Medición del espectro gamma caminando sobre el suelo
(1) Principios básicos de la medición del espectro γ al caminar sobre el suelo
A partir de las líneas espectrales γ medidas de rocas o minerales, se puede ver que el γ original de uranio, torio y potasio Nuclidos en rocas Se pueden mostrar diferencias espectrales. Como se muestra en la Figura 2-38, el pico de 1,46 MeV, el pico de 1,76 MeV y el pico de 2,62 MeV se pueden ver claramente en el espectro del instrumento. Estos son los picos característicos de los tres nucleidos 40K, 214Bi y 208Tl; La diferencia entre ellos es obvia y fácil de identificar. Por lo tanto, esto se puede utilizar para seleccionar apropiadamente el rango de energía de cada canal del espectrómetro de energía para medir las tasas de recuento de rayos gamma de uranio, torio y potasio en rocas (minerales) y luego, mediante la conversión (calibración del espectrómetro de energía), podemos Se puede obtener contenido de uranio, torio y potasio.
Figura 2-38 Diagrama esquemático de la distribución del espectro de energía de U, Th y K
Generalmente, se seleccionan las siguientes cuatro ventanas de energía para los instrumentos de espectrómetro de energía gamma terrestres:
Canal de potasio: 1,35～1,55MeV; canal de uranio: 1,65～1,95MeV; canal de torón: 2,5～2,7MeV;
El canal total da la tasa de conteo (cps) o contenido equivalente 10-6). Los tres canales restantes miden las tasas de conteo N1, N2 y N3 de cada canal. A partir de esto, se pueden enumerar las siguientes ecuaciones simultáneas:
Método de exploración radiactiva
Donde: Ni es. cada canal Tasa de conteo (a menudo i=1 es el canal U, i=2 es el canal Th e i=3 es el canal K QU, QTh y QK son los contenidos de uranio, torio y potasio en el); roca respectivamente; ai, bi y ci son canales de uranio, torio y potasio. Las definiciones de cada sensibilidad son las siguientes:
Método de exploración radiactiva
Indica que, en condiciones de saturación, la unidad de contenido de uranio (o torio, potasio) en lecturas de uranio, torio y potasio en cada canal. Por ejemplo, a1 representa el recuento de la unidad de contenido de uranio en el canal de uranio, es decir, a1=N1/QU, donde QU es el contenido de uranio del modelo saturado y N1 es la lectura del canal de uranio cuando se mide el instrumento. en el modelo saturado.
Resuelva las ecuaciones lineales compuestas por la ecuación (2-96) para obtener
Método de exploración radiactiva
En la fórmula:
Radioactiva Método de exploración
Se puede calcular y medir el contenido de uranio, torio y potasio en las rocas (minerales) en el área de medición. Los coeficientes de sensibilidad ai, bi y ci se pueden medir en el modelo de saturación estándar nacional. Para obtener más detalles, consulte la calibración del espectrómetro de energía.
(2) Instrumentos de medición
1. Tipos de instrumentos
El espectrómetro de energía de rayos gamma utiliza la combinación de la amplitud del pulso emitida por el detector y la energía. de rayos gamma relación proporcional lineal entre. La Figura 2-39 es un diagrama de bloques de un espectrómetro de rayos gamma. Después de amplificar y digitalizar la amplitud del pulso, el analizador de amplitud de pulso la examina y analiza, de modo que el espectrómetro de energía genera el espectro de energía de los rayos gamma detectados. Dado que cada radionucleido puede emitir energía de rayos gamma específica, se puede utilizar un espectrómetro de rayos gamma para determinar cuál es la fuente de radiación.
Figura 2-39 Diagrama de bloques del espectrómetro de rayos gamma
El espectrómetro de rayos gamma se divide en tipo "integral" o tipo "diferencial". Los espectrómetros de energía integrados registran los rayos de amplitud de pulso que superan un determinado umbral. Este umbral se puede ajustar en función del valor crítico permitido de un determinado radionucleido. Los espectrómetros diferenciales de rayos gamma registran pulsos en un rango de amplitud (o canal) que corresponde al rango de energía correspondiente de los rayos gamma.
