放射性地球物理第六章常规射气测量课件.ppt

1、核技术与自动化工程学院 应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 222Rn218Po214Pb214Po210Pb210Po206Pb214Bi210Bi3.825d3.05m164s138.4d26.8m19.7m22.3a5.01d氡及其子体氡及其子体 临界温度临界温度 104.4oC 临界压力临界压力 6.2108Pa 气态时的密度气态时的密度 9.72910-3g/cm3 液态时的密度液态时的密度 5.7g/cm3 沸点沸点 65oC 固化温度固化温度 71oC 在空气中的扩散系数在空气中的扩散系数 0.105cm2/s 3.71010Bq氡的体积氡的体积 0.66mm3

2、 应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 射气能溶解在其它液体中。射气能溶解在其它液体中。溶解在液体中的射气浓度与空气中的浓度成正比，溶解在液体中的射气浓度与空气中的浓度成正比，其比例系数称为溶解度系数。其比例系数称为溶解度系数。温度增加，溶解度降低。例在温度增加，溶解度降低。例在0oC时时Rn溶解度系数为溶解度系数为0.510；30oC时，溶解度系数为时，溶解度系数为0.20。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 所有固体物质都不同程度地吸附氡。所有固体物质都不同程度地吸附氡。活性炭、煤、橡胶、蜡吸附氡性能较好。活性炭、煤、橡胶、蜡吸附氡性能较好。岩石中，粘土是

3、好的氡吸附剂。岩石中，粘土是好的氡吸附剂。金属的吸附氡能力很弱。金属的吸附氡能力很弱。玻璃吸附氡的能力比金属更弱。玻璃吸附氡的能力比金属更弱。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 射气系数定义为射气系数定义为应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院%100*21NN式中：式中：N1、N2分别为在某一时间间隔内岩石析出的射气分别为在某一时间间隔内岩石析出的射气与产生的全部射气。与产生的全部射气。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院岩石破碎程度高，射气系数增大。岩石破碎程度高，射气系数增大。温度增高，岩石射气系数增大。温度增高，岩石射气系数增大。湿样品的

4、射气系数略低于干样品。湿样品的射气系数略低于干样品。风化岩石的射气系数高于原生岩石。风化岩石的射气系数高于原生岩石。当存在浓度梯度时，射气由浓度高的地方向浓度低当存在浓度梯度时，射气由浓度高的地方向浓度低的地方迁移称为扩散。的地方迁移称为扩散。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 描述扩散作用的参数为描述扩散作用的参数为扩散系数扩散系数K。扩散系数当浓度梯度为一个单位时，单位时间内扩散系数当浓度梯度为一个单位时，单位时间内通过单位面积的气体量。其单位为：通过单位面积的气体量。其单位为：cm2/s。除除扩散系数扩散系数外，尚用外，尚用扩散长度扩散长度来描述射气的扩散。来描述射气的

5、扩散。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 扩散长度扩散长度 l当某一点的射气浓度减少到原始射气当某一点的射气浓度减少到原始射气浓度浓度1/e时，该点离射气源的距离。时，该点离射气源的距离。扩散长度反应了射气浓度随距离减弱的特性。扩散长度反应了射气浓度随距离减弱的特性。KKl1 当存在压力差时，射气从压力高的地方向压力低的当存在压力差时，射气从压力高的地方向压力低的地方流动，称为对流。地方流动，称为对流。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 对流作用对流作用的大小用对流速度来描述。单位：的大小用对流速度来描述。单位：cm/d 对流作用对流作用的研究较少。被认为是

6、影响射气运移的重的研究较少。被认为是影响射气运移的重要作用之一。要作用之一。当土壤和空气的温度存在差异时，若空气温度高，当土壤和空气的温度存在差异时，若空气温度高，由于热的作用，水蒸气蒸发，使地下氡气不断向上迁由于热的作用，水蒸气蒸发，使地下氡气不断向上迁移，这种作用叫移，这种作用叫抽吸抽吸。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 温度差异越大，温度差异越大，抽吸抽吸作用越大。作用越大。抽吸抽吸作用是近几年提出的氡气迁移方式之一。作用是近几年提出的氡气迁移方式之一。由于氡可以溶解在水中，所以氡可以在地下水的带由于氡可以溶解在水中，所以氡可以在地下水的带动下，被迁移到很远的地方。动

