FRAM钚和鈾同位素分析

具有多種效率的固定能量響應函數分析(FRAM)代碼適用于高純鍺(HPGe)探測器，現在，新的6.1版本中，FRAM可以用于LaBr3和CZT中分辨率伽馬射線光譜儀(MRGS)探測器。LaBr3和CZT探測器可在室溫下工作，更加緊湊，易于使用和維護。有了6.1版本的FRAM，這些探測器現在能夠對鈾和钚樣品進行同位素分析，對安防領域非常有用。

FRAM V6.1是對2013年發布的V5.2的重大升級。除了增加LaBr3和CZT光譜分析能力，FRAM V.6.1還提高了可用性、可持續性、兼容性和可維護性等。

HPGe伽瑪射線光譜的高級同位素豐度分析軟件

• 分析Pu和包含Pu，Am，U和其他核素的各種異質樣品，包括 ²⁴² Pu。
• 可與LaBr3、CZT和HPGe探測器一起運行，包括ORTEC探測器和trans-SPEC系列探測器
• 可讀取N42格式的文件
• 使用單個HPGe探測器進行操作，包括ORTEC Detective＆trans-SPEC功能的家庭。
• 無需校準標準源。
• 使用屏蔽樣體。
• 從大量提供的樣本/幾何條件中進行選擇，或添加更多類型。
• 未知特征樣本的自動分析功能。
• 命令行操作模式允許輕松合并到其他應用程序中。
• 自動讀取ORTEC 'chn '，ORTEC 'spc '，堪培拉' cnf '，堪培拉' mca '，IAEA 'spe '和ASCII 'txt '文件
• 將光譜從一種能量校準轉換到另一種能量校準，并將多個光譜從一種格式轉換到另一種格式
• Windows 64位和32位兼容。
• 與以前版本相比有顯著改進。

自20世紀80年代中期以來，FRAM代碼一直在洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行演化。它分析了使用鍺、LaBr3或CZT探測器，含有钚或鈾或兩者的物品獲取的伽馬射線光譜，并量化了钚或鈾同位素的分布。 241 Am和其他超鈾同位素（包括混合鈾 - 钚氧化物中的鈾）也能為光譜提供可測量的伽馬射線，也可以相對于钚進行量化。

它還分析了僅含有鈾的物質的光譜，并可以量化鈾同位素分布。可以對任何尺寸，幾何形狀和物理和化學組成的樣品進行這些測量。

易于使用的Windows用戶界面
ORTEC FRAM是ORTEC CONNECTIONS系列產品的成員。它在ORTEC CONNECTIONS譜架構內運行，為MCA硬件的選擇提供了更大的靈活性，包括的 DSPEC 50/50A和DSPEC 502/502A 數字化譜儀和集成的譜儀，如Detective， trans-SPEC和IDM系列。

高度圖形化的FRAM用戶界面符合的Windows慣例，易于使用。版本5.1具有新外觀，為簡單起見，它為所有數據顯示提供單一界面。單個對話欄控制譜和結果顯示的所有方面，使用戶無需離開FRAM主窗口即可輕松驗證數據或分析的質量。

FRAM為ORTEC CONNECTIONS支持的所有MCA硬件提供采集控制。 ORTEC MAESTRO-Pro MCA軟件程序在使用前用于硬件系統設置，可以從PC中刪除保護MCB免受更改。

FRAM分析能力

樣品類型
FRAM的多功能性及其分析各種樣品的能力源于其對通用分析算法的依賴。指導分析所需的特定信息被編碼為一組參數并存儲在數據庫中。該信息包括待檢查的區域和峰，分析中使用的同位素，以及對譜進行多種診斷測試的特殊信息。對于具有良好特征的“常規”分析進行分析樣本，單個分析參數集可以很容易地構建;對于不太熟知的樣本，提供了一種自動模式，其中以自動方式迭代地確定樣本參數集。
FRAM版本6.1中的參數集與FRAM早期版本的參數集向下兼容。

分析方法
FRAM分析來自钚或鈾γ射線譜的峰。該譜包含來自钚同位素 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結合這些信息產生同位素比率，與樣本大小，形狀，物理和化學成分，測量幾何形狀和容器特征無關。僅使用譜數據和已知的基本核常數獲得結果。不需要使用標準進行校準。

Peak Area Determination
FRAM使用響應函數方法確定所有峰面積，在低能量側擬合具有單指數的高斯，以模擬伽馬射線峰形并使用洛倫茲模型對X射線峰進行建模。

相對效率
FRAM對每種同位素使用單獨的效率曲線。這使得它可以測量高溫化學殘留物的比功率，其偏差可以從不使用多個效率曲線的分析中減少多達十倍。

FRAM的多重效率特征也可用于其他異構樣本。樣品的物理和化學特性可能不均勻或甚至不為人所知。物品可能含有固體和粉末的混合物，只要钚在同位素上是均勻的，就沒有任何不良影響。提供了物理和經驗效率模型。

同位素分析  
使用的方法是找到一組線性方程的最小二乘解，包括峰面積，相對效率和同位素作為未知數。該方法允許在分析中使用多個峰值，從而提高測量精度。

Analysis Parameters Database
分析參數數據庫在FRAM的功能和靈活性方面非常重要。這些參數集分為五類：峰值擬合參數，要搜索的伽馬射線峰值，要搜索的能量區域，要使用的同位素和特殊應用常數。可以輕松容納多個參數集。

