Комплекс рентгеновских измерительных систем

ОКП

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор физической оптики» ___________________ “____” __________ 2011 г.

КОМПЛЕКС

РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
для аналитических исследований образцов методами рефлектометрии, рефрактометрии, дифракции

малоуглового рассеяния

 

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

РЭ 4276-010011

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Описание и работа прибора 3

Назначение прибора 3

Технические характеристики 4

Состав прибора 4

Устройство и работа 5

Техника безопасности при работе на приборе 6

Система блокировок и сигнализации 9

Маркировка 9

Упаковка 10

Описание и работа составных частей 10

Использование по назначению 12

Эксплуатационные ограничения 12

Подготовка прибора к работе 12

Порядок включения, работы на приборе и выключения 12

Возможные неисправности в процессе работы

и методы их устранения 13

Действия в экстремальных ситуациях 13

Техническое обслуживание и ремонт прибора «РИКОР» 13

Сведения об утилизации 14

«Руководство по эксплуатации» прибора «РИКОР» предназначено для ознакомления с порядком работы на этом приборе, описания требований к обслуживающему персоналу и изложения правил техники безопасности при работе на установке.

Описание и работа прибора

Назначение прибора

Прибор “Комплекс рентгеновских измерительных систем «РИКОР ” выполняет следующие функции

1.  Измерение рентгеновских рефлектограмм образцов со сверхгладкими поверхностями – основная функция.

2.  Измерение рентгеновских рефрактограмм.

3.  Измерение рентгеновских дифрактограмм.

4.  Измерение диаграмм малоуглового рассеяния рентгеновского излучения.

Прибор может применяться в следующих областях:

1.  Электронная промышленность

2.  Оптическая промышленность

3.  Нанотехнологии

4.  Исследовательские лаборатории.

Общие габаритные размеры прибора «РИКОР» : 1230 мм х 980 мм х 1240 мм (длина х ширина х высота).

Масса прибора «РИКОР» не более 130 кг.

Прибор состоит из двух отсеков. В отсеке, расположенном на рабочем столе, находится измерительный комплекс прибора. В отсеке, расположенном под рабочим столом, находятся блок управления гониометром, ВИП, блок системы замкнутого водяного охлаждения, блоки системы блокировок и сигнализации. Отдельно находится стол оператора с управляющим компьютером и блоком электроники.

Питание прибора «РИКОР» осуществляется от однофазной сети переменного тока с частотой (50 ±1) Гц, напряжением 220 В с допускаемым отклонением ±5 % от номинального значения.

Потребляемая мощность при номинальном напряжении не превышает 1500 Вт.

Диапазон температуры окружающего воздуха от +120С до 300С в нормальных климатических условиях.

Технические характеристики

1.  Гониометрическое устройство прибора «РИКОР» обеспечивает возможность рентгенографирования в диапазоне углов дифракции 2Θ от -200 до 1100.

2.  Гониометрическое устройство обеспечивает наименьший угловой шаг сканирования: 0,00020 по осям Θ и 2Θ.

3.  Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения угловых положений дифракционных пиков должны быть не более ±0,010. Средняя квадратическая погрешность определения угловых положений дифракционных пиков должна быть не более 0,010.

4.  Наибольшая мощность рентгеновского высоковольтного источника 300 Вт.

5.  Диапазон регулирования анодного напряжения рентгеновской трубки от 10 кВ до 45 кВ с шагом 0.1 кВ.

6.  Диапазон регулирования анодного тока рентгеновской трубки от 0,5 мА до 10 мА с шагом 0.1 мА.

7.  Размер видимого фокуса рентгеновской трубки 0,02 х 8 мм при использовании трубки БСВ-21.

8.  Расстояние фокус – коллимационная щель - 200 мм;

9.  Расстояние фокус – ось гониометра – мм.

10.  Расстояние ось гониометра – приемная щель – 150-300 мм.

11.  Ширины коллимационных щелей –50 мкм, 100 мкм, 200 мкм, 350 мкм, 500 мкм, 1 мм.

12.  Наибольший допустимый диаметр образца 200 мм.

13.  Время прогрева установки 15 мин.

14.  Допустимая продолжительность непрерывной работы прибора «РИКОР» в номинальном режиме не менее 8 часов, не считая времени прогрева 15 мин.