7、下，被迁移到很远的地方。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 氡是一种微量气态元素，在很多情况下它可以在其氡是一种微量气态元素，在很多情况下它可以在其它浓度较大的土壤气体（如它浓度较大的土壤气体（如O、N、CO2）扩散压力的）扩散压力的推动下向地表迁移。推动下向地表迁移。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 当存在地热梯度时，气体可以由温度高的部位向温当存在地热梯度时，气体可以由温度高的部位向温度低的部位迁移。度低的部位迁移。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 还有一些其它因素，如地震应力引起的毛细压力的还有一些其它因素，如地震应力引起的毛细压

8、力的变化，大气压力的纵深效应等，都可能引起氡的迁移。变化，大气压力的纵深效应等，都可能引起氡的迁移。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 氡气的迁移，一般不是单一因素，而应该是由综合氡气的迁移，一般不是单一因素，而应该是由综合因素引起的。在研究氡气迁移时，应该考虑各种影响因因素引起的。在研究氡气迁移时，应该考虑各种影响因素。素。核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院射气在土壤中的分布与下列因素有关：射气在土壤中的分布与下列因素有关：岩石或土壤中放射性核素含量（主要是岩石或土壤中放射性核素含量（主要是Ra、Th）；）；射气系数；射气系数；射气的运移与射气的衰变；射气的运移与

9、射气的衰变；由于决定射气析出、影响射气运移的因素众多，因此，由于决定射气析出、影响射气运移的因素众多，因此，一般说来，无法通过理论公式来计算射气的运移等。但一般说来，无法通过理论公式来计算射气的运移等。但理论公式对于工作方法选择、地质解释还是有价值的。理论公式对于工作方法选择、地质解释还是有价值的。核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院正常场：正常场：由土壤或岩石中正常放射性核素存在形成的射由土壤或岩石中正常放射性核素存在形成的射气浓度，称为射气底数或者射气正常场。气浓度，称为射气底数或者射气正常场。花岗岩地区射气底数：花岗岩地区射气底数：150260 Bq/L异常场：异常场：通常把高于

10、正常场通常把高于正常场2 3倍的射气浓度定为工作倍的射气浓度定为工作区的异常下限。大于等于异常下限的区域，称为异常场。区的异常下限。大于等于异常下限的区域，称为异常场。沉积岩地区射气底数：沉积岩地区射气底数：4075 Bq/L核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院当浮土下有铀矿体时，能不断地放当浮土下有铀矿体时，能不断地放出射气。其中一部分射气可进入岩出射气。其中一部分射气可进入岩石孔隙或土壤及大气中。随着铀等石孔隙或土壤及大气中。随着铀等核素的不断衰变，矿体内的射气浓核素的不断衰变，矿体内的射气浓度不断增大，驱使射气向四周浓度度不断增大，驱使射气向四周浓度较小的地方逸散。使部分氡可以从

11、较小的地方逸散。使部分氡可以从地下到达地表。形成以矿体为中心地下到达地表。形成以矿体为中心的向四周降低的射气异常。射气的的向四周降低的射气异常。射气的浓度在矿体上方几至十几浓度在矿体上方几至十几m的范围的范围内都有显著的增高，所以可以根据内都有显著的增高，所以可以根据氡射气浓度的增高来发现铀矿床。氡射气浓度的增高来发现铀矿床。铀矿体形成的射气场分布示意图核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院dxSNdQQQdxSNdtddxxQQ+dQNdx层中的射气浓度；层中的射气浓度；S dx层的面积；层的面积；Q通过通过dx层底面流入的射气量；层底面流入的射气量；NSdx dx层中的射气量。层中的

