FD—3022四道γ能譜儀測量過程及常見問題淺談①

劉姍姍等

摘 要：FD-3022能譜儀是鈾資源勘查和核技術應用領域常見的一種γ能譜儀，廣泛用于放射性礦床和其他金屬和非金屬礦床（如金礦、石油等）的野外普查找礦工作，也可做填圖等其他地質研究、水文地質調查和環(huán)境監(jiān)測等工作。儀器經標定后還可進行天然石材放射性測量。隨著鈾資源勘查任務的增加和核技術應用領域的拓展，儀器數量和使用人數不斷增加，一些儀器故障、使用注意事項等困擾新手的問題也隨之出現。錯誤的操作不僅影響了儀器的使用壽命，也耽誤了項目進度。針對該儀器在計量檢定和野外測量使用過程中常見的一些問題，進行了分析和歸納，并給出了參考的解決方法。

關鍵詞：γ能譜儀 檢定 常見問題 解決方法

中圖分類號：O65 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（b）-0061-02

Discussion about the Measurement Process of FD-3022 γ Spectrometer and the Common Problems

Liu Shan shan，Ouyang You，Tang Xiaochuan，Zhang Changxing

（Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry，Shijiazhuang 050002，China）

Abstact：FD-3022 is a common γ spectrometer on the application field of prospecting uranium and nuclear technique.Widely used in radioactive mineral deposits and other metal and non-metallic deposits （such as gold， oil， etc.） field reconnaissance prospecting work. Also do the mapping and other geological research， the hydrogeological survey and environmental monitoring work. The instrument can be natural stone of radioactive measurement after the calibration. With the increase of uranium resources exploration tasks and nuclear technology application development， also the new users and instruments increased， the perplexed problems of tyro have emerged，such as some instrument malfunctions and attention. Incorrect operation not only affects the life of the instrument，but also delayed the progress of the project. Aim to the common problems in measurement verification and practical survey， then made to analyse and induce，and gave the methods to solve the problems constantly.

Key Words：γ spectrometer；calibration，some common problems；the methods to solve the problems

隨著鈾資源勘查任務的增加和核技術應用領域的拓展，在用放射性測量儀器也逐漸增多，其中FD-3022型微機四道γ能譜儀（簡稱FD-3022）是傳統(tǒng)經典的核地質系統(tǒng)保有量最大的能譜儀之一。從檢定記錄可知，2008年到2014年，從30臺增加到了110多臺。隨著新用戶和新儀器的增多，在檢定和使用過程中也逐漸顯露出了一些問題。本文就該儀器的檢定/校準過程以及測量時出現的一些常見問題進行了總結并提出了適當的解決方法。

1 儀器使用經驗介紹

1.1 儀器基本性能

FD-3022由探測器和操作臺兩部分組成（如圖1），通過連接線連接。通過137Cs參考源實現自動穩(wěn)譜，具有自動扣除各道本底值，含量自動運算，以及自動修正死時間等功能。可用于就地測定源體（巖石，土壤，建材等）的K（鉀含量），eU（當量鈾含量）及γ總量，亦能同時給出四個窗的計數率，適用于1000×10-6g/g以下含量的放射性物質的測量。該儀器還具有自動扣除各道本底值，含量自動運算，以及自動修正死時間等諸多功能。

1.2 儀器使用前的檢查測試

1.2.1 儀器外觀

完整無缺陷，連接電纜可以正常連接。無放射性沾污，必要時應進行清潔。

常見問題有：

（1）“顯示”、“測量”鍵不靈活，有時候甚至無法按下；

（2）連接電纜接觸不良，常導致測量過程中斷。

1.2.2 工作正常性檢查

不帶探頭時，儀器開機，應顯示儀器自身編號；連接探頭開機后應顯示“3022”，表明儀器已進入工作程序；打開電源觀察電池電壓，確認表頭指針處于電壓表的綠色區(qū)，否則應及時充電或更換電池。

通電后常見問題有：

（1）開機后有報警聲或操作臺屏幕顯示3022后四秒鐘顯示固定編號且有滴滴的響聲，表明連接電纜連接不緊密或連接線內部線斷開，應仔細檢查，否則極有可能導致測量的突然中斷；若檢查不是連接電纜故障，則多為光電倍增管發(fā)生故障（探頭由閃爍體、光導和光電倍增管組成）[1]。