Состав прибора:

1.  Гониометр, который имеет вращение относительно осей w ( Q ) и 2Q.

2.  Рентгеновский излучатель с электромагнитной подвижкой затвора.

3.  Высоковольтный источник питания рентгеновской трубки (ВИП).

4.  Полупрозрачный и массивный пирографитовые монохроматоры.

5.  Система регистрации из двух сцинтилляционных детекторов.

6.  Коллимационная система.

7.  Система блокировок и сигнализации.

8.  Система замкнутого водяного охлаждения.

9.  Блок электроники.

10.  Приставка для измерения малоуглового рассеяния

11.  Моторизованные подвижки..

12.  ЗИП.

Конструкция прибора принципиально отличается от предшествующих модификаций

и взаимозаменяемых частей не имеется.

Устройство и работа.

Прибор работает в следующих режимах измерений:

1.  Рефлектометрия.

2.  Рефрактометрия.

3.  Дифрактометрия.

4.  Измерение малоуглового рассеяния рентгеновского излучения.

«РИКОР» изготовлен по запатентованной рентгенооптической схеме. Прибор впервые позволяет проводить одновременно за одно сканирование измерения на двух длинах волн.

Более подробно принцип работы и примеры применения установки «РИКОР» приведен в приложении «Технический описание и примеры применения» комплекса рентгеновских измерительных систем «РИКОР».

Техника безопасности при работе на приборе

1. Требования безопасности.

1.1. Виды и источники опасности.

Прибор «РИКОР» может представлять опасность как источник ионизирующего излучения, а также как источник высокого напряжения. По степени радиационной опасности он относится ко второй группе. По электробезопасности он относится к приборам, в которых имеется напряжение свыше 1000 В.

Источником рентгеновского излучения в приборе «РИКОР» является рентгеновская трубка. Источниками опасности по высокому напряжению является рентгеновская трубка, блок питания рентгеновской трубки и детекторов, соединяющие их кабели. (U=45 кВ I= 10 мА).

1.2. Прибор «РИКОР» должен быть снабжен знаком высокого электрического напряжения и знаком радиационной опасности по ГОСТ 17925, расположенными на кожухе рентгеновской трубки.

1.3. Конструкция прибора «РИКОР» должна обеспечивать защиту обслуживающего персонала при соблюдении требований, установленных "Основными санитарными правилами обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99)", "Нормами радиационной безопасности (НРБ-99)", «Санитарными правилами работы с источниками низкоэнергетического рентгеновского излучения СП 5170» и "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" (ПТЭ и ПТБ).

1.  Требования к конструкции прибора «РИКОР»

1.1.  Конструкция прибора «РИКОР» должна обеспечивать снижение мощности эквивалентной дозы ионизирующего излучения в рабочем положении прибора «РИКОР» в любой точке на расстоянии 0,1 м от поверхности конструктивной защиты до значений, не превышающих 3,0 мкЗв/ч.

1.2.  Конструкция прибора «РИКОР» должна иметь встроенные световые сигнализаторы включения и отключения высокого напряжения на рентгеновской трубке, открывания и закрывания затвора включенной рентгеновской трубки.

1.3.  Конструкция прибора «РИКОР» должна обеспечивать выключение высокого напряжения на трубке при открывании кожуха прибора в случае открытого затвора включенной трубки.

1.4.  Конструкция прибора «РИКОР» должна обеспечивать безопасность смены образцов без выключения рентгеновской трубки.

3 Категорически запрещается:

1.  Работать на неисправном и незаземленном оборудовании.

2.  Проводить съемку при частично или полностью снятых неисправных защитных приспособлениях.

3.  Включать и работать на оборудовании, если в лаборатории находится один сотрудник.

4.  Оставлять без присмотра включенный аппарат.

5.  При включенном оборудовании отсоединять высоковольтный кабель, разбирать защитный кожух, открывать кожух пульта управления, производить монтажные работы, слесарные и другие профилактические работы.

6.  Проводить ремонтные работы на отдельных блоках при включенном приборе.

7.  Подставлять какие-либо части тела под поток прямого рентгеновского пучка или рассеянного излучения.

8.  Прерывать подачу воды.

9.  Работать без индивидуального дозиметра.

4. При обнаружении неисправностей в работе рентгеновского аппарата, работающий на нем сотрудник должен:

1.  Полностью обесточить аппарат.