12、射气量。dxSNdQQQdxSNdtdSVNSdxdNKQdxSNdxdNdxSdxNdKdQ22只考虑扩散与对流时，单位时间内由扩散和对流引起的射气量为：只考虑扩散与对流时，单位时间内由扩散和对流引起的射气量为：K扩散系数扩散系数V对流速度对流速度NSdxdxdxdNVSdxSdxNdKdxSNdtd22NdxdNVdxNdKdtdN22在放射性矿层上方，在放射性矿层上方，dx层中的射气浓度将达到稳定，即层中的射气浓度将达到稳定，即dN/dt0 xKKVKVKVNxKKVKVNN2221222exp22expxKKVKVKVNxKKVKVNN2221222exp22exp由边界条件确定由边界

13、条件确定N1、N2：1、浮土厚度很大时（、浮土厚度很大时（h10m）x，N0，由此可得：由此可得：N20 x=0，NN0，由此可得：，由此可得：N1N0 xKKVKVNN2022exp讨论：讨论：V0，浮土中射气浓度公式简化为，浮土中射气浓度公式简化为xKeNN0即：浮土中射气浓度由矿层界面向地面呈指数规律衰减。当即：浮土中射气浓度由矿层界面向地面呈指数规律衰减。当/Kx eeexK11eNeNN/010讨论：讨论：若无扩散作用，即若无扩散作用，即K0，则，则NdxdNVdxNdKdtdN220NdxdNVxVeNN0 xKKVKVKVNxKKVKVNN2221222exp22exp由边界条件

14、确定由边界条件确定N1、N2：2、浮土厚度有限时（、浮土厚度有限时（h10m）x0，NN0 x=h，N0，由由得得 NN1N2N0 N2N0N1由由得得022exp22exp22exp212021hKKVKVNhKKVKVNhKKVKVNN由此解得由此解得hKKVKVhKKVKVhKKVKVNN2220122exp22exp22exphKKVhKKVhKKVN22202exp2exp2exphKKVhKKVhKKVNNNN22201022exp2exp2exp将将N1、N2代入代入N的一般公式得的一般公式得hKKVhKKVhKKVNN22202exp2exp2expxKKVKV222exphK

15、KVhKKVhKKVN22202exp2exp2expxKKVKV222exphKKVhKKVxhKKVxhKKVxKVNN222202exp2exp)(2exp)(2exp2expxKVhKKVshxhKKVshN2exp2)(2220分析：当分析：当x为一定值时，为一定值时，V越大，射气浓度越大，射气浓度N越大。越大。核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院若若V0，则射气仅由于扩散作用而迁移，此时，则射气仅由于扩散作用而迁移，此时N之解为：之解为：hKshxhKshNN)(0 氡浓度氡浓度K(cm2/s)N0/2N0/10N0/100N0/10000.070.871.751.971.

16、990.040.791.721.971.990.010.451.461.831.920.0040.300.991.791.970.0010.150.501.001.56不同扩散条件时氡扩散距离不同扩散条件时氡扩散距离(m)，h=2m 氡浓度氡浓度K(cm2/s)N0/2N0/10N0/100N0/10000.071.243.704.854.980.040.973.144.754.970.010.451.593.194.570.0040.311.012.003.020.0010.150.500.981.50不同扩散条件时氡扩散距离不同扩散条件时氡扩散距离(m)，h=5m 氡浓度氡浓度K(cm2/

17、s)N0/2N0/10N0/100N0/10000.071.264.218.4112.620.040.963.186.369.450.010.481.593.184.770.0040.301.002.013.020.0010.150.501.001.55不同扩散条件时氡扩散距离不同扩散条件时氡扩散距离(m)，h若扩散系数为若扩散系数为0.04cm2/s，离矿体，离矿体10m时，射气浓时，射气浓度已经下降到原始浓度得千分之一。度已经下降到原始浓度得千分之一。结论：如果只考虑扩散作用，可以把结论：如果只考虑扩散作用，可以把10m厚的浮土看作为厚的浮土看作为无限厚的浮土。即扩散距离最大为无限厚的浮土