自動分析功能
FRAM中的自動分析功能允許根據當前結果自動重新分析譜，并更改參數。自動分析可以從任何參數集開始，并在所有能量范圍內與钚和鈾一起使用。用戶可以自由編程分析（通過參數集中的應用程序常量）來確定材料的屬性，例如：屏蔽，MOX，钚燃耗，鈾濃縮，干擾同位素或異質。例如，在對钚譜的中能區（120＆ndash; 500 keV）進行分析后，它可以檢查較低能量（~100 keV）和較高能量（~700 keV）區域，看看這些區域是否更多有利。

钚或鈾分析
可以為鈾（僅）譜設置參數集。在這種情況下，計算不同的同位素豐度，并且總結的格式不同。

估算 ²⁴²Pu
²⁴² Pu的估算是通過使用具有用戶指定參數的工業標準公式的相關模型完成的。它們的值可以存儲在用于分析的任何一個參數集中。該模型適用于大多數常用的相關性 ²⁴²Pu.

同位素分數的衰變校正
對于至少5年的樣品， ²⁴¹ Pu的14。35年半衰期可導致 ²⁴² Pu部分發生顯著變化，如果沒有計算，可導致 ²³⁹ Pu分數中4％左右的（相對）誤差。

FRAM可以衰減校正Pu和Am的同位素組分。

命令行操作模式
命令行操作模式適用于希望將FRAM合并到自己的應用程序中的用戶。此模式允許用戶為FRAM分析引擎創建一個非常簡單的界面。

測量 - 比較選項
此選項允許用戶直接將分析結果與經衰減校正的聲明值進行比較。測量值和聲明值之間的差異用測量值和聲明值的標準偏差表示。

FRAM V6.1分析改進

• 測量|求和對話框：可疊加幾個光譜
• 測量|轉換對話框：將光譜從一種能量校準轉換到另一種能量校準。也可用于將多個光譜從一種格式轉換為另一種格式
• 測量|加寬對話框:平滑或加寬光譜
• 具有使用本底光譜減去峰值本底的能力
• 在測量|獲取和測量|測量中向MCA組合框添加新的探測器/MCA“瞬時模擬”。該探測器將立即從主光譜生成光譜。它與現有的“模擬”MCA有些不同，后者從主頻譜生成頻譜，但數據的更新方式與使用真實探測器/MCA進行實際數據采集的方式類似
• U235的總峰值校正，用于X射線區域的鈾分析
• 熒光性X射線的鈾/钚比
• 添加二次階躍背景
• 限制/約束效率曲線形狀的能力
• 當峰值FWHM大于32通道(默認)時，FRAM將忽略該峰值，并且不會擬合該峰值
• 擬合參數”對話框中的FWHM公式和尾公式從依賴于通道變為依賴于keV，使它們獨立于能量校準
• 擴展尾部模型，以更好地擬合CZT光譜峰值的大尾部
• 物理異構效率模型現在使用真正的異構模型或采用1/能量因子的模型。經驗異質效率模型仍然使用1/能量因子
• 真實實時和真實時間
• 迫使“二次本底”向下凹陷

鍺探測器要求
FRAM可以使用單個平面或單個同軸檢測器進行完整的同位素分析。能夠使用單個HPGe探測器進行操作的好處顯而易見：成本，空間，便利性，易用性和可靠性。與“傳統”一起使用時單平面探測器，經常（但不總是）使用它來收集和分析120和420 keV范圍內的數據。

與同軸探測器一起使用的見能量范圍是0 - 1024 keV。在這種廣泛的數據范圍內可以使用各種分析模式。如果120KeV - 200 keV 范圍可用，FRAM將在120KeV - 450 keV的范圍內進行分析。如果這是不可能的（例如，如果樣品被屏蔽或在厚壁容器中），FRAM仍然可以僅使用來自單個同軸檢測器的200keV以上的伽馬射線獲得完整的分析。

探測器的取決于預期遇到的應用。如果所有測量的物品都是未屏蔽的或者是“薄壁的”，那么平面探測器通常是所選擇的探測器。如果遇到屏蔽容器，厚壁容器或所有容器類型的混合物，則單個同軸檢測器是的。強烈建議使用ORTEC Safeguards系列HPGe探測器。

在許多應用中，ORTEC Detective和trans-SPEC便攜式譜儀已被證明非常有效。 FRAM軟件包括ORTEC Detective的啟動分析參數集。

密碼保護和安全
FRAM中的訪問控制系統存儲用戶，其密碼和授予他們的訪問權限的列表。 “編輯”菜單中列出的三個項目受此機制保護：“參數”選項，“常規默認值”選項和“用戶列表”。當所有這些選項都在運行時，將要求用戶提供名稱和密碼。如果安全檢查失敗，控制權將返回主菜單。

輸出顯示和列表
可以在FRAM對話欄中選擇三個級別的輸出顯示（短結果，中間結果和長結果），并在FRAM窗口中顯示所有分析結果。每次分析后，短結果的屏幕副本將自動發送到監視器。

先決條件
作為CONNECTIONS系列成員，FRAM-BW可在任何支持CONNECTIONS兼容硬件的系統上正常運行。該軟件在所有當前支持的Windows操作系統下運行。 Windows 7 64位硬件兼容性適用于所有使用USB和TCP / IP連接的ORTEC儀器。 Windows 7和XP 32位操作系統也支持這些儀器以及其他傳統硬件。