野外γ能譜測(cè)量操作規(guī)范

野外伽馬能譜測(cè)量

操作規(guī)范目錄1.基礎(chǔ)知識(shí)2.前期準(zhǔn)備3.實(shí)驗(yàn)過程4.數(shù)據(jù)處理1.基礎(chǔ)知識(shí)

野外γ能譜測(cè)量

使用地面γ能譜儀在地表直接測(cè)定土壤或巖石中當(dāng)量鈾(eU)、當(dāng)量釷(eTh)、伽(K)等核素含量的方法。當(dāng)量含量

在放射性衰變系列（鈾系或釷系）平衡破壞條件下，γ能譜儀測(cè)量測(cè)定的介質(zhì)中鈾、釷元素含量為當(dāng)量含量。飽和模型

物理特性與礦層近似，能模擬均勻、無限天然放射性體源的γ能譜儀校準(zhǔn)設(shè)施。靈敏度系數(shù)

單位含量的放射性核素在γ能譜儀鈾、釷、鉀道中分別引起的計(jì)數(shù)率。換算系數(shù)

γ能譜儀各道中單位計(jì)數(shù)率所代表的eU、eTh、K含量。測(cè)量譜段

指γ能譜儀各能量窗測(cè)量的γ射線能量范圍。應(yīng)用范圍

地質(zhì)填圖；放射性礦產(chǎn)地質(zhì)勘查，直接尋找鈾、釷礦床；非放射性礦產(chǎn)地質(zhì)勘查，尋找與放射性元素鉀、鈾、釷有共生或伴生關(guān)系的金屬、非金屬、能源等礦產(chǎn)資源；水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)勘查；環(huán)境及建筑材料放射性評(píng)價(jià)等。應(yīng)用條件

測(cè)區(qū)基巖露頭較好或覆蓋層較為均勻；不同地質(zhì)體的鉀、鈾、釷元素含量的差異可被能譜儀所區(qū)分；具體工作任務(wù)不同，其應(yīng)用條件有所不同。返回目錄2.前期準(zhǔn)備2.1確定測(cè)量任務(wù)2.2資料收集2.3野外踏勘2.4熟悉儀器及方法試驗(yàn)2.5工作精度及工作比例尺選擇2.6測(cè)區(qū)及精測(cè)剖面設(shè)計(jì)2.7編寫測(cè)量計(jì)劃書2.1確定測(cè)量任務(wù)配合各種比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行地質(zhì)填圖，劃分巖性、巖相、確定構(gòu)造帶和蝕變帶等。在礦產(chǎn)地質(zhì)勘查的各個(gè)階段，查明并圈定地面r異常形態(tài)及規(guī)模，研究單參數(shù)及多參數(shù)異常特征，查明礦化特征及控礦因素結(jié)合地質(zhì)和地球物理資料，綜合評(píng)價(jià)成礦有利地段，為布轟山地工程和鉆探工程、圈定礦(化)體或地質(zhì)體提供依據(jù)。在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)勘查工作中，劃分巖性、圈定接觸帶等。對(duì)環(huán)境、建筑材料進(jìn)行放射性評(píng)價(jià)。2.2資料收集相應(yīng)工作比例尺的地形圖;地質(zhì)資料;地球物理及化探、尤其是以往放射性測(cè)資料;第四紀(jì)地質(zhì)、水文地質(zhì)、地貌及土壤資料;自然地理、交通及經(jīng)濟(jì)地理資料;其他。2.3野外踏勘

