Pu.

    同位素分数的衰变校正
    对于至少5年的样品, 241 Pu的14。35年半衰期可导致 242 Pu部分发生显着变化,如果没有计算,可导致 239 Pu分数中4%左右(相对)误差。

    FRAM可以衰减校正Pu和Am的同位素组分。

    应用程序常量中的新命令选项
    可以使用参数集的“应用程序常量”部分中的内置命令打开或关闭FRAM中的许多新更改。
    • 校正100 keV区域的峰值,
    • 系统性不确定性,
    • 总和峰值修正选项,
    • 改进了 236 U相关选项,
    • 迭代次数。

    新的命令行操作模式
    命令行操作模式适用于希望将FRAM合并到自己的应用程序中的用户。此模式允许用户为FRAM分析引擎创建一个非常简单的界面。

    新的测量 - 比较选项
    此新选项允许用户直接将分析结果与经衰减校正的声明值进行比较。测量值和声明值之间的差异用测量值和声明值的标准偏差表示。

    分析改进

    FRAM的5.1和5.2版包含许多分析改进:
    • Pu 100-keV区域分析,
    • U 100-keV区域分析,
    • 规定在产出结果中纳入系统不确定性,
    • 最大通道范围扩展至32k通道,
    • 物理模型效率的最大能量范围扩展到~10 MeV,
    • 改进能量校准峰值搜索,
    • 改进 236 U相关,
    • 相对效率点和拟合的误差线和误差带,
    • 交互式实时参数编辑,
    • 改善了与多种谱的商业格式的兼容性,
    • Excel兼容的结果文件,用于多谱分析和比较,
    • 改进了参数集版本控制,
    • 填充和谱线显示模式。
    • 广泛的自动分析。
    • 仅限V5.2:
      • 改进了参数集。
      • 改进不确定性计算。
      • 改进了多种效率曲线的处理。
      • 对命令行模式操作的改进。

    锗探测器要求
    FRAM可以使用单个平面或单个同轴检测器进行完整的同位素分析。能够使用单个HPGe探测器进行操作的好处显而易见:成本,空间,便利性,易用性和可靠性。与“传统”一起使用时单平面探测器,经常(但不总是)使用它来收集和分析120和420 keV范围内的数据。

    与同轴探测器一起使用的最常见能量范围是0 - 1024 keV。在这种广泛的数据范围内可以使用各种分析模式。如果120KeV - 200 keV 范围可用,FRAM将在120KeV - 450 keV的范围内进行最佳分析。如果这是不可能的(例如,如果样品被屏蔽或在厚壁容器中),FRAM仍然可以仅使用来自单个同轴检测器的200keV以上的伽马射线获得完整的分析。

    探测器的最佳选择取决于预期遇到的应用。如果所有测量的物品都是未屏蔽的或者是“薄壁的”,那么平面探测器通常是所选择的探测器。如果遇到屏蔽容器,厚壁容器或所有容器类型的混合物,则单个同轴检测器是最佳的。强烈建议使用ORTEC Safeguards系列HPGe探测器。

    在许多应用中,ORTEC Detective和trans-SPEC便携式谱仪已被证明非常有效。 FRAM软件包括ORTEC Detective的启动分析参数集。

    密码保护和安全
    FRAM中的访问控制系统存储用户,其密码和授予他们的访问权限的列表。 “编辑”菜单中列出的三个项目受此机制保护:“参数”选项,“常规默认值”选项和“用户列表”。当所有这些选项都在运行时,将要求用户提供名称和密码。如果安全检查失败,控制权将返回主菜单。

    输出显示和列表
    可以在FRAM对话栏中选择三个级别的输出显示(短结果,中间结果和长结果),并在FRAM窗口中显示所有分析结果。每次分析后,短结果的屏幕副本将自动发送到监视器。

    先决条件
    作为CONNECTIONS系列成员,FRAM-BW可在任何支持CONNECTIONS兼容硬件的系统上正常运行。该软件在所有当前支持的Windows操作系统下运行。 Windows 7 64位硬件兼容性适用于所有使用USB和TCP / IP连接的ORTEC仪器。 Windows 7和XP 32位操作系统也支持这些仪器以及其他传统硬件。
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    型号

    描述

    FRAM-BW

    5.2版γ射线同位素分析软件。包括MAESTRO MCA仿真软件。

    FRAM-GW

    FRAM-BW的文档

    FRAM-UW

    FRAM-BW的更新