[发明专利]一种坑道定向γ能谱探测技术

说明书

(一)所属技术领域

申请的发明专利为一种在坑道内开展γ能谱测量必须的γ能谱仪附属设备及其配套的定向γ能谱测量方法。没有配备该类设备的γ能谱仪，在坑道内是无法获得准确的测量点的铀、钍、钾含量的。该设备是核地球物理勘查仪器设备，属于核地球物理勘探技术领域。 

(二)技术背景

在坑道内开展γ能谱测量时，γ能谱仪探测的γ射线不仅来自被测岩壁，也会接收到测点周围(如顶、底)坑道壁辐射的γ射线，不扣除周围坑道壁辐射的γ射线的贡献，按国家规范刻度的γ能谱仪就会给出显著偏高的铀、钍、钾含量。为了在坑道环境条件下正常开展γ能谱测量并获得准确的测量结果，发明人设计制作了坑道定向γ能谱探测装置。 

(三)发明内容

本发明由定向屏蔽机械装置与配套的定向γ能谱测量方法两部分构成。 

1、定向屏蔽机械装置 

该装置由一个10mm厚铅板弯曲构成的可拆卸式铅筒套(包含：1.10mm厚铅板2.钢制套筒3.支撑块4.侧铅板6.螺栓7.螺母)，以及一个支撑架(包含：5.支撑板8.支撑杆)和一个可调支撑杆(包含：9.可调支撑杆10.紧定螺钉)构成。 

2、定向γ能谱测量方法 

根据选择的测量点位置调整好支撑架高度，先将γ能谱探头不戴套对测量点进行测量，得到不戴套的各能窗(U、Th、K)的测量数据I_无；然后，将γ能谱探头放入可拆卸式铅筒套，并调整支撑架将探头前端放置到刚才测量的同一位置，戴套进行第二次测量，得到各能窗戴套测量值I_套，将二次测量结果进行比较，并依据事先测定出铅套对各能窗射线的透过率系数，求出扣除周围环境影响后的测量点的γ射线照射量率值，并据此计算铀、钍、钾含量。 

本发明具有以下优点： 

(1)整个套筒装置采用内衬铅吸收材料的钢结构组成，牢固可靠，不易损坏，适应野外、矿井等作业。 

(2)结构简单，拆装方便，可由多人搬运。 

(3)支撑架为可调支架，可根据测量环境不同调节支架高度，有利于减轻工作人员劳动强度。 

(四)附图说明

图1：定向γ能谱探测装置零件图；图2：定向γ能谱探测装置轴测图；图3：定向γ能谱探测装置的爆炸图；图4：定向γ能谱探测装置实物(a)；图5：定向γ能谱探测装置实物(b)。 

图中，1.10mm厚铅板，2.钢制套筒，3.支撑块，4.侧铅板，5.支撑板，6.螺栓，7.螺母，8.支撑杆，9.可调支撑杆，10.紧定螺钉。 

(五)具体实施方式

1)根据布设的欲测量点，调整装置到合适高度位置； 

2)将γ能谱探头不戴套对测量点进行直接测量，得到不戴套的各能窗(U、Th、K)的测量数据I_无； 

3)将γ能谱探头放入可拆卸式铅筒套(戴套)在相同地点进行测量，得到各能窗测量数据I_套； 

4)计算同一能窗戴套与不戴套两次测量值的差值： 

ΔI＝I_无-I_套             (1-1) 

式中：I_无-不戴套之照射量率，包含了测点处岩石的贡献值I_点，以及周围环境的贡献值I_环，即有 

I_无＝I_点+I_环             (1-2) 

I_套-同一能窗戴套测量之照射量率，包含了测点处岩石的贡献值I_点，以及被吸收部分后给探测器产生贡献的周围环境贡献值，即有 

I_套＝I_点+α·I_环         (1-3) 

式中：α-是所用铅套对周围岩壁在相应能窗内产生的照射量率的透过率系数。当铅套足够厚，α＝0。α可以通过实验方法事先测定。U、Th、K能窗的α系数是不同的，应分别测定。 

ΔI＝I_无-I_套＝I_环(1-α) 

由上式可以求出 

最后可以由I_无减去由(1-4)式求出的环境影响贡献，求出各能窗扣除周围环境影响后的测量点的γ射线照射量率值I_点；依据各能窗I_点值，求出U、Th、K的准确含量。