γ能谱法测定平衡参数ＫＰ及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及到核技术测试领域中的一个重要放射性平衡参数Ｋ↓［ｐ］的测定方法及其装置，Ｋ↓［ｐ］的测定方法是借助于γ四道能谱仪测得Ｑ↓［Ｒ］、Ｑ↓［Ｔｈ］、Ｑ↓［Ｋ］及总量Σ的基础上依据在γ能谱仪标定过程中得到的公式：Ｋ↓［ｐ］＝（Σ－Ｑ↓［Ｔｈ］／Ｂ－Ｑ↓［Ｋ］／Ｃ）Ｑ↓［Ｒ］在一单片机中算得Ｋ↓［ｐ］及Ｕ含量，用本方法及装置能从现场直接测定Ｋ↓［ｐ］及铀含量，使目前γ四道能谱仪扩展成γ五道能谱仪，能在铀矿地质系统，金矿地质系统及环境保护方面获得推广使用。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核技术测试领域中一个重要放射性参数平衡参数KP的测定方法及其装置。平衡参数KP是一个重要的放射性参数，然而长期以来KP不能在现场测定，因此不能解决非平衡状态下铀含量的测定，对此，以前采用的有以下几种方法1、通过现场采样后在室内进行化学分析结果;测铀、镭或用二种射线Uβ、Uγ后确定，费时费工，代表性差;2、《铀与冶》期刊84年第2期曾提出以高低能段计数率比值法所求得的视平衡系数，仅适用于饱和体积矿石，而且在低能段(50-150Kev)由于受有效原子序数的影响，γ计数率不与铀镭含量成正比，对结果影响有待于探讨;3、β-γ-γ能谱法测铀、镭、钍的原理和方法，虽能适用于平衡破坏的样品，这实质上是一种β或β+γ总量测定和γ能谱测定的综合方法，而且该方法还需提供总道定标器阈值为0.30Kev时的铀含量(Qo)，使野外现场测定不能轻易实现;4、在1986年《物探与化探》第3期上提出的在实际工作中只要采用野外γ能谱资料和相应测点上的微量铀化学取样分析，就可定量计算测点或区域上地质体的放射平衡特征参数。这实际上也较难实现，并且仍离不开化学取样分析。现有的各种四道γ能谱仪用于测铀目标时，考虑到1Mev以下的低能区难以测试，故选用1.76MevR214Bi峰，但没有平衡参数(Kp)的数据，其铀的含量测值是不可靠的。为此，本专利技术的目的，不采用微量铀的化学分析结果，也不采用综合β或β+γ的测试结果，而是在现场测定特征平衡参数Kp，从该平衡参数中解决在非平衡状态下铀含量测定而提供用γ能谱法测定平衡参数的方法及其装置。本专利技术的技术方案，利用现有的四道γ能谱仪，分别测量出岩石在镭的铀当量含量QR、岩石在钍的含量QTh，岩石在钾的含量QK、岩石总量的铀当量含量∑，依据公式Kp(∑-QTh/B-QK/C)QR在单片机中进行编程，从而确定特征平衡参数Kp，最终测量出非平衡状态下的铀含量。附图说明图1为装置硬件框2为Kp单片机系统程序框图。本方法的基本原理是考虑总量测定的γ射线，对我国现被推广的FD-3022γ能谱仪而言，属于0.85～300Mev范围，它不仅包括2.44-2.77Mev的208T1，1.66-1.90Mev的214Bi和1.38-1.56Mev的40K，还包括1.093Mev的234Th(铀X1)和1.001Mev的234mPa(铀X2)，对1Mev左右，且难以用γ技术法测定，本方法借助于γ能谱仪标定过程中得到的总量∑与其他之道镭、钍、钾含量值之间的关系由单片机系统确定平衡参数Kp。用于标定γ能谱仪的模型是一套γ能谱饱和模型，其中铀含量的分布是均匀的，并处于封闭状态，保证无射气溢出，α＝0，此时，模型的平衡系数K是已知的，且K＝1.0±0.1，模型的铀含量(Qu)是化学分析结果，在平衡的封闭条件下，238u含量与其子体的当量铀含量是相同的，即Q238U＝Q226Ra＝Q214Bi，可简写为Qu＝QR＝QBi在一般开放地质体的γ能谱测量技术存在如下定量关系QU＝ (QBi)/(k(1-a)) = (QC)/(KP) (1)而封闭模型的射气系数α＝0，平衡系数K≈1，故Kp＝K(1-α)≈1，在此时，亦可推导出Qu＝QR＝QBi(2)式(2)表明，在γ能谱仪标定时，Kp≈1，所测定的镭当量铀含量(QR)是以模型自身的铀含量(Qu)为标准的。由式(1)得KP= (QR)/(QU) (3)在γ能谱仪标定过程中，发现总量(∑)与其他三道含量QR、QTh、QK之间存在一定的数量关系∑＝QR/A+QTh/B+QK/c (4)式中∑为岩石总量的铀当量含量(10-6)QR为岩石镭的铀当量含量(10-6)QTh为岩石在钍的含量(10-6)QK为岩石在钾的含量(10-2)A为10-6Qu相当QR的倍数，为Ep的倒数，A＝1/KpB为10-6Qu相当于QTh的倍数，C为10-6Qu相当于QK的倍数在饱和模型上进行标定时，A＝1/Kp，B和C可通过标定数值两联立方程式求得，均为常数值。