劉姍姍等

摘 要：FD-3022能譜儀是鈾資源勘查和核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)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(zhì)研究、水文地質(zhì)調(diào)查和環(huán)境監(jiān)測(cè)等工作。儀器經(jīng)標(biāo)定后還可進(jìn)行天然石材放射性測(cè)量。隨著鈾資源勘查任務(wù)的增加和核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，儀器數(shù)量和使用人數(shù)不斷增加，一些儀器故障、使用注意事項(xiàng)等困擾新手的問題也隨之出現(xiàn)。錯(cuò)誤的操作不僅影響了儀器的使用壽命，也耽誤了項(xiàng)目進(jìn)度。針對(duì)該儀器在計(jì)量檢定和野外測(cè)量使用過程中常見的一些問題，進(jìn)行了分析和歸納，并給出了參考的解決方法。

關(guān)鍵詞：γ能譜儀 檢定 常見問題 解決方法

中圖分類號(hào)：O65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(wù)的增加和核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，在用放射性測(cè)量?jī)x器也逐漸增多，其中FD-3022型微機(jī)四道γ能譜儀（簡(jiǎn)稱FD-3022）是傳統(tǒng)經(jīng)典的核地質(zhì)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(tái)增加到了110多臺(tái)。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(zhǔn)過程以及測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的一些常見問題進(jìn)行了總結(jié)并提出了適當(dāng)?shù)慕鉀Q方法。

1 儀器使用經(jīng)驗(yàn)介紹

1.1 儀器基本性能

FD-3022由探測(cè)器和操作臺(tái)兩部分組成（如圖1），通過連接線連接。通過137Cs參考源實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)譜，具有自動(dòng)扣除各道本底值，含量自動(dòng)運(yùn)算，以及自動(dòng)修正死時(shí)間等功能?？捎糜诰偷販y(cè)定源體（巖石，土壤，建材等）的K（鉀含量），eU（當(dāng)量鈾含量）及γ總量，亦能同時(shí)給出四個(gè)窗的計(jì)數(shù)率，適用于1000×10-6g/g以下含量的放射性物質(zhì)的測(cè)量。該儀器還具有自動(dòng)扣除各道本底值，含量自動(dòng)運(yùn)算，以及自動(dòng)修正死時(shí)間等諸多功能。

1.2 儀器使用前的檢查測(cè)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(shí)應(yīng)進(jìn)行清潔。

常見問題有：

（1）“顯示”、“測(cè)量”鍵不靈活，有時(shí)候甚至無法按下；

（2）連接電纜接觸不良，常導(dǎo)致測(cè)量過程中斷。

1.2.2 工作正常性檢查

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

通電后常見問題有：

（1）開機(jī)后有報(bào)警聲或操作臺(tái)屏幕顯示3022后四秒鐘顯示固定編號(hào)且有滴滴的響聲，表明連接電纜連接不緊密或連接線內(nèi)部線斷開，應(yīng)仔細(xì)檢查，否則極有可能導(dǎo)致測(cè)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(dǎo)和光電倍增管組成）[1]。

（2）如儀器使用時(shí)間較長(zhǎng)，測(cè)量時(shí)間檔所對(duì)應(yīng)的時(shí)間標(biāo)志有時(shí)候會(huì)錯(cuò)位。例如測(cè)量時(shí)間檔對(duì)應(yīng)時(shí)間為60 s，但是進(jìn)行測(cè)量時(shí)候發(fā)現(xiàn)測(cè)量的時(shí)間為120 s。

1.2.3 內(nèi)置系數(shù)的檢查

受檢儀器通常需要通電預(yù)熱20 min，在環(huán)境溫度低于10 ℃時(shí)，應(yīng)延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間至30～40 min。在此過程中可以對(duì)儀器的可操作性和系數(shù)進(jìn)行檢查。包括置入儀器的各種系數(shù)，各道本底以及影響銫峰的鈾和釷兩個(gè)常數(shù)修正值逐一進(jìn)行檢查，必要時(shí)應(yīng)對(duì)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確認(rèn)工作參數(shù)達(dá)到規(guī)定狀態(tài)。