En relación con cada dirección, el intervalo de energía más amplio se denomina ventana de energía. En la actualidad, muchos analizadores utilizan múltiples canales, como 256 canales o 512 canales, o incluso más, cada canal tiene varios miles de electronvoltios. También se puede utilizar la ventana. Este tipo de espectrómetro de energía limita la ventana de energía para registrar ciertos rangos de energía específicos. La ganancia de amplitud del espectrómetro de rayos γ es estable y puede evitar la deriva del espectro de energía. Se pueden lograr ganancias en la estabilización de energía controlando la temperatura del detector o utilizando el espectro de energía de una fuente de radiación de referencia o un espectro de energía medido.
(1) Espectrómetro γ portátil de cuatro canales
Mide principalmente el contenido de uranio, torio y potasio en minerales y suelo para cumplir con los requisitos de prospección y exploración de minerales altamente radiactivos. .
Hay muchos instrumentos domésticos, como el espectrómetro de energía de cuatro canales FD-3022 de Shanghai Shenhe Electronics Co., Ltd.; el medidor de actividad específica del espectrómetro de energía gamma con microcomputadora H-90B del Instituto de Geología Nuclear de Beijing, que ha sido actualizado. al espectro de energía γ portátil HD-2002, etc. Estos instrumentos extranjeros incluyen el espectrómetro gamma GAD-6 de Canadá y el espectrómetro gamma GR-410 de Estados Unidos. La Tabla 2-16 enumera la comparación de rendimiento de varios espectrómetros.
Tabla 2-16 Comparación de rendimiento de varios espectrómetros γ de cuatro canales nacionales y extranjeros
(2) Espectrómetro γ multicanal portátil
Disponible principalmente en el campo prospección geológica y vigilancia ambiental. Mide una amplia gama de espectro de energía, desde 256 canales hasta 1024 canales y 2048 canales. Puede mostrar las líneas espectrales medidas a la vez y utilizar el programa correspondiente para calcular el contenido radiactivo. Los instrumentos principales incluyen el espectrómetro gamma de microcomputadora H-40A (256 canales), el espectrómetro gamma portátil HDY-256 (256 canales), el espectrómetro gamma inteligente HD-2000 (256 canales) y el instrumento de espectrómetro de rayos gamma NP4-2 (512), CD. -Espectrómetro completo de rayos gamma de 10 campos (2048 canales), espectrómetro de energía multicanal con microordenador portátil HF-91C (256 canales). Estos instrumentos extranjeros incluyen el espectrómetro de energía terrestre GR-320 de Canadá, el espectrómetro gamma portátil DigDART y el espectrómetro gamma de germanio de alta pureza producido en Estados Unidos. La Tabla 2-17 enumera varios espectrómetros de energía multicanal.
Tabla 2-17 Varios espectrómetros γ multicanal portátiles
2 Calibración del espectrómetro
El propósito de la calibración del espectrómetro es doble: Uno es para determinar el valor de rejilla del canal total Tc, que es lo mismo que determinar el valor de rejilla del radiómetro. El segundo es medir con precisión los coeficientes de conversión Ai, Bi, Ci (i=1, 2, 3) del espectrómetro de energía γ. El hecho de que el coeficiente de conversión sea exacto o no afecta directamente la precisión del instrumento al medir el contenido de eU, eTh y K. Además de calibrar el instrumento al iniciar un instrumento nuevo, después de la revisión del instrumento y antes del trabajo de campo, durante el trabajo de campo, se reemplazan los componentes de detección (como cristales de yoduro de sodio, tubos fotomultiplicadores, etc.), se cambian los umbrales de detección del analizador y En todos los casos en los que el factor de conversión del espectrómetro de energía pueda cambiar, el instrumento debe recalibrarse. Normalmente, el instrumento debe calibrarse una vez al año.
La medición del coeficiente de conversión debe realizarse en los modelos de saturación de uranio, torio y potasio, y luego se prueba la precisión de la determinación del instrumento del contenido de eU, eTh y K en el modelo mixto. .
