지상 보행 감마 스펙트럼 측정

(1) 지상 보행 γ 스펙트럼 측정의 기본 원리

측정된 암석이나 광석의 γ 스펙트럼선에서 우라늄, 토륨, 칼륨의 원래 γ가 암석의 핵종 스펙트럼 차이를 표시할 수 있습니다. 그림 2-38에 표시된 것처럼 1.46MeV 피크, 1.76MeV 피크 및 2.62MeV 피크는 장비 스펙트럼에서 명확하게 볼 수 있으며 이는 세 가지 핵종 40K, 214Bi 및 208Tl의 특징적인 피크입니다. 그들 사이의 차이점은 분명하고 식별하기 쉽습니다. 따라서 이를 에너지 분광계의 각 채널의 에너지 범위를 적절하게 선택하여 암석(광석)에 포함된 우라늄, 토륨, 칼륨의 감마선 계수율을 측정한 후 변환(에너지 분광계 교정)을 통해 우라늄, 토륨, 칼륨 함량을 얻을 수 있습니다.

그림 2-38 U, Th 및 K의 에너지 스펙트럼 분포 도식

일반적으로 지상 기반 γ 에너지 분광 장비에는 다음 4가지 에너지 창이 선택됩니다.

칼륨 채널: 1.35~1.55MeV, 우라늄 채널: 1.65~1.95MeV, 토론 채널: 2.5~2.7MeV, 총 채널: 0.3~3.0MeV

전체 채널은 카운트율(cps) 또는 이에 상응하는 내용을 제공합니다. 10-6). 나머지 3개 채널은 각 채널의 개수 비율 N1, N2, N3을 측정합니다. 이를 통해 다음과 같은 연립 방정식을 나열할 수 있습니다.

방사성 탐사 방법

여기서: Ni는 각 채널 계산 속도(종종 i=1은 U 채널, i=2는 Th 채널, i=3은 K 채널), QU, QTh 및 QK는 각각 암석의 우라늄, 토륨 및 칼륨 함량입니다. , bi, ci 는 우라늄, 토륨, 칼륨 채널이며, 각 민감도의 정의는 다음과 같습니다.

방사성 탐사 방법

포화 상태에서 단위 우라늄을 의미합니다. (또는 토륨, 칼륨) 각 채널의 우라늄, 토륨 및 칼륨 판독값. 예를 들어, a1은 우라늄 채널의 단위 우라늄 함량 수를 나타냅니다. 즉, a1=N1/QU입니다. 여기서 QU는 포화 모델의 우라늄 함량이고 N1은 장비를 측정할 때 우라늄 채널의 판독값입니다. 포화 모델에서.

식 (2-96)으로 구성된 선형 방정식을 풀어서

방사성 탐사 방법

공식에서:

방사성 탐사 방법

측정 지역의 암석(광석)에 함유된 우라늄, 토륨, 칼륨의 함량을 계산하고 측정할 수 있습니다. 민감도 계수 ai, bi 및 ci는 국가 표준 포화 모델에서 측정할 수 있습니다. 자세한 내용은 에너지 분광계의 교정을 참조하세요.

(2) 측정 장비

1. 장비 유형

감마선 에너지 분광계는 검출기에서 출력되는 펄스 진폭과 에너지의 조합을 사용합니다. 감마선 사이의 선형 비례 관계. 그림 2-39는 감마선 분광계의 블록 다이어그램입니다. 펄스 진폭을 증폭하고 디지털화한 후 펄스 진폭 분석기로 선별 및 분석하여 에너지 분석기가 감지된 감마선의 에너지 스펙트럼을 출력합니다. 각 방사성 핵종은 특정 감마선 에너지를 방출할 수 있으므로 감마선 분광계를 사용하여 방사선원이 무엇인지 확인할 수 있습니다.

그림 2-39 감마선 분광기 블록도

감마선 분광기는 '적분'형과 '미분'형으로 구분됩니다. 통합 에너지 분광계는 특정 임계값을 초과하는 펄스 진폭 광선을 기록합니다. 이 임계값은 특정 방사성 핵종의 허용 임계값에 따라 조정될 수 있습니다. 시차 감마선 분광계는 감마선의 해당 에너지 범위에 해당하는 진폭 범위(또는 채널)로 펄스를 기록합니다.