（2）如儀器使用時間較長，測量時間檔所對應的時間標志有時候會錯位。例如測量時間檔對應時間為60 s，但是進行測量時候發(fā)現測量的時間為120 s。

1.2.3 內置系數的檢查

受檢儀器通常需要通電預熱20 min，在環(huán)境溫度低于10 ℃時，應延長預熱時間至30～40 min。在此過程中可以對儀器的可操作性和系數進行檢查。包括置入儀器的各種系數，各道本底以及影響銫峰的鈾和釷兩個常數修正值逐一進行檢查，必要時應對系數進行調整，確認工作參數達到規(guī)定狀態(tài)。

工作方式開關置于“系數”檔，使用“測量”“顯示”鍵進行設置，此時“測量”鍵起數字進位和輸入轉移作用；“顯示”鍵起復位和輸入數字作用。做計數測量（儀器檢定）時，除R4為1094，T4為977外，其余所有換算系數及各道本底必須全部清零。

置入系數流程常見問題：

（1）應該清零的系數未清零，將會導致測量結果不準確；

（2）R4為1094，T4為977，結果輸入系數時，輸入顛倒；

（3）系數不能清除，不能更新或不能保存。

1.2.4 峰位調整和確認

工作方式按鈕置于調整檔，同時測量時間旋鈕置于15～300任一位置時，此時儀器為非自穩(wěn)狀態(tài)（撥到含量和計數檔時，儀器自動進入穩(wěn)譜狀態(tài)），調整增益電位器反時針旋轉到0，順時針方向慢慢旋轉增益調節(jié)按鈕，使顯示屏顯示的穩(wěn)譜上下兩個窗計數之和達到最大值（一般為3000左右）。此時表頭指針在紅色區(qū)和綠色區(qū)交界處。

將工作方式旋鈕置于調整檔，測量時間旋鈕置于1K時，顯示屏顯示的是每10s測得的上穩(wěn)峰窗（符號顯示為<1）和下穩(wěn)峰窗（符號顯示為<2）的計數，上下穩(wěn)峰窗數值應大致相等，此時穩(wěn)峰源的譜峰進入穩(wěn)峰窗。

注意峰位確認之后，利用鎖緊裝置將調節(jié)檔鎖緊，否則測量過程中容易松動，導致峰位不穩(wěn)定。

1.3 儀器檢定

儀器檢定是國防或者國家法定或授權的計量技術機構依據檢定規(guī)程確認計量器具工作性能并測定其使用系數的一項至關重要的工作程序。核工業(yè)放射性勘查計量站擁有的地面放射性測量Y系列模型標準裝置，參照國際原子能機構1976年發(fā)布的174號技術報告《鈾礦勘查中放射性測量結果的表示方法及儀器的校準》建造，其物理特征與礦層近似，能模擬均勻、無限天然放射性體源的伽瑪能譜儀校準設施，用于地質勘查放射性測量儀器的檢定與校準，屬于地質勘查行業(yè)的最高計量標準[2]。30年來，共校準/檢定各種類型放射性測量儀器近2萬臺，為我國核地質和核與輻射環(huán)境監(jiān)測做出了重要貢獻[4]。一般將FD-3022放置在模型上，分別在YU1，YTh1，YM1，YK2，YB2，YM2這6個模型上進行測量，每個模型連續(xù)測量10次，每次60s，獲取需要的檢定原始數據[3]。

可能出現的問題：

（1）測量過程中要時刻關注測量結果，根據經驗與以前測量同類儀器數據進行比對，測量值差距過大，應查找原因，以免等到全部測量結束后重新返工；

（2）在一個模型體源上測量完畢后，應檢查儀器自穩(wěn)狀態(tài)，發(fā)現偏離規(guī)定范圍時應重新進行調節(jié)。

（3）進行數據處理時應對各個模型體源測定值中含有粗大誤差的異常值進行剔除，剔除的方法采用肖維勒準則。

（4）根據操作經驗發(fā)現：溫度過高過低或濕度太大，將導致測量數據不準確

1.4 野外測量

使用經過檢定的儀器進行野外測量時出現的問題多是由于操作員不熟悉儀器的性能和正確的操作方法引起的。包括電壓不足、內置系數錯誤、連接插頭沒有進入鎖定狀態(tài)、增益調節(jié)按鈕未上鎖、峰位漂移或根本就不在正常工作狀態(tài)等。因此，建議嚴格按照以下步驟操作。

