ГОСТ Р 8.841-2013
Государственная система обеспечения единства измерений. Средства измерений экспозиционной дозы и энергетической освещенности в диапазоне длин волн 1 - 10 нм. Методика поверки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ЭКСПОЗИЦИОННОЙ ДОЗЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН 1—10 нм

Методика поверки

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2015

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 386 «Основные нормы и правила по обеспечению единства измерений в области ультрафиолетовой спектрорадиометрии»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 г. № 1286-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты». а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ. 2015

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ P 8.841—2013

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................1

3    Операции поверки....................................................1

4    Средства поверки.....................................................2

5    Требования к квалификации поверителей.....................................2

6    Требования безопасности...............................................2

7    Условия поверки.....................................................3

8    Подготовка и проведение поверки..........................................3

9    Обработка результатов измерений..........................................6

10    Оформление результатов поверки.........................................7

III

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ЭКСПОЗИЦИОННОЙ ДОЗЫ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ

В ДИАПАЗОНЕ ДЛИН ВОЛН 1—10 нм

Методика поверки

Slate system for ensuring the uniformity of measurements. Instruments for measurement of exposure and irradiance in the wavelength range 1 to 10 nm. Verification procedure

Дата введения — 2015—02—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений характеристик экстремального ультрафиолетового (далее — ЭУФ) излучения — радиометры (дозиметры) ЭУФ-излучения, используемые для измерений энергетической освещенности (далее — ЭО) и экспозиционной дозы (далее — ЭД) в диапазоне длин волн 1—10 нм, и устанавливает методику их поверки.

Средства измерений характеристик УФ излучения обеспечивают в диапазоне длин волн 1—10 нм измерения ЭД в динамическом диапазоне, нижняя граница которого составляет не более 10~⁷ Дж, верхняя — не менее 2 • 10~' Джи ЭО в динамическом диапазоне, нижняя граница которого составляет не более 0.01 Вт/м¹. верхняя — не менее 20 Вт/м¹.

Межповерочный интервал — один год.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 8.552-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн от 0.03 до 0.40 мкм

ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячным информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным)стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затра!иаающей эту ссылку.

3    Операции поверки

При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

Издание официальное

Таблица 1

Наименование операции Номер пункта настоящего стандарта Проведение операций при поверке первичной периодической Внешний осмотр 8.1 ♦ ♦ Опробование 8.2 ♦ ♦ Определение метрологических характеристик 8.3 + ♦ Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности 8.3.1 ♦ ♦ Определение потрешности абсолютной чувствительности 8.3.2 ♦ ♦ Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы. Определение границ диапазона измерений экспозиционной дозы и энергетической освещенности 8.3.3 ♦ ♦ Определение пофешности угловой коррекции чувствительности 8.3.4 ♦ ♦ --

Примечание — Знак «+» означает, что выполнение операций обязательно.

4 Средства поверки

При проведении поверки применяются средства, представленные в таблице 2.

Таблица 2

Номер пункта настоящего стандарта --——- Наименование средства поверки метрологические характеристики 8.3.1 Установка для измерений спектральной чувствительности приемников излучения в диапазоне длин волн 1—10 нм в составе вторичного эталона потока излучения и энергетической освещенности ВЭТ 162-3—2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное среднее квадратическое отклонение (далее — СКО) — не более 3 % 8.3.2 Установка для измерений абсолютной чувствительности радиометров ЭУФ-излучения в диапазоне длин волн 1—10 нм в составе вторичного эталона потока излучения и энергетической освещенности ВЭТ 162-3—2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО — не более 3 % 8.3.3 Установка для измерений коэффициента линейности чувствительности радиометров ЭУФ-излучения в составе вторичного эталона потока излучения и энергетической освещенности ВЭТ 162-3—2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО — не более 5 % 8.3.4 Установка для измерений угловой зависимости чувствительности радиометров ЭУФ-излучения в составе вторичного эталона потока излучения и энергетической освещенности ВЭТ 162-3—2003 по ГОСТ 8.552. Относительное суммарное СКО — не более 5 %

5    Требования к квалификации поверителей

Поверку должны проводить лица, аттестованные в качестве поверителей, освоившие работу с радиометрами (дозиметрами) и используемыми средствами поверки, изучившие настоящий стандарт и эксплуатационную документацию на средства поверки и радиометры (дозиметры) ЭУФ-излучения.