在全面分析收集到資料的基礎(chǔ)上，確定測(cè)區(qū)范圍，選擇有代表性的地質(zhì)物探剖面進(jìn)行踏勘測(cè)量。包括：主要地層、巖體和構(gòu)造的規(guī)模及其分布；有代表性的礦床、礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)及異常點(diǎn)(帶、暈);地形、地貌、基巖、浮土、植被及水系分布；初步測(cè)量不同地質(zhì)體中鉀、鈾、釷元素含量及其總道計(jì)數(shù)率，了解不同巖性的放射性背景值；經(jīng)濟(jì)地理、交通條件、居民點(diǎn)分布等。2.4熟悉儀器及方法試驗(yàn)熟悉儀器操作，包括NaI、HPGe、LaBr探測(cè)器、數(shù)字化采集器的原理、儀器組裝、應(yīng)用及數(shù)據(jù)收集、處理等。在以前未做過地面r能譜測(cè)量的地區(qū)開展工作之前，應(yīng)進(jìn)行方法試驗(yàn)。應(yīng)解決下列主要問題：被勘查對(duì)象與圍巖的鈾、釷、鉀元素含量差異可被儀器所探測(cè)；確定有效的找礦深度。方法試驗(yàn)最好在遠(yuǎn)離運(yùn)積物且覆蓋層厚度在10m以上的地方(已知的大型隱伏礦床（體））上進(jìn)行，但在任何情況下一定要取得對(duì)比資料。2.5工作精度及工作比例尺選擇工作精度

包括一般精度和高精度。野外伽馬能譜測(cè)量，應(yīng)根據(jù)具體任務(wù)要求及勘查對(duì)象鉀、鈾、釷元素含量的高低合理選擇工作精度。

工作比例尺選擇設(shè)計(jì)工作比例尺不得小于在同一地區(qū)與之同時(shí)進(jìn)行的或以前進(jìn)行過的地質(zhì)測(cè)量和普查的比例尺；地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查的工作比例尺及測(cè)網(wǎng)密度見表1；水文、工程、環(huán)境及災(zāi)害地質(zhì)工作的測(cè)網(wǎng)視具體任務(wù)而定，一個(gè)測(cè)區(qū)不少于3條測(cè)線，異常區(qū)域內(nèi)至少有3個(gè)連續(xù)測(cè)點(diǎn)。建筑材料放射性評(píng)價(jià)在基巖露頭可采用1m*1m的測(cè)網(wǎng)密度。表1工作比例尺及測(cè)網(wǎng)密度2.6測(cè)區(qū)及精測(cè)剖面設(shè)計(jì)測(cè)區(qū)范圍一般應(yīng)滿足下列要求：當(dāng)?shù)孛姒媚茏V測(cè)量與其他物化探工作配合使用時(shí)，最好按同一測(cè)網(wǎng)進(jìn)行；測(cè)區(qū)包括被勘查對(duì)象可能賦存的地段，并向四周有一定的擴(kuò)展；盡可能將已知地質(zhì)體、礦體、礦化段和山地工程包括在內(nèi)，以利于推斷解釋；在前人工作的基礎(chǔ)上擴(kuò)大測(cè)區(qū)面積時(shí)，應(yīng)覆蓋以前工作的部分測(cè)線和測(cè)點(diǎn)；面積性測(cè)量盡可能采用規(guī)則測(cè)網(wǎng)。測(cè)線方向盡可能垂直于巖體、構(gòu)造及被勘查對(duì)象的總體走向；當(dāng)被勘查對(duì)象走向變化較大時(shí)，應(yīng)隨之改變測(cè)線方向。精測(cè)剖面

在工作區(qū)內(nèi)典型地段至少布置一條地質(zhì)-γ能譜精測(cè)剖面。穿過區(qū)內(nèi)主要地層、巖體和構(gòu)造，盡可能穿過主要巖石類型分布區(qū)；基巖出露好；最好通過主體異常中心部位，并兼顧已知異常覆蓋區(qū)；明顯反映異常特征，便于定量計(jì)算的地段；采用高精度測(cè)量方式，測(cè)量點(diǎn)距適當(dāng)加密，最小地質(zhì)單元內(nèi)不少于3個(gè)測(cè)點(diǎn)。2.7編寫測(cè)量計(jì)劃書主要內(nèi)容如下：序言：概述項(xiàng)目來源、目的及任務(wù)、工作區(qū)自然及經(jīng)濟(jì)地理