由式(4)求得Kp＝(∑-QTh/B-QK/C)/QR(5)所以在现场只要根据四道γ能谱仪测得，QR、QTh、QK、∑，增加一单片机系统，输入常数B、C根据公式(5)编程即可测得平衡参数Kp，具体步骤如图2所示，a.由四道γ能谱仪分别测出QR、QTh、QR、∑，即从原程序中取出QR、QTh、QK、∑四道数据，b.把四道参数的BCD码转换成二进制码，c.询问一下QR是否为0值，当QR＝0，则KP＝0则回到原程序进行四道显示，d、根据公式Kp＝(∑-QTh/B-QK/C)/QR及参数B、C值送入单片机系统计算Kp值，E、Kp的二进制值转换成BCD码，进行显示，F.按照KP= (QR)/(QU) 算出Qu，Qu值的二进制码转换成BCD码进行显示，以上所述，本专利技术的装置，即是在γ四道能谱仪的基础上增设一单片机系统，按照Kp的计算公式编程，软件加以固化，成为一台在非平衡状态下，在现场能显示测量∑、QR、QTh、QK、Kp及Qu六道γ能谱仪，装置硬件框图如图1所示，当能量一定的γ射线被NaI(TI)晶体收，转换为光子，通过光电信增管(DGB)上的高压，被收集到光阴极上，形成被聚焦加速的光电子，在其阳极形成电压信号通过前置放大器进行倒相阻抗匹配，衰减后给主放大器，输出一定宽度的脉冲信号，由定时单道进行自稳上、自稳下、Ra、Th、K、∑的能量分析，由微处理机系统进行D/A转换，计数控制，四道含量分析后进入已候机的Kp单片机系统而进行特征平衡参数及铀(U)含量计算，通过六位液晶显示器显示。用本方法及装置在试用中所测得的数据如表1和表2所示 从表1可以说明(1)四道能谱仪原功能与上海电子仪器厂生产的FD-3022微机四道γ能谱仪相同，本方法及其装置完成Kp及Qu的功能扩展。(2)Uy、My模型的平衡参数(Kp)分别为1.00和0.93，均符合模型的平衡条件(1.1＞Kp＞0.9)，其结果与模型的实际情况相符。(3)Ky、By模型的平衡参数(Kp)分别为3.73和1.20，均符合模型的放射性平衡偏镭的条件(Kp＞1.1)(4)本方法所提供的Qu值，在平衡模型(Uy、My)上与QR值接近，但在非平衡状态下，两者相差较大，一般在偏镭条件下，Qu＜QR，在也与实际情况相符。 从表2可以说明1)四道能谱仪原功能的QR与实际化学分析值U化在非平衡状态下相差很大，但本方法的功能扩展测值Qu与U化基本接近，从而解决了非平衡状态下γ能谱测铀的问题。2)当Kp＞0.5，或满足能谱仪灵敏度以上的数据，本方法的功能测值Qu与U化基本一致。3)该表有关Kp值表明，除序号19的灰岩Kp＝1.05，满足平衡条件外，其余都处于平衡状态，用过去四道γ能谱仪的原功能测铀是不可靠的。本专利技术能在现场直接测定特征平衡参数Kp，从而测得铀(U)的含量，使目前现有γ四道能谱仪扩展成为γ五道能谱仪，这样使在核工业铀矿地质系统可直接用Kp对放射性γ异常作出含铀性评价，将使国家铀资源评价中的γ能谱数据重新得到应用与评价，金矿地质系统变四道建模为五道建模，丰富γ能谱找金软处理系统的信息;对易爆物品、油气田，地下水，隐伏构造及铀氧化带等地面γ能谱测量数据的多解性提供Kp的确认信息;环保工作中，在现场变Ra、T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种γ能谱法测定平衡参数方法，它包括下列步骤：（１）利用四道γ能谱仪分别测量出：∑－岩石在总量的铀当量含量（１０↑［－６］）；Ｑ↓［Ｒ］－岩石在镭的铀当量含量（１０↑［－６］）；Ｑ↓［Ｋ］－岩石在钾的含量（１０↑［－２］）；Ｑ↓［Ｔｈ］岩石在钍的含量（１０↑［－６］）。（２）按照公式：Ｋ↓［Ｐ］＝（∑－Ｑ↓［Ｔｈ］／Ｂ－Ｑ↓［Ｋ］／Ｃ）／Ｑ↓［Ｒ］及参数Ｂ、Ｃ输入Ｋ↓［Ｐ］单片机系统，经运算求得特征平衡参数Ｋ↓［Ｐ］（３）按照Ｋ↓［Ｐ］＝＊＊＊计算出Ｑ↓［Ｕ］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯维恒，王依群，
申请(专利权)人：上海伽玛射线探测技术研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]