2.  На щите электропитания вывесить плакат
«НЕ ВКЛЮЧАТЬ! РАБОТАЮТ ЛЮДИ!».

3.  Сообщить о случившемся руководителю подразделения, передать заказ на проведение ремонта в или другое подразделение, осуществляющее текущий ремонт оборудования.

5. Допуск персонала к работам с источниками ионизирующих излучений

1.1.  Лица, работающие на рентгеновских установках, относятся к группе А «персонал».

1.2.  К непосредственной работе на установках допускаются лица, удовлетворяющие следующим требованиям:

1.  не моложе 18 лет,

2.  не имеющие медицинских противопоказаний для работы с источниками ионизирующих излучений. Все лица, относящиеся к группе «А», должны проходить обязательный медицинский осмотр при поступлении на работу и периодические медицинские осмотры один раз в год.

3. Женщины должны освобождаться от работы на рентгеновских установках на весь период беременности.

4. Персонал допускается к работе при соответствии п. п. 4.2.1.-4.2.3. после обучения работе на рентгеновских установках и проверки знания вышеперечисленных инструкций и документов. Проверка знания правил техники безопасности проводится комиссией по утвержденной администрацией программе до начала работы, периодически не реже двух раз в год, а также в случае нарушения работающим сотрудником правил техники безопасности или введения новых нормативных документов. Результаты проверки знания правил работы регистрируются в специальном журнале или карточке инструктажа.

5. Лица, непосредственно работающие на рентгеновских установках, должны иметь квалификационную группу по электробезопасности не ниже 3 (работа на электроустановках с напряжением выше 1000 В), а для проведения ремонтных работ аппаратуры – не ниже 4 группы.

5.3. Лица, удовлетворяющие требованиям, приведенным в п. п. 5.2. настоящей инструкции, допускаются к работе на рентгеновских установках приказом по институту.

5.4. Лица, временно привлекаемые к работе на рентгеновских установках, должны удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к постоянно работающим сотрудникам, и на них распространяются правила настоящей инструкции.

5.5. Лица, не прошедшие медицинский осмотр, по состоянию здоровья, имеющие противопоказания для работы с ионизирующими источниками, нарушившие правила техники безопасности или не прошедшие переаттестацию по п. 5.2., отстраняются от работы.

Более подробно правила техники безопасности изложены в «Инструкции по технике безопасности при работе на приборе РИКОР»

1. Система блокировок и сигнализации

В приборе «РИКОР» имеется система блокировок и сигнализации.

Система блокировок отключает высокое напряжение на рентгеновской трубке, если нет водяного давления в системе охлаждения рентгеновской трубки или если открывается хотя бы одна из дверок защитного кожуха прибора:

1.  основная подвижная защитная панель;

2.  верхнее стекло основной подвижной защитной панели;

3.  верхнее окно неподвижной панели;

4.  боковое окно неподвижной панели.

О наличии высокого напряжения на трубке и о положении затвора трубки показывает

СВЕТОСИГНАЛЬНАЯ КОЛОННА

2.  Светится зелёная секция – включён высоковольтный источник питания. При нарушении защиты (не срабатывает один из микропереключателей) или отказе системы водяного охлаждения высоковольтный источник выключается и гаснет зелёная секция светосигнальной колонны.

3.  Светятся зелёная и красная секции – включён высоковольтный источник и открыт затвор. При нарушении защиты или отказе системы охлаждения высоковольтный источник выключается, гаснет зелёная секция светосигнальной колонны. Красная секция продолжает светиться (открыт затвор) и включается звуковой сигнал (зуммер).

4.  Включение высоковольтного источника после срабатывания защиты – в окне программы управления высоковольтным источником последовательно нажать кнопки «СБРОС», «ВВОД» и «СТАРТ».

Маркировка.

Название прибора «Комплекс рентгеновских измерительных систем

«РИКОР».

Дата изготовления - 2007 г.

Изготовитель – физической оптики».

Адрес – Россия, Москва, Часовая ул., 28, корп. 64.

Заводской № 2.

Упаковка.

Детали и сборочные единицы, которые на время транспортирования упаковываются отдельно, должны быть сняты с прибора «РИКОР».

Прибор «РИКОР» и эксплуатационная документация должны быть упакованы в ящики (коробки) из гофрированного картона, ящики фанерные или ДВП тип III по ГОСТ 23150.