；地質(zhì)概況、地球物理及地球化學(xué)特征；已取得的地質(zhì)成果和放射性測(cè)量研究程度等；與其他物化探方法配合使用的條件；工作精度、工作比例尺及方法技術(shù)；野外、室內(nèi)工作量預(yù)算及工作內(nèi)容、安排(必要時(shí)進(jìn)行方法試驗(yàn)的工作量、工作進(jìn)度);工作質(zhì)量保證措施；預(yù)期提交成果及完成期限；人員安排，儀器設(shè)備配置；經(jīng)費(fèi)預(yù)算。返回目錄3.實(shí)驗(yàn)過程3.1測(cè)網(wǎng)實(shí)施——布點(diǎn)、線3.2儀器設(shè)備及其性能檢查、校準(zhǔn)3.3野外測(cè)量

本底測(cè)量工作基準(zhǔn)點(diǎn)選擇

選定計(jì)數(shù)時(shí)間儀器

穩(wěn)定性檢查野外觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)記錄野外異常點(diǎn)（帶）處理采樣質(zhì)量檢查及資料整理3.1測(cè)網(wǎng)實(shí)施測(cè)網(wǎng)形式依工作精度、工作比例尺和地形條件而定。1:10萬~1:5萬比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查階段，可采用不規(guī)則測(cè)網(wǎng)，測(cè)量路線應(yīng)選擇在基巖露頭好，穿過地層、巖體多、易通行處。測(cè)點(diǎn)一般應(yīng)均勻分布，對(duì)構(gòu)造帶、蝕變帶、巖性接觸帶等應(yīng)加密測(cè)點(diǎn)。測(cè)量路線及測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)準(zhǔn)確標(biāo)在同比例尺地形圖上。1:2.5萬~1:1萬的普查和1:5千~1:1千的詳查，應(yīng)視具體地形條件敷設(shè)不規(guī)則或規(guī)則測(cè)網(wǎng)。不規(guī)則測(cè)網(wǎng)在地形圖上標(biāo)出測(cè)線和測(cè)點(diǎn)位置。規(guī)則測(cè)網(wǎng)應(yīng)采用基線和控制測(cè)線。不規(guī)則測(cè)網(wǎng)可采用GPS或羅盤及地形地物在地形圖上標(biāo)注測(cè)點(diǎn)位置，定位精度為標(biāo)圖點(diǎn)位與實(shí)際點(diǎn)位最大平面誤差不超過2mm。規(guī)則測(cè)網(wǎng)及高精度地面γ能譜測(cè)量應(yīng)用高精度GPS(差分GPS)或經(jīng)緯儀測(cè)定基線和控制測(cè)線點(diǎn)位，測(cè)繩量距，定位精度為標(biāo)圖點(diǎn)位與實(shí)際點(diǎn)位最大平面誤差不超過1mm。水文、工程、環(huán)境及災(zāi)害地質(zhì)等勘查中，測(cè)線和測(cè)點(diǎn)應(yīng)按實(shí)際情況布置。3.2儀器設(shè)備及其性能檢查、校準(zhǔn)

