FD-型数字式γ辐射仪
(一)基本计算1.点源标定辐射仪标定时使用固体镭(点)源,其伽马照射量率按下列公式计算：放射性勘探技术式中：A——标准源的伽马常数,是镭的常数(kRa)和镭的含量(QRa)的乘积；R——探测器中心至标准源中心的距离(以m为单位)。2.用体源标定辐射仪标定时使用四方纯铀模型(体源),其伽马值按下式计算：IH=K模×qH=BHK换q (4-6)qH=BHq (4－7)式中：H——探头中心至模型表面的距离；IH、BH、qH——距离为H点的照射量率、饱和度和含量；K换——饱和模型的含量和伽马照射量率之间的换算系数；q——模型的U含量。(二)主要步骤前提条件：采用空中标定法。要求在室外开阔、空旷平坦、底数较低并平稳的场地上进行,仪器和标准源的离地高度约2m。保证标准源中心始终在仪器探管的轴线上。采用模型标定则尽量减少模型房周围的影响。待标定的仪器必须结构牢固,工作正常,并经过统一的能量阈值调节。1.点源法标定步骤1)如图4-26所示,架好标定架,去掉仪器探头上的橡胶套,再在仪器探头套上铅套,打开仪器电源。检查仪器的读数报警(电池不足报警、计数率溢出报警、计数信号报出报警)。图4-26 FD-3013型γ辐射仪的标定2)将仪器置于ppm测量状态。3)测定场地本底(包括仪器固定本底及宇宙射线本底)。把标准源移至“无穷远”处(移动标准源时,仪器读数无变化,即可认为“无穷远”),掀一下启动按钮(start),记下仪器给出的ppm读数,每读一次数启动一次按钮,连续读取20个数,取其平均值作为本底值。4)按图4-26所示架好仪器和标准源,标准源与探头之间距离为1m,用仪器测量20次读数,此时仪器读数平均值应是“A+底数”,若不是,则调节ppm校准电位器旋转钮,使仪器读数与标准源读数一致。5)将ppm/cpm转换开关置于cpm位置,做cpm测量,用秒表核对cpm测量时间,记下手表给出的时间值T,作为该仪器的特征时间(5s)。6)仪器报警阈的标定。如某花岗岩地区的γ异常值定为60γ,按公式(4-5)计算60γ(包括底数)距标准源的距离,把标准源挂在此距离处,调节仪器报警阈电位器(即buzz旋钮),使其报警声为不连续的“嘀嗒”声时,仪器的报警阈即为60γ。也可以不在1m处标定仪器,而在60γ处标定仪器,具体步骤如下：假如标定场地背景值为15γ,对5号镭源来说,标准源常数为84γ,那么把仪器挂在什么位置时仪器的读数应该是60γ呢？这就需要计算：首先用60γ－15γ=45γ,这是净计数,也就是说把标准源要放在45γ的净计数上,按公式(4-5),则放射性勘探技术所以这时应该把仪器挂在探头与标准源之间距离为1.37m的地方,这时观察记录仪器的读数,连续读取20个数,求平均值,若平均值不是60γ,则图4-10的12号装置左边的ppm校准电位器；再次读取20个值,求平均值,如此反复调整,直至仪器读数是60γ为止。此时,再调节12号装置右边的buzz旋钮,让报警声响处于“似响非响”的状态,这时的报警阈就是60γ。一般情况下,刚出厂的新仪器都是准确的。使用几年以后,仪器的NaI(Tl)晶体受潮,接收γ射线效率下降,就需要标定。有时,学校或生产单位没有标准源(标准源的购买需要很复杂的手续,还要到公安部门备案),就可以找一块沥青铀矿石作为“代标准源”使用。但这时需要使用较好的、已经标定的新仪器多次详细测定“代标准源”的A值,然后再标定旧仪器,标定的方法与“标准源”标定一样。直至所有的仪器在相同位置的读数都一致为止,这项工作称“一致性”检查。这种标定只有在要求不太严格的条件下使用。2.模型法标定步骤1)接通仪器电源,检查仪器的读数报警。2)使仪器处于ppm测量状态。3)将仪器探头置于模型中心,掀一下启动按钮(start),记下仪器给出的ppm读数,每读一次数启动一次按钮,连续读取20个数,取其平均值。若测得的ppm数值与已知饱和模型含量或已知不饱和模型等价饱和模型含量不符时,旋转ppm校准电位器旋钮,重新测量,直至仪器读数值和已知模型含量值吻合为止。
γ辐射仪