Al medir en el modelo, coloque la sonda en el centro de cada modelo y lea la tasa de conteo de cada canal (ventana) del instrumento. El tiempo de medición para cada lectura es de 1 a 2 minutos. En cada modelo, tome al menos 10 lecturas para cada canal (ventana) que estén dentro de 2 veces el error estándar y tome el promedio. Calcule el factor de conversión en función de los resultados de la medición y el contenido de valor fijo del modelo. Los pasos específicos son los siguientes:
(1) De acuerdo con el principio de medición del espectro de energía gamma del suelo, se puede establecer un sistema de ecuaciones lineales tridimensionales
Método de exploración radiactiva
En la fórmula: NU, NTh y NK son, respectivamente, las tasas de recuento de los canales (ventana) de uranio, torio y potasio medidas por el espectrómetro de energía (después de deducir el fondo radiactivo del instrumento); y QK son respectivamente los contenidos de eU, eTh y K en el objeto de medición. Las unidades son 1×10-6eU, 1×10-6eTh y K respectivamente; son la sensibilidad de cada canal (ventana) del espectrómetro de energía al uranio, torio y potasio, respectivamente. Las unidades son: tasa de conteo/1×10-6eU, tasa de conteo/1×10-6eTh y tasa de conteo/1K. Los subíndices 1, 2 y 3 corresponden respectivamente a los canales (ventanas) de uranio, torio y potasio del espectrómetro de energía.
Las mediciones se realizan sobre modelos saturados de uranio, torio y potasio, y en cada modelo se pueden establecer las tres ecuaciones anteriores. Se pueden resolver nueve sensibilidades a partir de las nueve ecuaciones establecidas sobre estos tres modelos:
Método de exploración radiactiva
Método de exploración radiactiva
Donde: (U ), ( Th) y (K) representan modelos de uranio, torio y potasio respectivamente.
(2) Fórmula de cálculo del coeficiente de conversión
Para facilitar el cálculo del contenido, se suele utilizar la siguiente fórmula de cálculo del contenido:
Método de exploración radiactiva
En la fórmula: Ai, Bi, Ci (i=1, 2, 3) son coeficientes de conversión.
Con base en los resultados de las mediciones en modelos saturados de uranio, torio y potasio, se pueden establecer las tres ecuaciones anteriores para cada modelo. Estos nueve coeficientes de conversión se pueden resolver a partir de las nueve ecuaciones establecidas en los tres modelos:
Método de Exploración Radiactiva
Método de Exploración Radiactiva
Método de Exploración Radiactiva
Métodos de exploración radiactiva
Métodos de exploración radiactiva
Métodos de exploración radiactiva
Métodos de exploración radiactiva
Métodos de exploración radiactiva
Método de exploración radiactiva
En la fórmula:
Método de exploración radiactiva
Usando la fórmula (2-110) y los nueve coeficientes de conversión anteriores, el El contenido de eU, eTh y K se puede calcular a partir de las tasas de recuento de los canales (ventanas) de uranio, torio y potasio.
3. Inspección tridimensional del instrumento
(1) Comprobación de estabilidad a corto plazo
(a) Dentro de las 8 horas posteriores al inicio, tiempo de espera en el modelo de trabajo mixto Tome n lecturas a intervalos (n≥30) y el tiempo para cada lectura no debe ser inferior a 1 minuto. Cada canal debe satisfacer la siguiente fórmula:
Método de exploración radiactiva
En la fórmula: Ni es la i-ésima lectura en el mismo canal es el promedio de n lecturas en el mismo; canal; G es el coeficiente de recuperación normalizado de normalización, que es la relación entre el tiempo de medición t0 de la lectura del instrumento y el tiempo normalizado t
Método de exploración radiactiva
(b) Leer continuamente n bases, n≥30, cada tiempo de lectura es de 1 minuto y cada canal debe cumplir con la fórmula (2-121).