地面γ能譜測(cè)量可使用便攜式四道γ能譜儀，也可使用便攜式多道γ能譜儀。地面γ能譜儀在投入使用之前應(yīng)對(duì)儀器的主要性能進(jìn)行檢查、調(diào)整并校準(zhǔn)，尤其是儀器的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性必須檢查。經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可投入使用。3.2.1基本要求可在野外直接測(cè)定鉀、鈾、釷元素含量及總道計(jì)數(shù)率等參數(shù);對(duì)137Cs的0.661MeV能量峰的能量分辨率不大于12%;具有自動(dòng)穩(wěn)譜功能，儀器連續(xù)工作8h，參考源譜峰位漂移小于3%。使用便攜式多道γ能譜儀時(shí)，可采用軟件穩(wěn)譜技術(shù);含量檢出限分別為：鈾小于2*10-6eU，釷小于4*10-6eU，鉀小于0.5%；γ射線能量在3MeV以內(nèi)，能量非線性小于0.5%；在一5~+45℃溫度范圍內(nèi)，相對(duì)濕度90%的條件下與基準(zhǔn)條件(溫度20℃、相對(duì)濕度70%)相比，儀器各能量窗計(jì)數(shù)率的相對(duì)誤差在士15%以內(nèi);功耗低，易攜帶，操作方便，防潮防震。3.2.2測(cè)量譜段野外地面伽馬能譜測(cè)量譜段的選擇一般如表2所示：表2測(cè)量譜段3.2.3野外儀器穩(wěn)定性檢查

儀器進(jìn)入自穩(wěn)狀態(tài)后應(yīng)有明確提示;交替使用點(diǎn)狀鐳源和釷源照射，對(duì)探頭產(chǎn)生200-500nC/kg·hγ照射量率時(shí)，儀器的穩(wěn)定狀態(tài)不應(yīng)發(fā)生變化。短期穩(wěn)定性檢查儀器經(jīng)過檢修、長(zhǎng)期存放、長(zhǎng)途運(yùn)輸或受劇烈振動(dòng)、嚴(yán)寒、酷熱、潮濕等影響之后，以及連續(xù)工作1個(gè)月后，都應(yīng)進(jìn)行此項(xiàng)檢查。儀器連續(xù)工作8h穩(wěn)定性檢查符合放射性統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

穩(wěn)定性檢查不合格的儀器應(yīng)重新檢查。多次檢查仍不合格時(shí)應(yīng)查明原因，進(jìn)行調(diào)整，直至檢修儀器。方差對(duì)比法：

在測(cè)區(qū)基準(zhǔn)點(diǎn)或工作模型上，在相同的測(cè)量條件下(測(cè)量時(shí)間不少于120s,等時(shí)間間隔計(jì)數(shù))重復(fù)測(cè)量n次(n>100)觀測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差由下式給出:式中：Ni——特定道的計(jì)數(shù)率；n——重復(fù)測(cè)量次數(shù)。如果,則計(jì)數(shù)誤差符合放射性統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