工作方式開關(guān)置于“系數(shù)”檔，使用“測(cè)量”“顯示”鍵進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)“測(cè)量”鍵起數(shù)字進(jìn)位和輸入轉(zhuǎn)移作用；“顯示”鍵起復(fù)位和輸入數(shù)字作用。做計(jì)數(shù)測(cè)量（儀器檢定）時(shí)，除R4為1094，T4為977外，其余所有換算系數(shù)及各道本底必須全部清零。

置入系數(shù)流程常見問題：

（1）應(yīng)該清零的系數(shù)未清零，將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確；

（2）R4為1094，T4為977，結(jié)果輸入系數(shù)時(shí)，輸入顛倒；

（3）系數(shù)不能清除，不能更新或不能保存。

1.2.4 峰位調(diào)整和確認(rèn)

工作方式按鈕置于調(diào)整檔，同時(shí)測(cè)量時(shí)間旋鈕置于15～300任一位置時(shí)，此時(shí)儀器為非自穩(wěn)狀態(tài)（撥到含量和計(jì)數(shù)檔時(shí)，儀器自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)譜狀態(tài)），調(diào)整增益電位器反時(shí)針旋轉(zhuǎn)到0，順時(shí)針方向慢慢旋轉(zhuǎn)增益調(diào)節(jié)按鈕，使顯示屏顯示的穩(wěn)譜上下兩個(gè)窗計(jì)數(shù)之和達(dá)到最大值（一般為3000左右）。此時(shí)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(diào)整檔，測(cè)量時(shí)間旋鈕置于1K時(shí)，顯示屏顯示的是每10s測(cè)得的上穩(wěn)峰窗（符號(hào)顯示為<1）和下穩(wěn)峰窗（符號(hào)顯示為<2）的計(jì)數(shù)，上下穩(wěn)峰窗數(shù)值應(yīng)大致相等，此時(shí)穩(wěn)峰源的譜峰進(jìn)入穩(wěn)峰窗。

注意峰位確認(rèn)之后，利用鎖緊裝置將調(diào)節(jié)檔鎖緊，否則測(cè)量過程中容易松動(dòng)，導(dǎo)致峰位不穩(wěn)定。

1.3 儀器檢定

儀器檢定是國(guó)防或者國(guó)家法定或授權(quán)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)依據(jù)檢定規(guī)程確認(rèn)計(jì)量器具工作性能并測(cè)定其使用系數(shù)的一項(xiàng)至關(guān)重要的工作程序。核工業(yè)放射性勘查計(jì)量站擁有的地面放射性測(cè)量Y系列模型標(biāo)準(zhǔn)裝置，參照國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)1976年發(fā)布的174號(hào)技術(shù)報(bào)告《鈾礦勘查中放射性測(cè)量結(jié)果的表示方法及儀器的校準(zhǔn)》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(zhǔn)設(shè)施，用于地質(zhì)勘查放射性測(cè)量?jī)x器的檢定與校準(zhǔn)，屬于地質(zhì)勘查行業(yè)的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)[2]。30年來，共校準(zhǔn)/檢定各種類型放射性測(cè)量?jī)x器近2萬臺(tái)，為我國(guó)核地質(zhì)和核與輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)做出了重要貢獻(xiàn)[4]。一般將FD-3022放置在模型上，分別在YU1，YTh1，YM1，YK2，YB2，YM2這6個(gè)模型上進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)模型連續(xù)測(cè)量10次，每次60s，獲取需要的檢定原始數(shù)據(jù)[3]。

可能出現(xiàn)的問題：

（1）測(cè)量過程中要時(shí)刻關(guān)注測(cè)量結(jié)果，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與以前測(cè)量同類儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，測(cè)量值差距過大，應(yīng)查找原因，以免等到全部測(cè)量結(jié)束后重新返工；

（2）在一個(gè)模型體源上測(cè)量完畢后，應(yīng)檢查儀器自穩(wěn)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)偏離規(guī)定范圍時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)對(duì)各個(gè)模型體源測(cè)定值中含有粗大誤差的異常值進(jìn)行剔除，剔除的方法采用肖維勒準(zhǔn)則。

（4）根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：溫度過高過低或濕度太大，將導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

1.4 野外測(cè)量

使用經(jīng)過檢定的儀器進(jìn)行野外測(cè)量時(shí)出現(xiàn)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(nèi)置系數(shù)錯(cuò)誤、連接插頭沒有進(jìn)入鎖定狀態(tài)、增益調(diào)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(yán)格按照以下步驟操作。