（1）每次外出使用儀器首先應按2.1.1、2.1.2步驟對儀器進行檢查，若無故障則應對儀器進行預熱，并正確置入系數。

（2）儀器的野外短期穩(wěn)定度檢查每兩個月進行一次。

（3）每天工作外出前后都要對儀器進行早晚測試。其目的一是檢查儀器工作狀態(tài)是否正常；二是可以了解儀器的長期穩(wěn)定性。

具體方法分兩種情況：

（a）建議盡量帶源（若無條件，直接帶儀器測量也可）進行測試，選用Φ20 cm、h15 cm的小模型體源進行測試。

方法是選擇居住地附近背景值較高、無人為干擾的地點作為檢查點，該地點作為穩(wěn)定性定點測量地，早晚帶儀器到該地點進行測試，測定儀器各道的計數率。每次計數時間為1 min，取5組讀數的平均值，將其與第一次在同樣條件下測取的相應平均值對比。

（b）住地附近找不到高背景地點時，一是加長測量時間，二是使用不飽和工作模型。

每天將當天的早晚測試結果進行對比，計算相對偏差，混合工作模型的eU、eTh含量相對誤差分別不超過5%，K含量相對誤差要求不超過10%，各次測量結果按時間順序作eU、eTh、K含量變化曲線圖。

若相差不大，則可繼續(xù)使用，若差距過大，則應對儀器進行檢查，查看峰位是否發(fā)生變化，內置系數是否發(fā)生變化等。

（4）計算含量與直讀含量對比，開工時進行一次，以后每兩月進行一次。

（5）使用過程中應該經常檢查儀器峰位，看儀器是否處于正常工作狀態(tài)，否則測出的數據可信度不高。

（6）野外測量過程中每工作2 h和發(fā)現異常后均應進行儀器工作狀態(tài)有關參數檢查，并做好記錄。

（7）野外測量使用時候，應根據需要選擇測量時間，60 s測量時間是必須的。只有在高含量測點可以選用小于60 s，這主要是為了保證測量的精度，保證測量含量數據可靠。

（8）生產期間的備用儀器，每月至少正常開機三天，并在工作模型上測量。

（9）使用和攜帶過程中應注意探頭的防震防撞。

（10）儀器使用時候應注意顯示屏避免陽光直射，保護顯示屏。

1.5 儀器存放及運輸

儀器外出使用，檢查連接線是否能夠連接緊固，防止測試過程突然中斷。若檢查無問題，應將連接線拆下，防止經常碰撞或晃動儀器使連接線連接處松動?；蛑苯訉x器放置到專用儀器箱內，更好的保護儀器。

儀器存放應選擇在干燥地方，如一段時間不用，必須將機內電池取出，以防止電池漏液損壞機件。此外，若長期不用還要定期安裝上電池，開機預熱一段時間，以免儀器內部部件受潮。

2 結語

該文總結了實際工作中可能遇到的一些問題及相應的解決辦法。但是發(fā)現除了以上所指出的問題之外，可能還有一些其他問題，比如新儀器出廠檢查不夠仔細，可能會存在一點小故障，比例很小。多數都是因為儀器操作人員不按照說明書使用，造成操作使用不當。因此，做好操作人員的培訓工作是十分有必要的。如果儀器出現故障需要打開操作臺內部時，必須由具備電子學方面工作經驗及核儀器方面知識的修理人員進行維修。

參考文獻

[1] 國防科工委科技與質量司.電離輻射計量[M].北京：原子能出版社，2002. 423-426

[2] 張長興，歐陽游，胡明考.地面放射性測量模型標準裝置溯源研究[J].工業(yè)計量，2013（12）.

[3] 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJG（核工）021-98輕便窗式γ能譜儀檢定規(guī)程[J]. 北京：中國計量出版社，2009（6）.

[4] 張積運，胡明考，王新興，等.核工業(yè)放射性勘查計量技術發(fā)展綜述[C].計量與測試學術交流會論文集，2008.