散點(diǎn)圖圖形法將各次觀測(cè)值出現(xiàn)的次數(shù)與理論高斯分布進(jìn)行比較。若上述各觀測(cè)值(分測(cè)量道統(tǒng)計(jì))分別出現(xiàn)在、、區(qū)間的概率約為。68.3%、95.5%、99.7%，則計(jì)數(shù)穩(wěn)定性檢查合格。長(zhǎng)期穩(wěn)定性檢查儀器長(zhǎng)期穩(wěn)定性檢查每天進(jìn)行。每天出工前和收工后在工作區(qū)基準(zhǔn)點(diǎn)或工作模型上測(cè)定儀器各道的計(jì)數(shù)率，采用野外確定的計(jì)數(shù)時(shí)間(在工作模型上可縮短)，讀5組數(shù)取平均值。每次測(cè)量平均值與開工前已取得的各測(cè)量道平均值對(duì)比。鉀、鈾、釷含量相對(duì)誤差不超過±15%，對(duì)工作模型(混合)的鈾、釷、鉀含量相對(duì)誤差分別不超過±5%,±5%和±10%。對(duì)檢查結(jié)果超差的儀器，應(yīng)重復(fù)檢查。若再次檢查不合格的儀器則停止野外工作。若收工后發(fā)現(xiàn)儀器穩(wěn)定性超差，當(dāng)天測(cè)量結(jié)果作廢。3.2.3儀器校準(zhǔn)儀器在校準(zhǔn)之前，必須經(jīng)過短期穩(wěn)定性和穩(wěn)譜性能檢查，穩(wěn)譜系統(tǒng)的檢查和調(diào)整應(yīng)按儀器使用說明書規(guī)定執(zhí)行；儀器校準(zhǔn)必須在鈾、釷、鉀飽和模型上進(jìn)行。我國(guó)的飽和模型安放在核工業(yè)放射性勘查計(jì)量站內(nèi)，模型的主要參數(shù)見表3；表3全國(guó)放射性勘查計(jì)量站模型主要參數(shù)校準(zhǔn)方法：校準(zhǔn)方法:將儀器探頭先后置于鈾、釷、鉀飽和模型表面中心位置，采用高精度測(cè)量(計(jì)數(shù)率統(tǒng)計(jì)誤差不大于20%)，分別測(cè)量各道計(jì)數(shù)率(共9個(gè)數(shù)值)，然后按下頁中的計(jì)算公式算出9個(gè)換算系數(shù)A、Bi、Ci(i=1,2,3)，最后在混合模型上檢驗(yàn)準(zhǔn)確度，檢驗(yàn)結(jié)果必須滿足表4的誤差要求。表中低含量的允許誤差以絕對(duì)誤差要求，高含量的允許誤差以相對(duì)誤差要求。相對(duì)誤差的計(jì)算公式如下：式中:——實(shí)測(cè)含量；——模型定值。對(duì)檢查不合格的儀器，應(yīng)重新檢查或校準(zhǔn)。上述工作重復(fù)三次，取平均值為儀器的換算系數(shù)。換算系數(shù)計(jì)算方法

換算系數(shù)在飽和的鈾、釷、鉀模型上測(cè)定。根據(jù)地面γ能譜測(cè)量原理，分別在每個(gè)飽和模型上測(cè)量，可建立(1)線性方程組(共九個(gè)方程)，求得靈敏度系數(shù)ai、bi、ci:……………….……………..(1)采用(2)線性方程組(共九個(gè)方程)，可求得九個(gè)換算系數(shù)Ai、Bi、Ci:……………….(2)式中:Nu、NTh、Nk分別為模型上用能譜儀測(cè)得的鈾、釷、鉀道(窗)凈計(jì)數(shù)(扣除放射性本底);ai、bi、ci(i=1,2,3)分別為能譜儀各道對(duì)鈾、釷、鉀的靈敏度，單位分別為計(jì)數(shù)率/1X10-6eU、計(jì)數(shù)率/1X10-6eTh、計(jì)數(shù)率/1%K，其下標(biāo)1、2、3分別對(duì)應(yīng)能譜儀的鈾、釷和鉀道(窗)。CU、CTh、Ck為模型的鈾、釷、鉀含量，單位分別為1X10-6eU、1X10-6eTh和1%K；Ai、Bi、Ci(i=1,2,3)為能譜儀的換算系數(shù)。表4模型測(cè)量允許誤差表校準(zhǔn)合格的儀器由放射性勘查計(jì)量站出具“檢定合格證書”。儀器校準(zhǔn)有效期為一年。新儀器在起用之前或儀器大修之后，如更換了探測(cè)元器件(如碘化鈉晶體、光電倍增管等)，調(diào)整了脈沖幅度分析器甄別閉值或儀器性能發(fā)生了顯著變化，均應(yīng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)。3.2.4放射源的使用和管理放射源在使用過程中，應(yīng)盡可能縮短接觸時(shí)間，避免不必要的附加照射。放射源必須有專人負(fù)責(zé)保管，裝在合適的鉛罐中，避免丟失和被盜。3.3野外測(cè)量

3.3.1測(cè)定放射性本底放射性本底應(yīng)在工作區(qū)內(nèi)或附近用水面法測(cè)定，在水面法無法進(jìn)行的條件下可用水中法。水面法

選擇水深大于2m、水面半徑大于50m，水質(zhì)無放射性污染且周圍無高山