Транспортная тара должна состоять из дощатых ящиков тип III по ГОСТ 2991.

В каждый транспортный ящик должен быть вложен упаковочный лист с указанием наименования и количества упакованных изделий.

Описание и работа составных частей.

Список основных компонентов установки «РИКОР» приведен в разделе «Состав прибора» настоящих РЭ. Их назначение и функции состоят в следующем.

1 Гониометр обеспечивает прецизионные угловые перемещения относительно осей q и 2q. Параметры угловых перемещений описаны в разделе «Технические характеристики» настоящего РЭ.

2 Рентгеновский излучатель собран на основе рентгеновской трубки БСВ-21 с медным анодом. Трубка заключена в защитный кожух, обеспечивающий выход рентгеновского излучения только вдоль оси прибора. Излучатель имеет электромагнитный затвор, пропускающий рентгеновский пучок только при подаче соответствующей команды.

3 Высоковольтный источник питания (ВИП) обеспечивает подачу высокого напряжения на рентгеновский излучатель. Более подробно работа и параметры ВИП приведены в инструкции по работе ВИП.

4 Система из двух рентгеновских монохроматоров состоит из полупрозрачной и массивной пирографитовых пластин. Толщина полупрозрачной пластины составляет несколько десятков микрометров. Такая конструкция обеспечивает возможность съемки на двух рентгеновских линиях одновременно за одно сканирование. Монохроматоры располагаются на вращающихся столиках, что позволяет настраиваться на нужную длину волны.

5 Система из двух сцинтилляционных детекторов обеспечивает регистрацию рентгеновского излучения на каждой из выбранных длин волн рентгеновского излучения.

6 Коллимационная система обеспечивает малую угловую расходимость рентгеновского пучка. Она состоит из трех вертикальных щелей.

Первая щель находится непосредственно у выходного окна рентгеновской трубки на расстоянии »40 мм от фокуса рентгеновской трубки.

Вторая щель находится на расстоянии 200 мм от фокуса рентгеновской трубки. Эти две щели находятся в корпусе коллиматора. Ширина первой щели постоянна и равна 150 мкм. Ширина второй щели может принимать значения 50 мкм, 100 мкм, 200 мкм, 350 мкм, 500 мкм, 1 мм.

Третья щель находится за образцом перед системой регистрации. Ширина третьей щели, также как и второй щели, может принимать значения 50 мкм, 100 мкм, 200 мкм, 350 мкм, 500 мкм, 1 мм.

Все три щели могут поворачиваться в вертикальной плоскости и перемещаться в горизонтальном направлении перпендикулярно рентгеновскому пучку.

Такая конструкция коллимационной системы позволяет получить квазипараллельный пучок с угловой расходимостью »1’.

7 Система блокировок и сигнализации включает в себя датчик водяного давления и 4 концевых выключателя.

Если не включить систему водяного охлаждения и вследствие этого давление воды будет отсутствовать, то будет снято высокое напряжение с рентгеновской трубки.

4 концевые выключателя находятся на 4 дверцах защитного кожуха прибора. Если в работающем приборе открыть хотя бы одну из этих дверок, также будет снято высокое напряжение с рентгеновской трубки.

8 Система замкнутого водяного охлаждения рентгеновского излучателя состоит из охлаждаемого воздушными вентиляторами водяного насоса и армированных водяных шлангов. Конструкция, работа и обслуживание водяного насоса приводятся в его описании.

9 Блок электроники обеспечивает управление ВИПом, затвором излучателя, сцинтилляционными детекторами, моторизованными подвижками.

10 Прибор «РИКОР» имеет две моторизованные подвижки. Одна из них обеспечивает подвижку образца на 100 мм с шагом 2.5 мкм вдоль оси прибора. Вторая двигает экран рентгеновского излучения перпендикулярно оси прибора с точностью 5 мкм.

11 Приставка для измерения малоуглового рассеяния в основе имеет полированную пластину из стекла, которая эффективно отсекает рентгеновский пучок с одной стороны от образца.

12 Состав ЗИП приведен в разделе «Комплектация».

Составные части прибора «РИКОР» не маркируются и не пломбируются.

Использование по назначению

Эксплуатационные ограничения

Прибор «РИКОР» не имеет особых эксплуатационных ограничений. Все ограничивающие параметры внесены в программу управления.