18、。即扩散距离最大为10m。分析分析2：若扩散系数为若扩散系数为0.04cm2/s，取样深度为，取样深度为1m，以可以探测到矿层表面射以可以探测到矿层表面射气浓度百分之一为可以发气浓度百分之一为可以发现异常，则射气测量的探现异常，则射气测量的探测深度为测深度为510m。核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2 4 6 810N/N深深度度（m）浮土厚度有限时氡浓浮土厚度有限时氡浓度与深度关系度与深度关系K=0.04cm2/sh=2mh=5mh=10m扩散距离讨论：扩散距离讨论：结论：结论：Tn离开矿层后只能扩散十几厘米。因此在地表测量离开矿层后只

19、能扩散十几厘米。因此在地表测量时，所测量的时，所测量的Tn射气代表的是来自地表的射气。射气代表的是来自地表的射气。核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院 钍浓度钍浓度K(cm2/s)N0/2N0/10N0/100N0/10000.071.65.410.8160.041.24.18.312不同扩散条件时不同扩散条件时Tn扩散距离扩散距离(cm)，h核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院aSdxdxSNdQQQdxSNdtda单位时间内放射层产生的射气浓度。单位时间内放射层产生的射气浓度。dxxQQdQN123450.5 1.0NNx(m)x(m)均匀放射层的射气分布均匀放射层的射气分

20、布SVNSdxdNKQdxSNdxdNdxSdxNdKdQ22只考虑扩散与对流时，单位时间内由扩散和对流引起的射气量为：只考虑扩散与对流时，单位时间内由扩散和对流引起的射气量为：aSdxdxSNdQQQdxSNdtdaNdxdNVdxNdKdtdN220axKKVKVNxKKVKVNN222122exp22exp核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院axKKVKVNxKKVKVNN222122exp22exp由边界条件确定积分常数由边界条件确定积分常数N1、N2：当当x0时，时，N0，有：，有：021aNNN当当x，NN，有：，有：aeNeNN

21、N21N表示岩石深部的射气浓度。表示岩石深部的射气浓度。1cm3浮土中有浮土中有CRa.克镭，由其形成的自由氡浓度为：克镭，由其形成的自由氡浓度为：)/(107.3)/(107.313310LBqCcmBqCCNRaRaRa核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院当只考虑扩散作用，即当只考虑扩散作用，即V0，有，有xKxKRaeNeCN11氡浓度随深度的变化规律如右图所示。氡浓度随深度的变化规律如右图所示。123450.5 1.0NNx(m)均匀放射层的射气分布均匀放射层的射气分布核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院1、只考虑扩散和对流作用时，通过单位面积的射气流密度、只考虑扩散和

22、对流作用时，通过单位面积的射气流密度NVdxdNKq若对流速度若对流速度V0，则，则dxdNKqhKKVshKVeNqhKV222022若若V0hKshKNq0核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院2222200VhKKVthKVNq若若V0hKthKNq00核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院2、表层被封闭时，浮土中的射气分布（仅考虑、表层被封闭时，浮土中的射气分布（仅考虑V0情况）情况）此时，射气从矿层向浮土传播的微分方程的一般解为此时，射气从矿层向浮土传播的微分方程的一般解为xKxKeNeNN21矿层矿层hxN0q0q=00120.2 0.4 0.6 0.8 1.0深深度度

23、(m)0NNh=2mK=0.04121表层封闭表层封闭2未封闭时未封闭时核技术与自动化工程学院核技术与自动化工程学院xKxKeNeNN21积分常数积分常数N1、N2由边界条件确定：由边界条件确定：当当x0时，时，N0，有：，有：当当xh，q0，有：，有：021NNNN102NNN021hxxKxKeNeNdxdKdxdNK0)(101hKhKeKNNeKNhKcheNNhK201hKchxhKchNN)(0应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院xQdQQdx应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院xKeNN10.20.40.60.81.01.2x(m)0 0.2 0.