(c) Tome continuamente n lecturas de canales de uranio y torio en el modelo de trabajo mixto, y lea continuamente n lecturas de canales de potasio en el modelo de trabajo de potasio, n ≥ 30, cada tiempo de lectura es de 1 minuto, cada la lectura debe satisfacer la fórmula (2-121).
(2) Verificación de precisión
El rango de error permitido entre el contenido calculado por el instrumento después de medir el modelo de mezcla saturado estándar y el contenido conocido del modelo de mezcla se muestra en la Tabla 2. -18. Los errores permitidos para contenidos bajos en la tabla se expresan como errores absolutos, mientras que los de contenidos altos se expresan como errores relativos.
Tabla 2-18 Error permitido en la verificación de precisión
(3) Verificación de consistencia
La estación modelo de primer nivel (ahora llamada estación de medición) es responsable para la unificación Se establece un perfil estándar para la estación modelo de primer nivel y para cada estación modelo de segundo nivel, y se dan los contenidos de uranio, torio y potasio. La sección estándar se encuentra a un lado de los cinco modelos saturados estándar. En la sección se colocan n puntos de medición a intervalos iguales, n ≥ 25, y se marcan claramente.
El instrumento que se inspecciona realiza una comparación uno a uno entre los resultados de medición del perfil estándar y el contenido conocido del perfil estándar. La diferencia entre un mismo par de datos es xi (i=1, 2,..., 25, 26), y la media de estas diferencias se calcula según la siguiente fórmula:
Método de exploración radiactiva
Desviación estándar recalculada:
Método de exploración radiactiva
Para el grado de libertad f=n-1, el intervalo de confianza de la medición es 95, que se puede encontrar de la tabla de distribución t (manual de matemáticas) valor t. Cuando |
4. Medición del fondo del instrumento
Igual que el medidor de radiación gamma terrestre, ver arriba. Se puede medir en la superficie del agua o se puede utilizar el método de pantalla de plomo. Generalmente se utiliza el método de la superficie del agua.
(3) Métodos de medición de campo
1. Selección de la escala de trabajo
Utilizar la medición del espectro de energía gamma del suelo para realizar un estudio general de minerales altamente radiactivos, y Prospección de minerales según los requisitos. El nivel de detalle se puede dividir a grandes rasgos en encuesta distrital, censo y encuesta detallada. Las escalas y las redes de prueba comúnmente utilizadas para cada etapa de trabajo se muestran en la Tabla 2-19. También se pueden determinar de acuerdo con tareas específicas. Las encuestas y censos de distrito pueden usar redes de prueba regulares o las mediciones de encuestas detalladas deben usar pruebas regulares. redes. El mapa base de trabajo debe utilizar un mapa topográfico mayor o igual a la escala de trabajo.
(1) Ajuste de área
Mida los contenidos de eU, eTh y K en el área de trabajo, calcule sus proporciones, comprenda sus reglas de distribución y estudie los antecedentes geológicos y la mineralización regionales. Condiciones geológicas. Proporcionar datos básicos para la predicción de áreas de prospección y cartografía geológica.
(2) Estudio general
En el área de prospección, a través del estudio de los patrones de distribución del contenido de eU, eTh, K y sus proporciones, combinados con la estructura geológica, las características de mineralización y Se han identificado otras anomalías de exploración geofísica y geoquímica y se han delineado películas de prospección.
Tabla 2-19 Básculas y redes de prueba comúnmente utilizadas en cada etapa de trabajo
(3) Inspección detallada
Midiendo el contenido de eU, eTh, K y Un análisis exhaustivo de las características de distribución de sus proporciones puede delinear aún más el rango de mineralización y alteración de áreas ricas en uranio y otros minerales, identificar las condiciones geológicas de mineralización, las características de mineralización y los factores de control del uranio u otros minerales, y delinear las áreas que necesitan La sección de largo alcance proporciona una base para el despliegue del proyecto.
2. El procedimiento general para la medición de ruta o medición de área
Es aproximadamente el mismo que el de la medición gamma total, e incluye principalmente:
1) Colocar el instrumento en funcionamiento normal El estado es principalmente la selección de la ventana de pico de energía característica y la selección del ancho del camino.