6    Требования безопасности

При поверке радиометров (дозиметров) ЭУФ-излучения соблюдают правила электробезопасности. Измерения должны проводить два оператора, аттестованные по группе электробезопасности не ниже III, прошедшие инструктаж на рабочем месте по безопасности труда при эксплуатации электрических установок. ¹

7 Условия поверки

-    температура окружающей среды.............(20 ± 5) °С;

-    относительная влажность воздуха............(65 г 15) %;

- атмосферное давление................... 84—104 кЛа;

-    напряжение питающей сети................(220    =4)    В;

-    частота питающей сети...................(50 * 1) Гц.

8 Подготовка и проведение поверки

8.1    Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено:

-    соответствие комплектности радиометров (дозиметров) ЭУФ-излучения паспортным данным:

-    отсутствие механических повреждений блоков радиометров (дозиметров) ЭУФ-излучения. сохранность соединительных кабелей и сетевых разъемов:

-    четкость надписей на панели радиометров (дозиметров) ЭУФ-излучения;

-    наличие маркировки (тип и заводской номер радиометров (дозиметров) ЭУФ-излучения):

-    отсутствие сколов, царапин и загрязнений на оптических деталях радиометров (дозиметров) ЭУФ-излучения.

8.2    Опробование

При опробовании должно быть установлено:

-    наличие показаний радиометра при освещении ЭУФ-излучением;

-    правильное функционирование переключателей пределов измерений, режимов работы радиометров.

8.3    Определение метрологических характеристик

8.3.1 Определение погрешности спектральной коррекции чувствительности

Погрешность радиометра (дозиметра) ЭУФ-излучения. вызванную неидеальной спектральной коррекцией чувствительности, определяют по результатам измерений отклонений относительной спектральной чувствительности (далее — ОСЧ) поверяемого радиометра (дозиметра) от стандартной, равной единице в пределах рабочего спектрального диапазона 1—10 нм и нулю вне рабочего диапазона. ОСЧ поверяемого радиометра сравнивают с известной спектральной чувствительностью эталонного приемника ЭУФ-излучения, поверенного в ранге рабочего эталона (далее — РЭ) по ГОСТ 8.552 в диапазоне длин волн от 1 до 10 нм. Измерения ОСЧ поверяемого радиометра (дозиметра) ЭУФ-излучения проводят с использованием источника синхротронного излучения, монохроматора скользящего падения, комплекта многослойных светофильтров, фотоприемников типов AXUV, поверенных в ранге РЭ ПИ и ЭО по ГОСТ 8.552. При определении погрешности измерений относительной спектральной чувствительности в диапазоне длин волн от 1 до 10 нм эталонный приемник излучения и поверяемый радиометр поочередно устанавливают за выходной щелью монохроматора таким образом, чтобы поток монохроматического излучения проходил в апертурную диафрагму. Показания эталонного приемника излучения Г(>.) и поверяемого радиометра ЭУФ-излучения /(/.) регистрируют поочередно пять раз на каждой длине волны с шагом 1 нм в диапазоне 1—10 нм. Затем за выходной щелью монохроматора устанавливают светофильтр, и регистрируют показания эталонного приемника излучения и поверяемого радиометра J(/.), соответствующие рассеянному излучению в монохроматоре. Результат /-го измерения ОСЧ поверяемого радиометра БД/.) рассчитывают по известным значениям ОСЧ S*(>.) эталонного приемника излучения по формуле

s, (/.) = s*(>.) (/, (>.) - j, (>.)) /(//w - j; (>.)).    (i)

Для каждой длины волны определяют среднее значение ОСЧ S(>.). Оценку относительного CKO S₀ результатов измерений для п независимых измерений определяют по формуле

Граница относительной неисключенной систематической погрешности результата измерений ОСЧ 0_О определяется погрешностью эталонного приемника по ГОСТ 8.552 (из свидетельства о поверке).

3

Относительное суммарное CKO результатов измерения ОСЧ З^определяют по формуле

Sfc«(s|+e§/3)^ia.    О)

Погрешность спектральной коррекции поверяемого радиометра ЭУФ-излучения 0, в процентах, вызванную отклонением относительной спектральной чувствительности S(>.) от стандартной S^X). определяют по формуле

ю    ю

I £(>.) S().)d/.\ Е*(>.) S^ст(>.)d>.

