FD—3022四道γ能谱仪测量过程及常见问题浅谈①

刘姗姗等

摘 要：FD-3022能谱仪是铀资源勘查和核技术应用领域常见的一种γ能谱仪，广泛用于放射性矿床和其他金属和非金属矿床（如金矿、石油等）的野外普查找矿工作，也可做填图等其他地质研究、水文地质调查和环境监测等工作。仪器经标定后还可进行天然石材放射性测量。随着铀资源勘查任务的增加和核技术应用领域的拓展，仪器数量和使用人数不断增加，一些仪器故障、使用注意事项等困扰新手的问题也随之出现。错误的操作不仅影响了仪器的使用寿命，也耽误了项目进度。针对该仪器在计量检定和野外测量使用过程中常见的一些问题，进行了分析和归纳，并给出了参考的解决方法。

关键词：γ能谱仪 检定 常见问题 解决方法

中圖分类号：O65 文献标识码：A 文章编号：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

随着铀资源勘查任务的增加和核技术应用领域的拓展，在用放射性测量仪器也逐渐增多，其中FD-3022型微机四道γ能谱仪（简称FD-3022）是传统经典的核地质系统保有量最大的能谱仪之一。从检定记录可知，2008年到2014年，从30台增加到了110多台。随着新用户和新仪器的增多，在检定和使用过程中也逐渐显露出了一些问题。本文就该仪器的检定/校准过程以及测量时出现的一些常见问题进行了总结并提出了适当的解决方法。

1 仪器使用经验介绍

1.1 仪器基本性能

FD-3022由探测器和操作台两部分组成（如图1），通过连接线连接。通过137Cs参考源实现自动稳谱，具有自动扣除各道本底值，含量自动运算，以及自动修正死时间等功能。可用于就地测定源体（岩石，土壤，建材等）的K（钾含量），eU（当量铀含量）及γ总量，亦能同时给出四个窗的计数率，适用于1000×10-6g/g以下含量的放射性物质的测量。该仪器还具有自动扣除各道本底值，含量自动运算，以及自动修正死时间等诸多功能。

1.2 仪器使用前的检查测试

1.2.1 仪器外观

完整无缺陷，连接电缆可以正常连接。无放射性沾污，必要时应进行清洁。

常见问题有：

（1）“显示”、“测量”键不灵活，有时候甚至无法按下；

（2）连接电缆接触不良，常导致测量过程中断。

1.2.2 工作正常性检查

不带探头时，仪器开机，应显示仪器自身编号；连接探头开机后应显示“3022”，表明仪器已进入工作程序；打开电源观察电池电压，确认表头指针处于电压表的绿色区，否则应及时充电或更换电池。

通电后常见问题有：

（1）开机后有报警声或操作台屏幕显示3022后四秒钟显示固定编号且有滴滴的响声，表明连接电缆连接不紧密或连接线内部线断开，应仔细检查，否则极有可能导致测量的突然中断；若检查不是连接电缆故障，则多为光电倍增管发生故障（探头由闪烁体、光导和光电倍增管组成）[1]。

（2）如仪器使用时间较长，测量时间档所对应的时间标志有时候会错位。例如测量时间档对应时间为60 s，但是进行测量时候发现测量的时间为120 s。

1.2.3 内置系数的检查

受检仪器通常需要通电预热20 min，在环境温度低于10 ℃时，应延长预热时间至30～40 min。在此过程中可以对仪器的可操作性和系数进行检查。包括置入仪器的各种系数，各道本底以及影响铯峰的铀和钍两个常数修正值逐一进行检查，必要时应对系数进行调整，确认工作参数达到规定状态。

工作方式开关置于“系数”档，使用“测量”“显示”键进行设置，此时“测量”键起数字进位和输入转移作用；“显示”键起复位和输入数字作用。做计数测量（仪器检定）时，除R4为1094，T4为977外，其余所有换算系数及各道本底必须全部清零。

置入系数流程常见问题：

（1）应该清零的系数未清零，将会导致测量结果不准确；

（2）R4为1094，T4为977，结果输入系数时，输入颠倒；

（3）系数不能清除，不能更新或不能保存。

1.2.4 峰位调整和确认

工作方式按钮置于调整档，同时测量时间旋钮置于15～300任一位置时，此时仪器为非自稳状态（拨到含量和计数档时，仪器自动进入稳谱状态），调整增益电位器反时针旋转到0，顺时针方向慢慢旋转增益调节按钮，使显示屏显示的稳谱上下两个窗计数之和达到最大值（一般为3000左右）。此时表头指针在红色区和绿色区交界处。

将工作方式旋钮置于调整档，测量时间旋钮置于1K时，显示屏显示的是每10s测得的上稳峰窗（符号显示为<1）和下稳峰窗（符号显示为<2）的计数，上下稳峰窗数值应大致相等，此时稳峰源的谱峰进入稳峰窗。