각 주소에 비해 더 넓은 에너지 간격을 에너지 창이라고 합니다. 현재 많은 분석기는 256개 채널 또는 512개 채널과 같은 다중 채널을 사용하며 각 채널은 수천 전자 볼트를 갖습니다. 이 유형의 에너지 분광계는 에너지 창을 제한하여 특정 에너지 범위를 기록할 수도 있습니다. γ선 분광계의 진폭 이득은 안정적이며 에너지 스펙트럼 드리프트를 피할 수 있습니다. 검출기의 온도를 조절하거나, 기준 방사선원의 에너지 스펙트럼이나 측정된 에너지 스펙트럼을 이용하여 안정적인 에너지 이득을 얻을 수 있습니다.

(1) 휴대용 4채널 γ 분광계

주로 광석과 토양의 우라늄, 토륨, 칼륨 함량을 측정하여 고방사성 광물 탐사 및 탐사 요구 사항을 충족합니다. . Shanghai Shenhe Electronics Co., Ltd.의 FD-3022 4채널 에너지 분광계와 같은 많은 국내 장비가 있으며, 베이징 핵지질연구소의 H-90B 마이크로컴퓨터 감마 에너지 분광계 특정 활성 측정기가 업데이트되었습니다. HD-2002 휴대용 γ 에너지 스펙트럼 등에 이러한 외국 장비로는 캐나다의 GAD-6 감마 분광계와 미국의 GR-410 감마 분광계가 있습니다. 표 2-16에는 여러 분광계의 성능 비교가 나열되어 있습니다.

표 2-16 국내외 여러 4채널 γ분광기 성능 비교

(2) 휴대용 다채널 γ분광기

주로 현장에서 사용 가능 지질 탐사 및 환경 모니터링. 256채널부터 1024채널, 2048채널까지 광범위한 에너지 스펙트럼을 측정하며, 한 번에 측정된 스펙트럼선을 표시하고 해당 프로그램을 사용하여 방사성 함량을 계산할 수 있습니다. 주요 장비로는 H-40A 마이크로컴퓨터 감마분광기(256채널), HDY-256 휴대용 감마분광기(256채널), HD-2000 지능형 감마분광기(256채널), NP4-2 감마선 분광기 장비(512), CD 등이 있다. -10장 감마선 전분광계(2048채널), HF-91C 휴대용 마이크로컴퓨터 다채널 에너지 분광계(256채널). 이러한 외국 장비에는 캐나다의 GR-320 지상 에너지 분광계, DigDART 휴대용 감마 분광계 및 미국에서 생산되는 고순도 게르마늄 감마 분광계가 포함됩니다. 표 2-17에는 여러 다중 채널 에너지 분광계가 나열되어 있습니다.

표 2-17 여러 개의 경량 다중 채널 γ 분광계

2. 분광계 교정

분광계 교정의 목적은 두 가지입니다. 하나는 다음을 결정하는 것입니다. 총 채널 Tc의 그리드 값은 복사계의 그리드 값을 결정하는 것과 동일합니다. 두 번째는 γ에너지 분광기의 변환계수 Ai, Bi, Ci(i=1, 2, 3)를 정확하게 측정하는 것입니다. 변환 계수가 정확한지 여부는 eU, eTh 및 K 함량을 측정할 때 장비의 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 새 장비를 시작할 때, 장비 점검 후, 현장 작업 전, 현장 작업 중에 장비를 교정하는 것 외에도 탐지 구성 요소(예: 요오드화나트륨 결정, 광전 증배관 등)를 교체하고 분석기 스크리닝 임계값을 변경합니다. 에너지 분광계의 변환 계수가 변경될 수 있는 모든 경우에 기기를 재교정해야 합니다. 일반적으로 기기는 1년에 한 번씩 교정해야 합니다.