γ辐射仪是用于γ射线总量测量的轻便型仪器，在地质找矿和环境γ辐射监测中得到广泛应用。(一)FD-3013型数字式γ辐射仪该仪器是具有典型意义轻便辐射仪，1998年出产，是地质找矿中常用的仪器。仪器的结构原理框图如图4-5-1所示。探测器由NaI(Tl)和GDB-35光电倍增管组成。电脉冲信号输出，首先经过放大器、甄别器。本仪器的甄别阈为40keV，即能量小于40keV的低能γ射线不记录，能量大于40keV的γ射线通过处理后进行记录。图4-5-1 FD-3013数字辐射仪结构原理框图仪器的探测灵敏度为5s-1(cps)/10-6(eU)(平衡铀含量)，即岩石、土壤中每10-6(eU)能产生每秒5个计数。分频器实质上是一个除法器，通过微调时钟电路，使每5cps输出一次10-6eU信号；经过选通门最后在显示器上读出的是以10-6eU为单位的铀含量值。显示器为四位液晶显示器。定时器给出选定的测量时间信号。报警器根据设定的计数率信号以及计数溢出、电池电压不足等进行报警。仪器适应工作温度为：-10～+50℃；耗电为150mW，用两节一号电池供电，可用40h。国外使用的类似仪器很多，如美国的GR-101A型γ辐射仪，用250°率表显示读数，读数精确；探测器为3.8cm×3.8cm NaI(Tl)，阈压为50keV。仪器适用于踏勘普查，以寻找异常为目标的野外γ测量仪，仪器重1.25 kg，改进后的GR-110为四位液晶显示器读数的数字γ辐射仪(Geo-Metrics公司生产)，探测器为13cm3的NaI(Tl)晶体。该仪器设有两个阈值，分别为0.08MeV和0.4MeV。在铀矿山或高γ场中使用0.4MeV。又如印度常用的数字式γ辐射仪，使用ϕ4cm×5cm NaI(Tl)晶体，每10-6eU(铀含量)产生的每秒脉冲计数可在1～10之间调节，仪器直接读出平衡铀含量值。仪器体积小(8cm×12cm×18cm)，使用方便。(二)FD-3014积分γ能谱仪仪器的整体结构原理与FD-3013类似，其主要差别在甄别器阈电压可调。可以分别测量不同能量阈的γ射线总计数，可以定性地分别测量铀含量和钍含量。如果将阈电压调在40keV位置，则仪器与FD-3013 一样。如果将阈电压调至1.65MeV，测量的是铀(Rac1.76MeV)和钍(ThC112.62MeV)的特征γ射线的总计数率；再将阈电压调至2.5MeV，测量的只是钍的特征γ射线计数率；两者相减即为铀的特征γ射线计数率。通过分频器，可以分别给出铀、钍含量。类似这种轻便型积分γ能谱仪，如加拿大的UG-130型单道积分γ能谱仪和GRS-400型积分γ能谱仪，两者的NaI(Tl)晶体大小不同，均设有5个阈电压位置。GIS-5型积分γ能谱仪，使用方形NaI(Tl)晶体，总体积为82cm3；有四个固定电压位置，可以分别测量γ射线总计数率和铀、钍、钾含量。阈电压分配如表4-5-1所列。表4-5-1 阈电压与测量谱段(三)ZDD3901建材放射性检测仪该仪器属于γ射线辐射仪，使用ϕ30mm×50mm NaI(Tl)晶体。其特点是在探测器外加厚度为1cm的圆形铅室，降低周围环境γ辐射本底。本仪器主要用作天然石材工程板(30cm×30cm×2cm)现场放射性测量，根据《建筑材料放射性核素限量》GB6566—2001标准对石材工程板进行放射性检测分类。1)工程板γ射线剂量率≤0.1 μGy/h，相当于A类。相对误差好于±30%。2)γ射线剂量率在0.1～1 μGy/h范围，相当于B类。相对误差不超过±20%。3)剂量率超过1μGy/h，为C类。相对误差好于±15%。(四)CKL-3120 X-γ剂量率仪主要用于环境X-γ射线空气吸收剂量率的测量。仪器轻便，可用于空气吸收剂量率测量，也可用于固定场所连续监测。仪器的原理结构，如图4-5-2所示。探测器用的是ϕ70mm×70mm的塑料闪烁体，与光电倍增管配合，输出脉冲信号输入AD变换器，目的是将模拟信号转变为数字信号，再输入到CPU(单片机)进行处理。为适应多种需要，自动给出测量数据的平均值、变异系数、测量时间及日期等。图4-5-2 CKL-3120X-γ剂量率仪原理框图仪器主要性能指标如下。1)能量范围和响应：25～100keV时，对137Cs参考源辐射响应的差别≤±20%；100keV～3.0MeV时，对137Cs参考源辐射响应≤±5%。2)有效量程：10nGy/h～100mGy/h。3)仪器连续工作8h，指示值变化限值＜±10%。4)适应温度范围：-5～50℃，误差不超过±25%。