注意峰位确认之后，利用锁紧装置将调节档锁紧，否则测量过程中容易松动，导致峰位不稳定。

1.3 仪器检定

仪器检定是国防或者国家法定或授权的计量技术机构依据检定规程确认计量器具工作性能并测定其使用系数的一项至关重要的工作程序。核工业放射性勘查计量站拥有的地面放射性测量Y系列模型标准装置，参照国际原子能机构1976年发布的174号技术报告《铀矿勘查中放射性测量结果的表示方法及仪器的校准》建造，其物理特征与矿层近似，能模拟均匀、无限天然放射性体源的伽玛能谱仪校准设施，用于地质勘查放射性测量仪器的检定与校准，属于地质勘查行业的最高计量标准[2]。30年来，共校准/检定各种类型放射性测量仪器近2万台，为我国核地质和核与辐射环境监测做出了重要贡献[4]。一般将FD-3022放置在模型上，分别在YU1，YTh1，YM1，YK2，YB2，YM2这6个模型上进行测量，每个模型连續测量10次，每次60s，获取需要的检定原始数据[3]。

可能出现的问题：

（1）测量过程中要时刻关注测量结果，根据经验与以前测量同类仪器数据进行比对，测量值差距过大，应查找原因，以免等到全部测量结束后重新返工；

（2）在一个模型体源上测量完毕后，应检查仪器自稳状态，发现偏离规定范围时应重新进行调节。

（3）进行数据处理时应对各个模型体源测定值中含有粗大误差的异常值进行剔除，剔除的方法采用肖维勒准则。

（4）根据操作经验发现：温度过高过低或湿度太大，将导致测量数据不准确

1.4 野外测量

使用经过检定的仪器进行野外测量时出现的问题多是由于操作员不熟悉仪器的性能和正确的操作方法引起的。包括电压不足、内置系数错误、连接插头没有进入锁定状态、增益调节按钮未上锁、峰位漂移或根本就不在正常工作状态等。因此，建议严格按照以下步骤操作。

（1）每次外出使用仪器首先应按2.1.1、2.1.2步骤对仪器进行检查，若无故障则应对仪器进行预热，并正确置入系数。

（2）仪器的野外短期稳定度检查每两个月进行一次。

（3）每天工作外出前后都要对仪器进行早晚测试。其目的一是检查仪器工作状态是否正常；二是可以了解仪器的长期稳定性。

具体方法分两种情况：

（a）建议尽量带源（若无条件，直接带仪器测量也可）进行测试，选用Φ20 cm、h15 cm的小模型体源进行测试。

方法是选择居住地附近背景值较高、无人为干扰的地点作为检查点，该地点作为稳定性定点测量地，早晚带仪器到该地点进行测试，测定仪器各道的计数率。每次计数时间为1 min，取5组读数的平均值，将其与第一次在同样条件下测取的相应平均值对比。

（b）住地附近找不到高背景地点时，一是加长测量时间，二是使用不饱和工作模型。

每天将当天的早晚测试结果进行对比，计算相对偏差，混合工作模型的eU、eTh含量相对误差分别不超过5%，K含量相对误差要求不超过10%，各次测量结果按时间顺序作eU、eTh、K含量变化曲线图。

若相差不大，则可继续使用，若差距过大，则应对仪器进行检查，查看峰位是否发生变化，内置系数是否发生变化等。

（4）计算含量与直读含量对比，开工时进行一次，以后每两月进行一次。

（5）使用过程中应该经常检查仪器峰位，看仪器是否处于正常工作状态，否则测出的数据可信度不高。

（6）野外测量过程中每工作2 h和发现异常后均应进行仪器工作状态有关参数检查，并做好记录。

（7）野外测量使用时候，应根据需要选择测量时间，60 s测量时间是必须的。只有在高含量测点可以选用小于60 s，这主要是为了保证测量的精度，保证测量含量数据可靠。

（8）生产期间的备用仪器，每月至少正常开机三天，并在工作模型上测量。

（9）使用和携带过程中应注意探头的防震防撞。

（10）仪器使用时候应注意显示屏避免阳光直射，保护显示屏。

1.5 仪器存放及运输

仪器外出使用，检查连接线是否能够连接紧固，防止测试过程突然中断。若检查无问题，应将连接线拆下，防止经常碰撞或晃动仪器使连接线连接处松动。或直接将仪器放置到专用仪器箱内，更好的保护仪器。

仪器存放应选择在干燥地方，如一段时间不用，必须将机内电池取出，以防止电池漏液损坏机件。此外，若长期不用还要定期安装上电池，开机预热一段时间，以免仪器内部部件受潮。

2 结语

该文总结了实际工作中可能遇到的一些问题及相应的解决办法。但是发现除了以上所指出的问题之外，可能还有一些其他问题，比如新仪器出厂检查不够仔细，可能会存在一点小故障，比例很小。多数都是因为仪器操作人员不按照说明书使用，造成操作使用不当。因此，做好操作人员的培训工作是十分有必要的。如果仪器出现故障需要打开操作台内部时，必须由具备电子学方面工作经验及核仪器方面知识的修理人员进行维修。

参考文献

[1] 国防科工委科技与质量司.电离辐射计量[M].北京：原子能出版社，2002. 423-426

[2] 张长兴，欧阳游，胡明考.地面放射性测量模型标准装置溯源研究[J].工业计量，2013（12）.

[3] 国家质量监督检验检疫总局.JJG（核工）021-98轻便窗式γ能谱仪检定规程[J]. 北京：中国计量出版社，2009（6）.

[4] 张积运，胡明考，王新兴，等.核工业放射性勘查计量技术发展综述[C].计量与测试学术交流会论文集，2008.