24、4 0.6 0.8 1.0NN0.110-20.310-2310-2应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院0.20.40.60.81.01.2x(m)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0NN 在出露地面的均匀放射性在出露地面的均匀放射性岩层上，在同一测点的不同深岩层上，在同一测点的不同深度上取样（如条件不具备，也度上取样（如条件不具备，也可在相邻测点的不同深度上取可在相邻测点的不同深度上取样），将测量结果用样），将测量结果用N/N=f(x)的形式，用图示曲线表示。的形式，用图示曲线表示。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 将实测曲线与理论曲线比将实测曲线与

25、理论曲线比较。较。0.20.40.60.81.01.2x(m)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0NN0.110-20.310-2310-2 用内插法求出实测曲线的用内插法求出实测曲线的K值。值。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院xKeNN1111hbeNN212hbeNN）（）（）（）（2121111121bhbhbhbheeeNeNNN应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院122211bhbheNNeNN122121bhbheNeNNN12bhbhee与3212111321211131211232222121）（）（）（）（bhbhbhNbhbhbhN

26、NN3212212116121）（）（bhNbhNbhNN3122121226121）（）（bhNbhNbhNN33213122221212211221)(61)(21)(bhNhNbhNhNbhNhNNN应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院AhNhNBhNhNChNhN)()()(3213122212122112；记：0216123CbBbAbACABABb6232322bKKb应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院123450.5 1.0NNx(m)均匀放射层的射气分布均匀放射层的射气分布0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2 4 6 810N/N深深

27、度度（m）浮土厚度有限时氡浓度浮土厚度有限时氡浓度与深度关系与深度关系K=0.04cm2/sh=2mh=5mh=10m离矿层离矿层越近，越近，浓度变浓度变化梯度化梯度越大。越大。最终氡最终氡浓度趋浓度趋于一饱于一饱和值。和值。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院排气孔取样器橡皮管干燥器 探测器唧筒 仪器主机射气测量仪器结构图应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院FD-3017测氡仪原理框图FD-3017是一种携带式、高灵敏、快速、准确的现场测氡仪，它利用静电场收集氡衰变的第一代子体-RaA（218Pb）作为测量对象。该仪器可应用于土壤和水中以及其他许多场合中定量测

28、量氡的浓度。如地质和水文地质勘探中的普查和详测；亦可应用于放化测镭、寻找地下水源、地震预报、环境保护、科研教学等部门的测试工作。测氡仪测氡仪RAD7 连续测氡仪连续测氡仪1027 0.1-999pCi/L(3.7-37000Bq/m3)勘查隐伏放射性矿床勘查隐伏放射性矿床探测断层、裂隙探测断层、裂隙寻找基岩裂隙水寻找基岩裂隙水放射性环境评价放射性环境评价其它应用其它应用应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 岩溶陷落柱在煤矿又称为“无炭柱”,其形成的主要原因是由于地下碳酸盐岩在水的溶蚀下产生喀斯特溶洞,溶洞的塌陷造成其上部地层垮落,从而形成在剖面上看呈柱状的陷落体因柱体内岩石的破

29、碎程度较大,且裂隙发育,碎粒间的连通性较柱外正常地层好,有利于氡气的释放和向上运移,因此形成柱体内外的氡气浓度差异此外岩溶陷落柱大都为上小下大的形状,如同一个大“集气杯”,加上柱体内外存在着压差及氡气自身所具有的向上运移能力,因此在柱体内外顶部的地表附近形成较高的氡气浓度差异 氡气测量用于地表探测岩溶陷落柱的位置与范围氡气测量用于地表探测岩溶陷落柱的位置与范围应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院 卡法或卡法或杯法，都是采用可以吸附氡子体的材料，埋杯法，都是采用可以吸附氡子体的

30、材料，埋在地下一段时间，当所吸附氡的子体达到一定量后，在地下一段时间，当所吸附氡的子体达到一定量后，取出，用低本底取出，用低本底测量仪器进行测量仪器进行计数测量，以获取氡计数测量，以获取氡浓度的方法。浓度的方法。用于吸附氡子体的用于吸附氡子体的卡一般是聚酯薄膜等材料卡一般是聚酯薄膜等材料 曾经有过静电曾经有过静电卡、带电卡、带电卡、自然卡、自然卡等卡等 杯法是在杯法是在卡法的基础上发展起来的，采用大面积的卡法的基础上发展起来的，采用大面积的吸附材料，以获取高的测量灵敏度。吸附材料，以获取高的测量灵敏度。1挖坑：挖坑：逐测点挖掘深逐测点挖掘深3040cm的探坑。的探坑。2埋杯：埋杯：将探杯倒置于