환산계수 측정은 우라늄, 토륨, 칼륨 포화 모델에서 수행해야 하며, 장비의 eU, eTh, K 함량 측정 정확도는 혼합 모델에서 테스트됩니다. .

모델에 측정할 때 각 모델의 중앙에 프로브를 놓고 기기의 각 채널(창)의 카운트 속도를 읽습니다. 각 판독값의 측정 시간은 1~2분입니다. 각 모델에서 표준 오류의 2배 내에 속하는 각 채널(창)에 대해 최소 10개의 판독값을 취하고 평균을 취합니다. 측정 결과와 모델의 고정 값 내용을 기반으로 변환 계수를 계산합니다. 구체적인 단계는 다음과 같습니다.

(1) 지상 감마 에너지 스펙트럼 측정 원리에 따라 3차원 선형 방정식 시스템을 구축할 수 있습니다.

방사성 탐사 방법

여기서: NU , NTh 및 NK는 각각 에너지 분광계로 측정된 우라늄, 토륨 및 칼륨 채널(창) 계수율입니다(기기의 방사성 배경을 공제한 후). 는 각각 측정 대상의 eU, eTh 및 K 내용이며, 단위는 각각 1×10-6eU, 1×10-6eTh 및 %K입니다(i=1, 2, 3). 에너지 분광계의 각 채널(창)의 우라늄, 토륨 및 칼륨에 대한 민감도, 단위는 계수 속도/1×10-6eU, 계수 속도/1×10-6eTh, 계수 속도/1%K입니다. , 아래첨자 1, 2, 3은 각각 에너지 분광계의 우라늄, 토륨, 칼륨에 해당합니다.

포화 우라늄, 토륨, 칼륨 모델을 대상으로 측정이 이루어지며, 각 모델별로 위의 세 가지 방정식을 설정할 수 있습니다. 다음 세 가지 모델을 바탕으로 확립된 9가지 방정식을 기반으로 9가지 민감도를 풀 수 있습니다.

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

여기서: (U ), ( Th)와 (K)는 각각 우라늄, 토륨, 칼륨 모델을 나타냅니다.

(2) 변환계수 계산식

함량 계산을 용이하게 하기 위해 일반적으로 다음 함량 계산식을 사용합니다.

방사성 탐사 방법

수식에서 Ai, Bi, Ci(i=1, 2, 3)는 변환계수입니다.

포화 우라늄, 토륨, 칼륨 모델의 측정 결과를 바탕으로 각 모델별로 위의 세 가지 방정식을 설정할 수 있습니다.

이 9가지 변환 계수는 세 가지 모델에 확립된 9가지 방정식으로 풀 수 있습니다:

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

방사성 탐사 방법

공식에서:

방사성 탐사 방법

식 (2-110)과 위의 9가지 변환 계수를 사용하면, eU, eTh 및 K의 함량은 우라늄, 토륨 및 칼륨 채널(창)의 계수율로부터 계산할 수 있습니다.

3. 기기의 3차원 검사

(1) 단기 안정성 확인

(a) 시작 후 8시간 이내, 대기 시간 혼합 작업 모델에서는 간격을 두고(n≥30) n개의 판독값을 취하고, 각 판독값의 시간은 1분 이상이어야 합니다. 각 채널은 다음 공식을 충족해야 합니다:

방사성 탐사 방법

공식에서: Ni는 동일한 채널에서 i번째 판독값이고, 동일한 채널에서 n번째 판독값의 평균입니다. 채널; G는 정규화입니다. 정규화된 시간 t에 대한 기기 판독의 측정 시간 t0의 비율인 정규화된 복구 계수입니다.

방사성 탐사 방법

(b) 연속적으로 n을 읽습니다. 기본, n≥30, 각 판독 시간은 1분이고 각 채널은 공식(2-121)을 충족해야 합니다.

(c) 혼합 작업 모델에서 누라늄 채널과 토륨 채널 판독값을 지속적으로 취하고, 칼륨 작업 모델에서 n개의 칼륨 채널 판독값을 지속적으로 읽습니다. n ≥ 30, 각 판독 시간은 1분입니다. 읽기는 공식 (2-121)을 만족해야 합니다.