0i=-b-Jw--1Ю0.    (4)

\E(X)S^CT(X)dX- JF^X) S(X)dX

i    i

где Е(>.) — относительная спектральная плотность энергетической освещенности контрольных источников;

£"(>.) — относительная спектральная плотность энергетической освещенности стандартного источника.

Для оценки погрешности спектральной коррекции поверяемого радиометра в таблицах 3—7 приведены и значения Е(Х) и &'('/.) контрольных и стандартных источников излучения.

Таблица 3 — Значения Е^Х) для стандартного источника синхро трон ног о излучения при энер1ии 450 МэВ и радиусе орбиты 1.0 м

Длина волны X нм 0.8 0.151 0.9 0.257 1,0 0.365 2.0 1.000 3.0 0.857 4.0 0.629 5.0 0.446 6.0 0.323 7.0 0.246 8.0 0.186 9.0 0.146 10.0 0.117 12,0 0.077

Таблица 4 — Значения Е(Х) для контрольного источника синхротронного излучения при энергии 2500 МэВ и радиусе орбиты 6.0 м

Длина волны X нм £"(>.) 0.9 1.000 1.0 0.802 2.0 0.126 3.0 0.0431 4.0 0.0199 5.0 0.0110 6.0 0.0068 7.0 0.0045 8.0 0.0032 9.0 0.0023 10.0 0.0017 12.0 0.0011

4

ГОСТ P 8.841—2013

Таблица 5 — Значения £(>.) для контрольного источника — плазмы типа I

Длина волны), нм ECT(>) 0.9 0.000 1.0 0.050 1.2 0.200 1.3 0.100 1.6 1.000 1.7 0.250 2.0 0.010 2.5 0.020 3.0 0.000

Таблица 6 — Значения £(>.) для контрольного источника — плазмы типа II

Длина волны >, нм £■*(>•) 0.803 1.000 0.992 0.330 1.24 0.290 1.02 0.221 2.5 0.170 4.0 0.011 5.0 0.014 6.0 0.050 7.0 0.090 8.0 0.100 9.0 0.110 10.0 0.130

Таблица 7 — Значения £(>.) для контрольного источника — лазерной плазмы типа IV

Длина волны К нм £(>-) Длина волны >, нм £().) 1.0 0.175 5.25 0.073 1.25 0.226 5.50 0.095 1.50 0.263 5.75 0.153 1.75 0.336 6.00 0.474 2.00 0.584 6.25 0.803 2.25 0.504 6.50 1.000 2.50 0.460 6.75 0.978 2.75 0.474 7.00 0.832 3.00 0.299 7.25 0.788 3.25 0.394 7.50 0.825 3.50 0.489 7.75 0.672 3.75 0.292 8.00 0.474 4.00 0.161 8.25 0.394 4.25 0.146 8.50 0.336 4.50 0.175 8.75 0.285 4.75 0.102 8.00 0.321 5.00 0.109 9.25 0.263 10.00 0.175

8.3.2 Определение погрешности абсолютной чувствительности

Определение погрешности абсолютной чувствительности радиометров ЭУФ-излучения в диапазоне длин волн 1—10 нм проводят с использованием источника синхротронного излучения. Эталонный и поверяемый радиометры поочередно устанавливают на одинаковом расстоянии от излучателя и юсти- ²

руют по углу для получения изображения излучающей области источника. Показания эталонного радиометра Г и поверяемого радиометра / регистрируют поочередно пять раз. Значение абсолютной чувствительности поверяемого радиометра рассчитывают по формуле

S = S°lir,    (5)

где S⁰ — значение абсолютной чувствительности эталонного радиометра.

Определяют среднеарифметическое значение абсолютной чувствительности поверяемого радиометра, СКО результата измерений с учетом погрешности эталонного радиометра по формулам (1НЗ).

Предельная погрешность определения абсолютной чувствительности поверяемого радиометра 0_г не должна превышать 8 %.