31、坑中，用土埋严。将探杯倒置于坑中，用土埋严。3测量：测量：埋杯一定时间后，取出探杯，立即将其放入电离埋杯一定时间后，取出探杯，立即将其放入电离室。探测仪内进行测量。为了工作方便，一股埋杯时间可室。探测仪内进行测量。为了工作方便，一股埋杯时间可大于大于4h，这时测量结果与埋杯时间近似无关。，这时测量结果与埋杯时间近似无关。4记录：记录：记录内容包括：埋杯时刻、取杯时刻、测量时刻、记录内容包括：埋杯时刻、取杯时刻、测量时刻、测量计数等。测量计数等。5检查仪器：检查仪器：施工前后，应进行仪器性能检查，保证仪器施工前后，应进行仪器性能检查，保证仪器工作良好，确保野外获得的数据可靠。工作良好，确保野外获

32、得的数据可靠。6编制成果图：编制成果图：根据测量数据绘制。杯法测量剖面图、平根据测量数据绘制。杯法测量剖面图、平面剖面图或平面等值图等。面剖面图或平面等值图等。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院圆柱形脉冲电离室的结构极为简单。如图圆柱形脉冲电离室的结构极为简单。如图1所示。它由高压所示。它由高压电极、收集电极和保护环等构成，其中高压电极包括电离室电极、收集电极和保护环等构成，其中高压电极包括电离室壁和电离室盖，保护环是个接地的金屑环，它的作用是消除壁和电离室盖，保护环是个接地的金屑环，它的作用是消除高压漏电电流对收集电极的影

33、响，减少高压漏电的噪声，井高压漏电电流对收集电极的影响，减少高压漏电的噪声，井使收集电极在边缘处的电场保持均匀。电离室的探测面积约使收集电极在边缘处的电场保持均匀。电离室的探测面积约500cm2。由于圆柱形电离室采用同轴圆柱形电极，收集电极附近的电场强度远大于其它区域的场强，大部分电位降集中在收集电集周围，如图2所示。因此，它比平行板电极容易获得强电场区。灵敏体积大，极间电容小。电离产生的电子和正、负离子在靠近收集电极运动时容易形成脉冲信号。、图3是脉冲电离室的工作原理。电荷在电场中作功，使电极电位发生变化，由于高压电极的电位衍定，所以电位变化集中在收集电极上，从而形成了电脉冲。脉冲形成始于离

34、子的产生。止于离子对全部被收集，图中(3)、(4)是脉冲形成示意图。在圆柱形电离室中，正、负离子靠近中心电极时，运动速度突然加快，从而形成陡峭的脉冲上升前沿，图中脉冲A主要是由正离子运动形成的，脉冲B主要是由负离子运动形成的。而在平行板电离室中，电场分布均匀。离子作匀速运动，脉冲形成的前沿较缓，如图中脉冲c所示。因此，当微分时间相同时，对微分后的脉冲：脉冲A和B可以得到宽度较窄、幅度较大的脉冲信号，而脉冲c的幅度则很小。一般机械振动等引起的干扰噪声频率较低，约为几十赫兹到几干赫兹，相应的脉冲宽度较宽，与圆柱形电离室形成的脉冲相比，噪声脉冲的前沿相对较缓，因而通过脉冲成形电路网络就可以减小低频噪

35、声的干扰，提高信噪比。D50 低本底测量仪 主要技术指标主要技术指标 探测器有效直径：50mm仪器本底：平均不大于3计数/小时探测效率：不小于65%(Pu-239源）计数容量：9999（有溢出指示）定时：自动定时分为30秒、1分、2分、5分、10分、20分、30分、60分、100分及不控制十档自检：分慢检和快检信号，可观察仪器计数部分是否正常。连续工作，不需要值班人员供电电源：六节一号电池或相同尺寸的GNY-3镉镍蓄电池（带充电器），更换一次电池 或充电一次可工作台400小时以上（有电池更换指示）。体积：长250mm*宽115mm*高210mm重量：8kg技术性能技术性能探测器有效直径：12、

