氡的瞬时测量方法

作者&投稿:养修 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
瞬时土壤氡测量方法~

瞬时氡测量方法,又叫常规氡测量方法,区别于20世纪70年代发展起来的多种累积测氡方法。这是一种最早用于土壤氡测量的方法。早期用的是电离室静电计(FD-103)。1985年出厂的FD-3017型测氡仪(见图4-5-8),是通过测量222Rn衰变产生的218Po来测氡的浓度,可用于测量土壤、水的氡的浓度。其特点是探测器不受氡子体的污染,也不受钍射气的干扰。适于现场快速获得测量结果,探测灵敏度高,操作简便。FD-3017是目前地质找矿,测量土壤氡的主要仪器(也有使用FD-3016和FD-1003型仪器)。
土壤氡测量常用的是浅孔测量,一般土壤层厚度不超过5m时,取样孔深80cm左右。如土壤层较厚(10m以内),可做深孔测量,孔深可达2m或更深一些。另有一种叫氡气测井,孔深数米或10m左右。
如果使用FD-3017型仪器,只测222Rn,则野外氡气测量的程序是:①先用铁锤和六棱钢钎,在测点处土壤层打孔。然后取出钢钎,插入取样器,周围用土壤封紧以免进入空气。②用橡皮管连接取样器和仪器(图4-5-7),放入探测片,打开仪器,抽取地下气样,等待一定时间,使氡在带负高压的探测片上沉积。③将探测片取出,放入测量仪的探测器室,进行测量。该仪器使用的是金硅面垒半导体探测器,测量218Po的α射线(6.002MeV)的计数率;也可以调节阈值测量其他能量的α射线。
在野外工作期间,为了了解仪器的工作稳定性,早、晚用α源进行检查测量。
土壤氡气测量数据处理主要包括:计算每个测点的土壤氡浓度,绘制等浓度图或剖面图等。
(一)氡浓度计算
如每个测点的计数为218Po的计数,则氡浓度为
NRn=nRn·JRaA (6-3-1)
式中:nRn为测氡仪的标定系数或称刻度系数;JRaA为探测片上沉积的RaA(218Po)的计数率。
(二)计算Rn和Tn的浓度
当抽取土壤中Rn、Tn混合气体,进入探测器室(闪烁室或电离室)后,根据Rn和Tn的半衰期不同,在两个间隔时间读数。t1和t2时间读数分别计算Rn+Tn的总浓度得Nt1和Nt2,则Rn、Tn浓度计算如下

核辐射场与放射性勘查

式中: 、 是分别根据t1和t2测量时间的读数计算出的总浓度;NRn、NTn分别为Rn和Tn的浓度; 、 为抽气停止后,Rn子体在t1、t2时间的增长率; 、 为Tn在t1、t2时间的衰减率。
解上述(6-3-2)式得:

核辐射场与放射性勘查


核辐射场与放射性勘查

若t2-t1=t,代入(6-3-3)式得:

核辐射场与放射性勘查

抽进探测器室的Rn、Tn混合气体,由于Rn半衰期长(T=3.825d),Tn的半衰期短(T=55.6s),Rn的子体积累使仪器读数增长,Pt1、Pt2可以在Rn增长曲线(或表6-3-1)中查出。Tn衰减很快,所以Tn的 、 衰减率也可在表6-3-1中查到。
表6-3-1是Rn、Tn在闪烁探测室(器)中的增长与衰减规律,图6-3-1为电离室(测氡仪)内Rn的增长规律。3h后达到平衡。

表6-3-1 闪烁室内Rn、Tn随时间变化


图6-3-1 电离室Rn的增长率

测氡法是核物探的一种,近年来在煤火探测方面的应用很受欢迎。山西矿业学院的刘洪福等在20世纪90年代中期研究了测氡法探测煤层自燃火源位置及范围的机理,并建立了天然放射性介质测氡试验台,研究氡析出与温度之间的关系,开发出了CDTH(测氡探火)专用软件,并在山东枣庄矿业集团公司柴里矿等15个矿局推广应用。太原理工大学、原长春科技大学等院校及河北邢台矿务局葛泉煤矿、石圪节煤矿等生产单位也对测氡法(α杯测氡)圈定地下煤层着火范围做了不少研究,并在实际生产中取得了很好的效果。氡射气容易受到气象条件等因素的影响,为了减弱干扰,本次研究选用了德国SARAD公司生产的RTM2100氡钍探测仪。RTM2100设有专用的传感器,用来测定测点的温度、湿度及气压强度,并自动进行三者影响校正。此仪器有测氡与测钍两种模式,且在测氡模式下可将钍射气的影响作为干扰因素消除,反之亦然。本次测量采用测氡模式,吸气泵选用0.5L·min-1,测量时间为10min;排空时间5min,吸气泵选用3L·min-1;测量深度40cm,点距20m,线距平均25m。
氡射气测量干扰较多,通常单点重复测量可比性差。图4⁃2⁃14是工作区一条剖面重复测量的比较图。从图可见两次测量的结果其幅值有一定差异,但异常曲线的变化趋势一致,异常峰值的位置和个数对应的很好,说明采用RTM2100氡钍探测仪测量的结果是可靠的。

