便攜式活性炭測氡儀的研究
野外氡氣測量作為一種有效的物探手段,近年來得到了很大的發(fā)展。因?yàn)檫@種方法具有費(fèi)用低廉,準(zhǔn)確度高等特點(diǎn),所以廣泛用于鈾礦、地下斷層、喀斯特溶洞、煤礦地下火區(qū)、地質(zhì)滑坡體等的探測。但是測氡儀的研究多年來卻沒有很大的變化,仍然多以電離室為探測器,野外操作停留在手動(dòng)記錄數(shù)據(jù)階段,不能滿足日益發(fā)展的野外地質(zhì)工作任務(wù)的要求。因此,開發(fā)探測靈敏度高、觀測精度高、工作穩(wěn)定可靠、耗電少、操作簡單,具有通信功能的測氡儀是目前的一個(gè)重要發(fā)展方向。

    氡是一種地氣,廣泛存在于自然界中,*新研究證明,氡及其子體憑借著自身機(jī)制,有著很強(qiáng)的向上運(yùn)移的能力。由于氡的母體及其子體的地球化學(xué)特性不同,在自然界不同的地質(zhì)體中的分布也各有差異,并有一定的規(guī)律,所以在地表通過對(duì)氡異常的觀察和分析,可以探測出地下的一些地質(zhì)情況。氡是鐳衰變的中間產(chǎn)物,其子體214Pb、214Bi是γ射線的輻射體。活性炭測氡儀是通過探測土壤中氡子體的γ射線的強(qiáng)弱,來了解氡的存在情況。當(dāng)γ射線射入探測器中的NaI(TI)閃爍體,使其產(chǎn)生光信號(hào),通過光電倍增管變成微弱電信號(hào),經(jīng)前置放大器、主放大器和脈沖整形電路,形成單片計(jì)算機(jī)可接受的脈沖。在單位時(shí)間內(nèi),輻射射線強(qiáng)時(shí),單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)目多;輻射射線弱時(shí),單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)目少。單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)目的多少反映了γ射線的強(qiáng)弱。通過測量、記錄整個(gè)探測區(qū)不同地點(diǎn)的樣品,可得到不同地點(diǎn)γ射線強(qiáng)弱情況,從而可了解不同地點(diǎn)的氡異常,為分析整個(gè)探測區(qū)地下的地質(zhì)情況奠定了基礎(chǔ)。
    便攜式活性炭測氡儀以單片微型計(jì)算機(jī)為主控單元,配合其它外圍電路可完成對(duì)活性炭采樣器中γ射線的測量、顯示、存儲(chǔ)和通信。具體電路包括電源轉(zhuǎn)換電路、閃爍體計(jì)數(shù)電路、點(diǎn)陣液晶顯示、按鍵輸入、存儲(chǔ)單元、通信接口和監(jiān)控電路。

野外工作方法
    首先根據(jù)具體的野外工作任務(wù)確定實(shí)施方案。包括野外測線的走向、線距和點(diǎn)距,然后在具體的工作點(diǎn)上挖深約40cm的坑,將活性炭采樣器放置在采樣坑內(nèi),上覆黃土。放置約2~3天后取出。將活性炭采樣器放入儀器,通過儀器鍵盤設(shè)置好線號(hào)、點(diǎn)號(hào)后按開始鍵開始測量。每分鐘顯示一次測量結(jié)果,測量總時(shí)間到后,儀器自動(dòng)將數(shù)據(jù)(包括線號(hào)、點(diǎn)號(hào))存入存儲(chǔ)器中即完成該工作點(diǎn)的測量工作。從野外回到室內(nèi)后通過數(shù)據(jù)線將儀器與計(jì)算機(jī)相連,可將數(shù)據(jù)從測氡儀傳輸?shù)接?jì)算機(jī),可在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理。

濕度傳感器探頭, 不銹鋼電熱管, PT100傳感器, 流體電磁閥,鑄鋁加熱器,加熱圈
    針對(duì)目前野外測氡儀存在的缺點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了一種新型的便攜式活性炭測氡儀,該儀器采用對(duì)氡氣有較強(qiáng)吸附能力的活性炭為采樣器,NaI(TI)晶體作為探測器,以AT-89系列單片機(jī)為核心控制單元,配合其它外圍器件,在野外可完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)測量、顯示和存儲(chǔ),并可將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)做更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理。實(shí)踐證明,便攜式活性炭測氡儀的設(shè)計(jì)與使用大大減輕了野外工作人員的勞動(dòng),提高了工作效率。