8.3.3    Определение погрешности, обусловленной отклонением коэффициента линейности от единицы. Определение границ диапазона измерений энергетической освещенности и энергетической экспозиции

Измерение коэффициента линейности радиометра ЭУФ-излучения проводят для определения границ диапазона измерений энергетической освещенности и энергетической экспозиции. Коэффициент линейности определяют по отклонению значения чувствительности радиометра от постоянного значения в рабочем диапазоне измеряемой величины. Фиксируют ток источника синхротронного излучения, соответствующий нижней границе диапазона измерений энергетической освещенности и экспозиционной дозы, указанных в паспорте поверяемого радиометра и составляющих соответственно не более 0,01 Вт/м² и не более 10~³ Дж. Увеличивают ток источника вдвое и регистрируют показания поверяемого радиометра /₂. Измерения проводят пять раз. Определяют средние значения измеренных сигналов. CKO S₀, СКО результатов измерений по формулам (1)—(3) и рассчитывают коэффициент линейности по формуле

К = |1 + /₂//,|.    (6)

Погрешность поверяемого радиометра Bj, вызванную нелинейностью чувствительности радиометра рассчитывают по формуле

0з = 100 |К- 1|.    (7)

При определении границ диапазона измерений энергетической освещенности и экспозиционной дозы поверяемого радиометра ток излучателя увеличивают таким образом, чтобы значение энергетической освещенности (экспозиционной дозы) увеличилось на один порядок. Измеряют значения сигналов и рассчитывают соответствующее значение погрешности 0^. Измерения повторяют до достижения верхней границы диапазона измерений, указанной в паспорте поверяемого радиометра и составляющей не менее 20 Вт/м² для энергетической освещенности и не менее 2 10^-1 Дж для экспозиционной дозы.

8.3.4    Определение погрешности угловой коррекции чувствительности

Поверяемый радиометр устанавливают на поворотный столик с микрометрическим винтом таким образом, чтобы обеспечить нормальное падение потока излучения на приемник излучения Регистрируют показания /(«р) поверяемого радиометра в зависимости от угла падения ц» потока излучения в пределах от 0° до 85° с шагом 5^е. Показания радиометра для угла ф нормируют на показание радиометра при нормальном падении потока излучения. Рассчитывают угловую зависимость %) отклонения относительной чувствительности поверяемого радиометра от функции cos ф по формуле

/(Ф) = 100 {/(_ФУ(/(ф₀)cos ф) - 1}.    (8)

Косинусную погрешность радиометра 0₄ рассчитывают по формуле

85’

0< = ||Дф)|зт2фс1ф.    (9)

о»

9 Обработка результатов измерений

Определение предела основной относительной допускаемой погрешности радиометра ЭУФ-излу-чения проводят в соответствии с ГОСТ 8.736.

СКО S₀ определяется по результатам измерений в соответствии с 8.3.3. Оценку относительного СКО S₀ результатов измерений для л независимых измерений проводят по формуле (2). ⁴

ГОСТ P 8.841—2013

Границу относительной неисключенной систематической погрешности 0_оолределяют по формуле

(Ю)

где (-)_у — составляющие неисключенной систематической погрешности:

0, — погрешность спектральной коррекции:

0₂    — погрешность определения абсолютной чувствительности;

03    — погрешность, возникающая из-за отклонения коэффициента линейности от единицы:

04    — погрешность, возникающая из-за неидеальной коррекции угловой зависимости чувствитель

ности.

Предел основной относительной допускаемой погрешности радиометра ЭУФ-излучения для измерений экспозиционной дозы и энергетической освещенности \ рассчитывают по формуле

(11)

где К — коэффициент, определяемый соотношением случайной и неисключенной систематической погрешностей.

Если (% > 8S₀, то случайной погрешностью по сравнению с систематической пренебрегают и принимают Aq = 00-

Результаты поверки радиометров ЭУФ-излучения считаются положительными, если предел основной относительной допускаемой погрешности радиометра ЭУФ-излучения для измерений энергетической освещенности (экспозиционной дозы) не превышает 10 %.

10 Оформление результатов поверки

10.1    При положительных результатах поверки оформляется свидетельство о поверке и радиометр допускают к применению в качестве средства измерений энергетической освещенности (экслози-ционнойдозы) ЭУФ-излучения.

10.2    При отрицательных результатах поверки свидетельство аннулируют и выдают извещение о непригодности. ³

1

2

3

4