（1）每次外出使用儀器首先應(yīng)按2.1.1、2.1.2步驟對(duì)儀器進(jìn)行檢查，若無故障則應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行預(yù)熱，并正確置入系數(shù)。

（2）儀器的野外短期穩(wěn)定度檢查每?jī)蓚€(gè)月進(jìn)行一次。

（3）每天工作外出前后都要對(duì)儀器進(jìn)行早晚測(cè)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(zhǎng)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(cè)量也可）進(jìn)行測(cè)試，選用Φ20 cm、h15 cm的小模型體源進(jìn)行測(cè)試。

方法是選擇居住地附近背景值較高、無人為干擾的地點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，該地點(diǎn)作為穩(wěn)定性定點(diǎn)測(cè)量地，早晚帶儀器到該地點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)定儀器各道的計(jì)數(shù)率。每次計(jì)數(shù)時(shí)間為1 min，取5組讀數(shù)的平均值，將其與第一次在同樣條件下測(cè)取的相應(yīng)平均值對(duì)比。

（b）住地附近找不到高背景地點(diǎn)時(shí)，一是加長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，二是使用不飽和工作模型。

每天將當(dāng)天的早晚測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算相對(duì)偏差，混合工作模型的eU、eTh含量相對(duì)誤差分別不超過5%，K含量相對(duì)誤差要求不超過10%，各次測(cè)量結(jié)果按時(shí)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(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行檢查，查看峰位是否發(fā)生變化，內(nèi)置系數(shù)是否發(fā)生變化等。

（4）計(jì)算含量與直讀含量對(duì)比，開工時(shí)進(jìn)行一次，以后每?jī)稍逻M(jìn)行一次。

（5）使用過程中應(yīng)該經(jīng)常檢查儀器峰位，看儀器是否處于正常工作狀態(tài)，否則測(cè)出的數(shù)據(jù)可信度不高。

（6）野外測(cè)量過程中每工作2 h和發(fā)現(xiàn)異常后均應(yīng)進(jìn)行儀器工作狀態(tài)有關(guān)參數(shù)檢查，并做好記錄。

（7）野外測(cè)量使用時(shí)候，應(yīng)根據(jù)需要選擇測(cè)量時(shí)間，60 s測(cè)量時(shí)間是必須的。只有在高含量測(cè)點(diǎn)可以選用小于60 s，這主要是為了保證測(cè)量的精度，保證測(cè)量含量數(shù)據(jù)可靠。

（8）生產(chǎn)期間的備用儀器，每月至少正常開機(jī)三天，并在工作模型上測(cè)量。

（9）使用和攜帶過程中應(yīng)注意探頭的防震防撞。

（10）儀器使用時(shí)候應(yīng)注意顯示屏避免陽(yáng)光直射，保護(hù)顯示屏。

1.5 儀器存放及運(yùn)輸

儀器外出使用，檢查連接線是否能夠連接緊固，防止測(cè)試過程突然中斷。若檢查無問題，應(yīng)將連接線拆下，防止經(jīng)常碰撞或晃動(dòng)儀器使連接線連接處松動(dòng)。或直接將儀器放置到專用儀器箱內(nèi)，更好的保護(hù)儀器。

儀器存放應(yīng)選擇在干燥地方，如一段時(shí)間不用，必須將機(jī)內(nèi)電池取出，以防止電池漏液損壞機(jī)件。此外，若長(zhǎng)期不用還要定期安裝上電池，開機(jī)預(yù)熱一段時(shí)間，以免儀器內(nèi)部部件受潮。

2 結(jié)語(yǔ)

該文總結(jié)了實(shí)際工作中可能遇到的一些問題及相應(yīng)的解決辦法。但是發(fā)現(xiàn)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(xì)，可能會(huì)存在一點(diǎn)小故障，比例很小。多數(shù)都是因?yàn)閮x器操作人員不按照說明書使用，造成操作使用不當(dāng)。因此，做好操作人員的培訓(xùn)工作是十分有必要的。如果儀器出現(xiàn)故障需要打開操作臺(tái)內(nèi)部時(shí)，必須由具備電子學(xué)方面工作經(jīng)驗(yàn)及核儀器方面知識(shí)的修理人員進(jìn)行維修。

參考文獻(xiàn)

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