(2) 정확도 확인

표준 포화 혼합 모델을 측정한 후 기기에서 계산한 함량과 혼합 모델의 알려진 함량 사이의 허용 오차 범위는 표 2와 같습니다. -18 . 표에서 함량이 낮은 경우의 허용오차는 절대오차, 함량이 높은 경우의 허용오차는 상대오차로 기재되어 있습니다.

표 2-18 정확도 검사의 허용오차

(3) 일관성 검사

1단계 모델 스테이션(현재는 측정 스테이션이라고 함)이 담당합니다. 통일을 위해 1차 모형 관측소와 각 2차 모형 관측소에 대한 표준 프로파일을 수립하고 우라늄, 토륨, 칼륨의 함량을 제공한다. 표준 단면은 5개의 표준 포화 모델 중 한쪽에 위치합니다. n개의 측정 지점이 단면에 동일한 간격으로 설정되고(n ≥ 25) 명확하게 표시됩니다.

검사 중인 기기는 표준 프로필의 측정 결과와 표준 프로필의 알려진 내용을 일대일로 비교합니다. 동일한 데이터 쌍의 차이는 xi(i=1, 2,..., 25, 26)이며, 이러한 차이의 평균은 다음 공식에 따라 계산됩니다.

방사성 탐사 방법

다시 계산된 표준 편차:

방사성 탐사 방법

자유도 f=n-1의 경우 측정 신뢰 구간은 95%입니다. t 분포표(수학 매뉴얼)에서 확인하여 t 값을 구합니다. 언제 |

4. 기기 배경 측정

지상 감마선 측정기와 동일합니다. 위를 참조하세요. 수면에서 측정할 수도 있고 납스크린법을 사용할 수도 있다. 일반적으로 수면법을 사용한다.

(3) 현장 측정 방법

1. 작업 규모 선택

지상 감마 에너지 스펙트럼 측정을 사용하여 방사능이 높은 광물에 대한 일반적인 조사를 수행합니다. 요구사항에 따른 광물 전망 세부 수준은 크게 구역 조사, 인구 조사, 상세 조사로 구분됩니다. 각 작업단계별로 일반적으로 사용되는 테스트망은 표 2-19와 같다. 또한, 지역별 조사 및 인구조사에서는 정규 테스트망을 사용할 수도 있고, 세부 조사 측정 시에는 정기적 테스트망을 사용할 수도 있다. 그물. 작업 베이스 지도는 작업 축척보다 크거나 같은 지형도를 사용해야 합니다.

(1) 면적 조정

작업 구역의 eU, eTh, K 함량을 측정하고 비율을 계산하며 분포 규칙을 이해하고 지역의 지질 배경 및 광물화를 연구합니다. 지질 조건 탐사 지역 예측 및 지질 매핑을 위한 기초 데이터를 제공합니다.

(2) 일반 조사

탐사 지역에서는 eU, eTh, K 함량 및 비율의 분포 패턴과 지질 구조, 광물 특성 및 비율에 대한 연구를 통해 기타 지구물리학적, 지구화학적 탐사 변칙 현상이 확인되었으며 탐사 영상이 묘사되었습니다.

표 2-19 작업단계별 스케일 및 일반적으로 사용되는 테스트 네트워크

(3) 정밀검사

eU, eTh, K 함량 및 이들 비율의 분포 특성을 종합적으로 분석하면 우라늄이 풍부한 지역과 기타 광물의 광물화 및 변질 범위를 추가로 묘사할 수 있고, 광물화 지질 조건, 광물화 특성 및 우라늄이나 기타 광물의 조절 요인을 식별하고, 광물화에 필요한 지역을 묘사할 수 있습니다. 장거리 섹션은 프로젝트 배포의 기초를 제공합니다.

2. 경로 측정 또는 면적 측정을 위한 일반적인 절차

감마 총 측정과 거의 동일하며 주로 다음을 포함합니다.