图4-2-14 氡射气重复测量对比图

图4⁃2⁃15是氡气测量结果图。图中左侧异常整体与地面勘查火区吻合很好,特别是氡气异常中心点主要分布在勘查火区边界,可能是着火点的反映。右侧的氡气异常可能是地下着火区的反映。

图4-2-15 内蒙古乌达Ⅷ号火区地表氡气浓度图

图中红色实线所夹区域为2004年地表勘测火区

在铀系中222Rn及其子体218Po,214Po和210Po都是强α辐射体,占铀系α辐射体能量的57.1%,是测氡方法的主要辐射体。测量α射线的方法有:瞬时测氡法、径迹蚀刻法、α聚集器方法、钋-210法以及半导体α仪测量方法和液体闪烁测量方法等。α和γ射线兼用的方法有活性炭吸附器测量法。

测量土壤中氡和测量空气中氡,由于目的要求不同,在技术方法上也有所不同。

1.土壤氡瞬时测量方法

瞬时氡测量方法,又叫常规氡测量方法。区别于20世纪70年代发展起来的多种累积测氡方法。现在常用的仪器是FD-3017型测氡仪(图4-21),是通过测量222Rn衰变产生的218Po(RaA)来测氡的浓度,可用于测量土壤、水的氡浓度。其特点是探测器不受氡子体的污染,也不受钍射气的干扰,适于现场快速获得测量结果。

土壤氡测量常用的是浅孔测量,一般土壤层厚度不超过5m时,取样孔深80cm左右。如土壤层较厚(10m以内),可做深孔测量,孔深可达2m或更深一些。还有一种叫氡气测井,孔深数米或10m左右。

如果使用FD-3017型仪器只测222Rn,则野外氡气测量的程序是:①先用铁锤和六棱钢钎,在测点处土壤层打孔;然后取出钢钎,插入取样器,周围用土壤封紧以免进入空气。②用橡皮管连接取样器和仪器(图5-8),放入探测片,打开仪器,抽取地下气样,等待一定时间,使氡子体在带负高压的探测片上沉积。③将探测片取出,放入测量仪的探测器室进行测量。该仪器使用的是金硅面垒半导体探测器,测量218Po的α射线(6.002MeV)的计数率;也可以调节阈值测量其他能量的α射线。

图5-8 FD-3017型的取样器

在野外工作期间,为了了解仪器的工作稳定性,早、晚要用α源进行检查测量。

土壤氡气测量数据处理主要包括:计算每个测点的土壤氡浓度、绘制等浓度图或剖面图等。

2.水中氡测量方法

天然水中放射性元素主要来源于地壳,不同岩性地区地下水中氡含量差别很大(表5-7),携带有找矿信息。测量地下水中氡的浓度、追索地下水的来源或流经渠道,可能找到地下氡源(铀矿床)。

表5-7 不同类型地下水氡浓度 单位:em

测量水中氡浓度,主要是取水样,装入扩散器(图5-9),利用循环法进行测量,也可以用α径迹法进行测量。

图5-9 液体循环法测量水氡示意图

取水样要考虑测线、测点,但要以取井水、地下水为主。地表水也要重视山前溪流,大江、大湖一般不取样,必要时作为背景值可取少量样品。取样瓶要预先洗净编号,取样时要详细记录测点位置和地质情况,水样一般取300mL左右。取样可以立即进行测量,也可放置3h后进行测量。

测量时将水样装入扩散器(100~150mL),接入测量仪的循环系统(图5-9),与标定测量方法一样进行测量,再计算水中氡浓度。




如何测量物理运动的瞬时速度?
1、如果是匀速运动,瞬时速度不变。2、如果是匀变速直线运动,其公式为:v(t)=v0+at。3、如果是自由落体运动:v(t)=gt。4、如果是上抛运动:v(t)=v0-gt。5、如果是下抛运动:v(t)=v0+gt。6、如果是平抛运动,需要利用平行四边形定则分解,再求合速度:v(t)=根号(v0平方+gt平方)。

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