Нельзя прибор эксплуатировать при температуре окружающего воздуха выше 300С, т. к. при этом перегревается блок управления гониометром. Прибор начинает давать сбои.

Нельзя выключать прибор, не сняв напряжение со сцинтилляционных детекторов. Этот может привести к резкому скачку напряжения и выходу электронного блока из строя.

Следует следить за положением рентгеновского излучателя, т. к. его смещение приводит к разъюстировке прибора.

Подготовка прибора к работе

Перед началом работы следует осмотреть прибор, проверить положение гониометра, держателя образцов, проверить положение высоковольтного кабеля.

Порядок включения, работы на приборе и выключения

1.  Включить управляющий компьютер и монитор.

2.  Включить систему замкнутого водяного охлаждения. При этом одновременно включатся и водяной насос, и система блокировки и сигнализации о режиме работы рентгеновской трубки.

3.  Включить высоковольтный источник питания рентгеновской трубки (ВИП)

4.  Включить блок управления гониометром.

5.  Включить блок электроники.

6.  Запустить программу управления прибором “РИКОР”.

Далее работать на приборе, руководствуясь описанием программы управления комплексом.

Выключение прибора проводится в следующем порядке.

1.  Отодвинуть экран от образца.

2.  Снять высокое напряжение с рентгеновской трубки. Выйти из программы управления высоковольтным источником питания (ВИП).

3.  Поставить гониометр в нулевые углы по обеим осям. Выйти из программы управления гониометром.

4.  Снять высокое напряжение со сцинтилляционных детекторов. Выйти из программы управления сцинтилляционными детекторами и подвижкой экрана.

5.  Выключить последовательно блок электроники, блок управления гониометром, блок управления ВИПом, систему замкнутого водяного охлаждения.

6.  Выключить управляющий компьютер и монитор.

Работа прибора осуществляется при помощи программы управления.

Описание программы управления прибором, юстировки установки и методов проведения измерений приведено в соответствующей инструкции.

Возможные неисправности в процессе работы и методы их устранения.

1.  Во время работы гониометр может начать неконтролируемо перемещаться, в частности, из-за перегрева. Выключить тумблером блок управления гониометром.

2.  Программа управления может остановиться. Выйти из программы управления и перезапустить компьютер.

Действия в экстремальных ситуациях

1.  При электрическом пробое в ВИП, высоковольтном кабеле, рентгеновской трубке немедленно обесточить прибор путем выключения тумблера электрического питания прибора. Вызвать специалистов рентгеновской оптики».

2.  При возникновении пожара обесточить прибор путем выключения тумблера электрического питания прибора. Вызвать пожарную службу.

Техническое обслуживание и ремонт прибора «РИКОР»

1.  После перерыва в работе в несколько дней провести тренеровку рентгеновской трубки по методике, приведенной в описании ВИП.

2.  Периодически, один раз в один – два месяца, проверять юстировку прибора по методике, описанной в настоящем РЭ.

3.  Проверять один раз в полгода уровень воды в водяном насосе и при необходимости доливать его дистиллированной водой.

4.  Один раз в год промывать фильтр воды в насосе по методике, приведенной в описании насоса системы водяного охлаждения.

5.  Ремонт прибора «РИКОР» производится специалистами рентгеновской оптики».

Сведения по утилизации.

По окончании периода работы прибора «РИКОР» он подлежит безопасной утилизации. Основная часть комплектующих этой установки не представляет экологической опасности.

Отметим, что источник рентгеновского излучения содержит вакуумную стеклянную рентгеновскую трубку. Перед утилизацией ее нужно извлечь.

Управляющий компьютер должен быть утилизирован по общим правилам утилизации вычислительной техники.

Блок электроники содержит платы, аналогичные платам управляющего компьютера. Поэтому он должен быть утилизирован аналогично компьютеру.

В ВИПе находятся платы управления и высоковольтный трансформатор, который содержит трансформаторное масло. Перед утилизацией высоковольтный трансформатор из ВИП нужно извлечь. Остальная часть ВИП утилизируется аналогично компьютеру.

Блок управления гониометром, в основном, состоит из плат управления и он утилизируется аналогично компьютеру.

Остальные комплектующие могут быть сданы во вторсырье обычным способом.