2) Al seleccionar los puntos de medición, coloque la sonda del instrumento en un afloramiento de lecho rocoso relativamente plano y preste atención a la consistencia de las condiciones geométricas.
3) Determinar el tiempo de medición dependiendo del tamaño del cristal de la sonda del instrumento y del contenido del objeto de medición. Si el cristal de la sonda del instrumento mide φ75 mm × 75 mm y el contenido medido es normal, el tiempo de medición es de 1 minuto y se toma una lectura. Cuando se encuentra una anomalía, se toman dos lecturas, 1 minuto cada vez. El error permitido es: cuando. eU≤10×10-6, el error absoluto es 2×10-6, cuando eUgt es 10×10-6, el error relativo es ±10 cuando eTh≤25×10-6; -6; cuando eThgt; cuando 25 × 10-6, el error relativo es ±1 y el error absoluto de K es 1.
4) Durante el funcionamiento del instrumento, los parámetros relevantes del estado de funcionamiento del instrumento se comprobarán cada 2 horas y se deberán registrar los resultados.
5) Antes de comenzar el trabajo, se deben marcar en el mapa topográfico la estratigrafía conocida (litología), los límites del macizo rocoso, las ubicaciones estructurales y diversas anomalías. Al medir a lo largo de la ruta, observar cuidadosamente la geología. fenómenos.
6) En el área de medición, para diversas unidades estratigráficas o litología, tomar n muestras representativas (ngt; 30 muestras) de manera uniforme para analizar uranio, torio, potasio y elementos asociados, según los requisitos del proyecto incluyen proporcionar investigación. información sobre el balance de uranio y radio, etc.
7) Envíe la siguiente información para el trabajo de medición: ① Dibujos de materiales reales; ② Registros de campo originales; ③ Parámetros relacionados con el estado de funcionamiento del instrumento.
8) Medición anormal en el campo: cuando se encuentra una anomalía (mayor que el límite inferior de la anomalía), se debe rastrear la anomalía. Los procedimientos de trabajo son los siguientes:
(. a) Verificar si el instrumento está funcionando normalmente;
(b) Si el instrumento funciona normalmente, repetir la medición
(c) Observar los fenómenos geológicos; >(d) De acuerdo con un cierto punto de densidad y distancia de línea Realizar mediciones y rastrear anomalías;
(e) Registrar la ubicación anormal, los estratos y la litología existentes, los factores de control, la alteración de la roca circundante, las características de mineralización, forma, escala y naturaleza anormales en el libro de registro, etc.
(f) Tomar muestras de la parte más alta de la anomalía, analizar uranio, torio, potasio y elementos asociados, y realizar la identificación del mineral de roca si es necesario.
(g) Realizar análisis sobre la evaluación de anomalías y proporcionar sugerencias para trabajos futuros.
3. Inspección de calidad
(1) Inspección del instrumento de campo
(a) Inspección de estabilidad a corto plazo del instrumento en el campo;
( b) Inspección de campo de estabilidad a largo plazo del instrumento.
(2) Inspección de ruta
Las rutas de inspección se distribuyen principalmente en lugares donde la mineralización es favorable o donde la calidad del trabajo es dudosa. Se realizan de manera mutua. Carga de trabajo de inspección: Distrito. etapa de ajuste 5, inspección preliminar e inspección detallada etapa 10.
Los requisitos de error de un solo punto son los siguientes: cuando eU≤10×10-6, el error absoluto es 2×10-6; cuando eUgt es 10×10-6, el error relativo es ±10; -6, la diferencia terminal ≤ 3 × 10-6; cuando eThgt; 25 × 10-6, el error relativo es ±10; el error de contenido K se mide por error absoluto. Los puntos de medición con diferencia final ≤ 1K son puntos de medición calificados. , y la tasa de aprobación no debe ser inferior a 70.
(3) Inspección de puntos (zonas) anormales
Los puntos (zonas) con mineralización y importancia geológica se inspeccionarán al 100%, y los puntos (zonas) anormales generales se inspeccionarán para el 50%.