[发明专利]快速测量盐湖卤水中铀钍钾含量的γ谱仪及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测定待测样品中铀、钍、钾含量的测量方法及在核技术领域中的应用。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展，对能源的需求与日俱增，近年来在钾肥生产、铀钍矿勘探和盐湖开发过程中，如何准确快速的测定铀钍矿床、盐湖卤水及油井中铀、钍、钾的含量成为目前亟待解决的迫切问题。目前国内外尚无较好的测量方法。传统的化学分析方法一般分析周期较长，采用大型分析仪器在野外又难以实现。国外公司生产的放射性仪器也仅能用于特定的场合且测量精度难以达到要求，1992年青海盐湖所曾研制出便携式β计数管测钾仪用于钾矿中⁴⁰K的探测，⁴⁰K发出能量E(β)＝1.33MeV的粒子，由于β射线的穿透能力较弱，它仅能反映样品表层的钾含量，不适用于探矿工作中所涉及到的大体积容器内和块状固体样品中铀、钍、钾含量的测量。上海申核电子仪器研制出的FD-3022四通道γ谱仪，它使用的是碘化钠(NaI)晶体，存在着探测效率较低、易潮解等缺点，而且该仪器需要“参考源”进行稳谱，便携式γ能谱仪携带“参考源”对环境、操作者和行人都会构成安全隐患。目前，γ能谱测量是最为成熟的天然核方法之一，除在地面应用以外，γ能谱测量技术尚被应用于航空测量、井下测量，形成了航空γ能谱测量技术、γ能谱测井技术。由于γ射线含有关于核素特征的重要信息，因此γ射线能谱的测量是核辐射探测的一项重要工作。野外γ射线能谱测量一般是采用携带式γ能谱仪，通过现场同时测量岩石中铀、钍、钾含量来勘查矿产和解决地质问题的方法，简称为“γ能谱测量”。与自然γ总量测量方法不同，γ能谱方法测量记录的是铀、钍、钾特征谱段的γ射线，因此可区别铀、钍、钾。铀系、钍系和钾所释放的γ射线的能量具有显著差别，自然界除了存在着钍系、铀系、锕系三个天然放射系外还存在着天然放射性核素⁴⁰K。⁴⁰K衰变时发射单一能量的γ射线，其特征能量为1.461MeV；²³⁸U衰变时放射的γ射线具有多种能量，其中比较典型的射线特征能量为1.765MeV(这是衰变产物²¹⁴Bi继续衰变时放出的γ射线能量)；²³²Th衰变时发射的γ射线也具有多种能量，其中比较典型的射线特征能量为2.615MeV(这是衰变产物²⁰⁸Tl继续衰变放出的γ射线能量)。因此可以通过测量这些核素放出的特征γ射线的强度来计算盐湖卤水中铀、钍、钾的含量。因此，开展快速γ测量盐湖卤水中铀、钍、钾含量的γ能谱仪研制工作，对于实现铀钍钾资源的可持续开发、探测和评价放射性矿藏、分析和研究地层沉积环境、加快铀钍矿床的勘探、进行岩性鉴别以及环境放射性污染的监测等方面的迫切需求具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种快速测量盐湖卤水中铀、钍、钾含量的γ谱仪。可直接、快速、便携、实时测量固体样品或者盐湖卤水、海水等液体样品中铀、钍、钾的含量，测定结果可靠、稳定、精度高的全自动在线智能测钾铀钍含量的γ谱仪，从而有效解决了现有技术中存在的自动化程度低、实现功能单一、分散、精度低、数据处理简单、体积大等缺陷，克服了其他类型探测器存在的探测效率低、携带不方便及含有参考源的安全隐患。

本发明的又一目的在于提供一种快速测量盐湖卤水中铀钍钾含量的γ谱仪测试方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种快速测量盐湖卤水中铀钍钾含量的γ谱仪，其主要特点在于：探测器的输出信号经过甄别和成形电路后由反符合电路输出至幅度分析器的输入端，幅度分析器输出端连接MCU单片机的输入端，MCU单片机的输出端分别连接幅度分析器的阈调节端和窗调节端，MCU单片机的输出端还分别连接LCD液晶显示面板与键盘，MCU单片机的输出端还通过数据总线连接PC机。

所述的快速测量盐湖卤水中铀钍钾含量的γ谱仪，所述的探测器探头的材料为铊激活碘化铯晶体CsI(Tl)。

所述的快速测量盐湖卤水中铀钍钾含量的γ谱仪，还包括有所述窗口调节端的宽度是特征γ射线的能量窗口宽度，⁴⁰K为1.23MeV～1.75MeV，²³⁸U为1.57MeV～1.92MeV，²³²Th为2.17MeV～3.03MeV。