36、16、20三种任选。仪器平均本底：分别不大于5、8、10计数/24小时。测量效率：对活性区面积为 7mm的 Pu源分别不小于60%（2）、65%、70%。测量灵敏度：5*10 Bq。计数容量：9999（有溢出指示）。定时：自动定时分为30、1、5、10、30、60、100、400、1000、1400十档及手控停止。自检：有快慢两种自检信号。液晶显示：计数溢出指示，计数时间，电池充电指示。供电电源：六节GNY-3镉镍蓄电池或六节一号电池，新充电池可工作500小时以上。埋杯最佳时间：埋杯最佳时间：根据氡及其子体的放射性积累特征，埋杯最佳时间为4h或大于4h，不论何种累积测氡方法，若氡子体收集器埋置

37、时间小于0.5h，则只能收集小部分氡子体信息，因此，此时氡子体的收集量正处于快速增加阶段,是不稳定的；只要埋杯时间达到4h，收集氡的短寿命子体就达到了饱和量，此后收集到的信息量始终为稳定值。多参数测量：多参数测量：氡的多参数测量是根据氡子体的放射性衰变规律，在取出探杯完成第一次测量的4h后，再次对探杯进行第二次测量，以获得222Rn和220Rn。计算采用下列公式式中，N1、N2分别为第一、第二次测量获得的计数率；是220Rn的子体212Pb衰变常数(0.065/h)；t是两次测量的时间间隔(h)。222Rn和220Rn都是自然界存在的放射性元素氡的同位素，它们分别来自不同的母体铀和钍。由于铀和

38、钍的地球化学性质不同，以及222Rn和220Rn的衰变积累规律不同，220Rn主要反映近地表的信息，而222Rn可以反映地下深部的信息。多参数测量可以判别氡异常的性质，排除地表干扰因素，有利于确定地质构造的分布位置222Rn+220Rn=N1220Rn=N2et222Rn=N1-220Rn222Rn/220Rn=(N1/N2)et-1勘查隐伏构造中的放射性测量剖面 浙江某地11号测线综合剖面图1浮土；2一砂岩；3一大理岩；4一构造角砾岩；5一断层；6地面测量曲线；7一孔中测量曲线；8一卡测量曲线应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程

39、学院 20世纪世纪70年代发展的探测铀矿技术。年代发展的探测铀矿技术。以以粒子射入绝缘固体物质中时，在它们经过的路径上粒子射入绝缘固体物质中时，在它们经过的路径上所造成物质的辐射损伤为探测对象。所造成物质的辐射损伤为探测对象。采用化学蚀刻方法将辐射损伤扩大到光学显微镜可以采用化学蚀刻方法将辐射损伤扩大到光学显微镜可以观察的尺寸来加以记录。观察的尺寸来加以记录。用于记录辐射损伤的探测器一般为塑料，如醋酸纤维用于记录辐射损伤的探测器一般为塑料，如醋酸纤维（电影胶片）等。（电影胶片）等。用于蚀刻的化学试剂一般为强酸或强碱。用于蚀刻的化学试剂一般为强酸或强碱。当裂变碎片通过其一绝当裂变碎片通过其一绝缘

40、结晶固体物质的晶格缘结晶固体物质的晶格时，就从沿途的原子中时，就从沿途的原子中夺走电子，产生一条由夺走电子，产生一条由正离子构成的电离区。正离子构成的电离区。长长1030mm。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院产生的正离子相互之间产生的正离子相互之间激烈地排斥，使它们进激烈地排斥，使它们进入到周围的固体物质中，入到周围的固体物质中，从而产生一些空的晶格从而产生一些空的晶格点和缝隙点和缝隙。应力区发生弹性松弛，应力区发生弹性松弛，使没有损伤的基质又发使没有损伤的基质又发生应变，这样就形成了生应变，这样就形成了比较稳定的辐射损伤区，比较稳定的辐射损伤区，这就是潜伏径迹。这就是潜伏