1) 기기를 정상 작동 상태로 전환 상태는 주로 특성 에너지 피크 창을 선택하고 경로 폭을 선택하는 것입니다.

2) 측정 지점을 선택할 때 장비의 프로브를 상대적으로 평평한 기반암 노두에 놓고 기하학적 조건의 일관성에 주의하십시오.

3) 계측기 프로브 결정의 크기와 측정 대상의 함량에 따라 측정 시간을 결정하십시오. 계측기 프로브 결정이 Φ75mm×75mm이고 측정 내용이 정상인 경우 측정 시간은 1분이며, 이상이 발견되면 1회마다 2번 판독합니다. eU≤10×10-6, 절대 오차는 2×10-6이고, eU>10×10-6일 때 상대 오차는 ±10%이고, eTh≤25×10-6일 때 절대 오차는 3×입니다. 10-6; eTh >25×10-6일 때 상대 오차는 ±1%이고 K의 절대 오차는 1%입니다.

4) 기기 작동 중에 기기 작동 상태 관련 매개변수를 2시간마다 확인하고 결과를 기록해야 합니다.

5) 작업을 시작하기 전에 알려진 지층학(암석학), 암석 덩어리 경계, 구조적 위치 및 다양한 이상 현상을 지형도에 미리 표시해야 합니다. 경로를 따라 측정할 때 지질을 주의 깊게 관찰하십시오. 현상.

6) 측정 영역에서는 다양한 층위 단위 또는 암석학에 대해 n개의 대표 샘플(n>30)을 고르게 채취하여 우라늄, 토륨, 칼륨 및 관련 원소를 분석합니다. 프로젝트 요구 사항에는 연구 정보 제공이 포함됩니다. 우라늄과 라듐 균형 등에 관한 것입니다.

7) 측정 작업을 위해 다음 정보를 제출하십시오. ① 실제 재료 도면, ② 원본 현장 기록, 장비 작동 상태와 관련된 매개변수.

8) 현장 이상 측정: 이상이 발견되면(이상 하한보다 큼) 이상을 추적해야 합니다. 작업 절차는 다음과 같습니다.

( a) 장비가 정상적으로 작동하는지 확인하십시오.

(b) 장비가 정상적으로 작동하면 측정을 반복하십시오.

(c) 지질 현상을 관찰하십시오. >(d) 특정 밀도 지점 및 선 거리에 따라 측정을 수행하고 이상 현상을 추적합니다.

(e) 비정상적인 위치, 기존 지층 및 암석학, 제어 요인, 주변 암석 변화, 광물 특성, 기록부 등의 비정상적인 모양, 규모 및 성질

(f) 이상 현상의 가장 높은 부분에서 샘플을 채취하여 우라늄, 토륨, 칼륨 및 관련 원소 분석을 수행하고 암석 식별을 수행합니다. 필요한 경우

(g) 이상 평가에 대한 분석을 수행하고 추가 작업에 대한 제안을 제공합니다.

3. 품질 검사

(1) 현장 장비 검사

(a) 장비의 현장 단기 안정성 검사

( b) 기기의 현장 장기 안정성 검사.

(2) 경로 검사

검사 경로는 주로 광물화가 양호하거나 작업 품질이 의심스러운 장소에 분산되어 있습니다. 검사 작업량은 구역입니다. 조정단계 5%, 사전점검 및 세부점검단계에서 10%. 단일 지점 오류 요구 사항은 다음과 같습니다. eU≤10×10-6일 때 절대 오류는 2×10-6이고, eU>10×10-6일 때 eTh≤25×일 때 상대 오류는 ±10%입니다. 10-6, 끝 차이는 ≤3×10-6이고, eTh>25×10-6일 때 상대 오차는 ±10%입니다. K 함량 오차는 끝 차이가 있는 측정 지점입니다. 1%K 이하가 자격을 갖춘 측정 지점이며 합격률은 70%보다 낮아서는 안 됩니다.

(3) 이상지점(구역) 검사

광물화 및 지질학적 중요성이 있는 지점(구역)은 100% 검사하고, 일반 이상지점(구역)은 50% 검사한다. %.