41、径迹。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院云母记录的裂变径迹照片云母记录的裂变径迹照片磷灰石中的不完整径迹照片磷灰石中的不完整径迹照片辐射损伤区可以被一定的化学试剂优先溶解。用一定的化学溶辐射损伤区可以被一定的化学试剂优先溶解。用一定的化学溶剂对固体物质进行腐蚀剂对固体物质进行腐蚀(蚀刻蚀刻)时，径迹的图象就可以显示出来，时，径迹的图象就可以显示出来，直到将它们扩大到用普通的光学显微镜就可以直接进行观测。直到将它们扩大到用普通的光学显微镜就可以直接进行观测。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院（3）固体径迹探测器的基本特征 固体径迹探测器一般为塑料，如醋酸纤维（

42、电影胶片）、硝固体径迹探测器一般为塑料，如醋酸纤维（电影胶片）、硝酸钎维等。酸钎维等。基本特征：具有阈特征、不同固体探测器具有不同的蚀刻特基本特征：具有阈特征、不同固体探测器具有不同的蚀刻特征。征。要在某一绝缘固体物质中产生可蚀刻径迹，粒子的初始电离要在某一绝缘固体物质中产生可蚀刻径迹，粒子的初始电离率率(即损伤率即损伤率)J)J必须超过某一临界电离率必须超过某一临界电离率JcJc。初始电离率既与粒子的电荷数初始电离率既与粒子的电荷数(原子序数原子序数)、粒子的速度、粒子的速度(质质量和能量量和能量)有关，也与记载径迹的物质的性质有关。有关，也与记载径迹的物质的性质有关。基本规律：电荷量多，电

43、离率高；基本规律：电荷量多，电离率高；速度太快，作用时间短电离率低；速度太快，作用时间短电离率低；速度太慢，受电子干扰电离率低。速度太慢，受电子干扰电离率低。应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院不同的带电拉于的辐射损伤与速度的关系图鋯石玻璃磷灰石云母裂变碎片在大多绝缘固体物质中都可以留下径迹。裂变碎片在大多绝缘固体物质中都可以留下径迹。径迹长度实际上就是它的全射程径迹长度实际上就是它的全射程。T（）D（）固定配方与时间t（m）D（）固定配方与温度t（m）D（）固定配方与温度醋酸钎维醋酸钎维硝酸钎维硝酸钎维应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院醋酸钎维探测器蚀刻配方

44、醋酸钎维探测器蚀刻配方22克克NaOH3克克KMnO4100毫升毫升H2O28克克KOH3克克KMnO4100毫升毫升H2O硝酸钎维探测器蚀刻配方硝酸钎维探测器蚀刻配方26克克NaOH100毫升毫升H2O蚀刻程序蚀刻程序将野外取回的探测器（薄膜）洗净，晾干将野外取回的探测器（薄膜）洗净，晾干配置好蚀刻剂配置好蚀刻剂将配置好的蚀刻剂放入恒温锅，加热到选定稳定将配置好的蚀刻剂放入恒温锅，加热到选定稳定将探测器（薄膜）在蚀刻架上挂好，放入锅内蚀刻到选定将探测器（薄膜）在蚀刻架上挂好，放入锅内蚀刻到选定时间时间将蚀刻好的探测器（薄膜）取出，用水洗净，晾干将蚀刻好的探测器（薄膜）取出，用水洗净，晾干应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院80848892961000100200300400500长沙铁道学院径迹测量剖面1第四系，2砂岩，3断层充填物，4裂隙，5钻孔测点号j/mm2寻找基岩裂隙水寻找基岩裂隙水应用核技术与自动化工程学院应用核技术与自动化工程学院氡气测量系统的标定 氡气测量系统的标定是将一已知浓度的氧气引入装探测器的容器内，然后，按照一定规则进行测量求出测量系统的读数与氡气浓度的关系，即标定系数，或称换算系数（刻度系数、校正系数）标定方法：循环法、真空法、扩散法