航空伽玛能谱测量氡校正方法探讨

　　1　航空伽玛能谱测量氡校正介绍

　　1·1　航空伽玛能谱测量大气氡校正的原因

　　航空伽玛能谱测量的应用研究,在国内已成功应用于固体矿产资源勘查、油气勘查、环境调查等方面,世界上处于领先水平。在航空伽玛能谱测量技术及其软件开发方面,由于我国航空伽玛能谱测量仪器依赖于进口,其测量软件也是从引进仪器时配套。因此掌握航空伽玛能谱测量技术是我国的航空伽玛能谱测量仪器自主研发的前提。

　　航空γ射线能谱测量数据处理的常规方法中实际上多道谱包含了附加源的K,U,Th的含量,源与探测器间隙间的信息以及大气氡对实测谱的相对影响的信息。在处理航空γ射线能谱测量数据时,一些误差会在连续的数据处理过程中增大。所以,适当的本底修正是一个关键性的步骤。

　　氡子体铋-214(氡的第三代子体)的伽玛射线辐射能量占整个铀系列辐射能量的85%,而航空伽玛能谱测量中来自地面铀的伽玛射线也是铋-214的伽玛射线,因此,在航空伽玛测量中大气氡能谱谱线形状和铀系伽玛衰变的能谱谱线大体是一致的,他们的主要伽玛衰变核素均为Bi-214和Pb-214。大气氡的放射性将对航空伽玛能谱测量结果产生干扰。故在实际测量中,必须要对大气氡浓度的影响进行修正。

　　大气氡的修正技术一直是航空放射性测量的热点与难点问题之一。现在商品化的航空伽玛能谱测量系统中,都带有该技术,但是限于产权的原因,该技术是保密的。

　　1·2　氡气校正方法分类

　　大气氡对航空伽玛能谱测量影响的校正方法主要分两大类:

　　(1)仪器硬件实时监测氡能谱校正设计上侧晶体,并组成单独谱仪测量道,通过测量氡衰变子体的γ射线,专门实现对大气氡的监测。通过晶体的自吸收原理和仪器刻度来修正大气氡的影响。

　　(2)利用伽玛射线全谱测量数据,根据空气介质对大地不同能量伽玛射线衰减不同的特性,通过不同能量伽玛射线特征光电峰面积的比值,实现对大气氡的修正。目前在航空伽玛测量系统中应用广泛的大气氡校正方法有:谱线比法、全谱法。其中谱线比法经过近几年的研究,较大地改进了谱线比法,拓展了谱线比法的应用范围。

　　2　航空伽玛能谱测量各种氡校正方法理论基础

　　2·1　仪器硬件大气氡校正

　　仪器硬件的大气氡校正最先由Grasty等人(1988)和IAEA报告(1991)作了介绍。该技术主要利用在主探测器上增加一条晶体探测器对大气氡本底进行实时监测。这额外的大气氡本底晶体放置在主探测器的正上方,下部与主探测器之间填充材料屏蔽地面伽玛射线。使用这样的布置,使得这个上部大气氡校正探测器和下部主探测器有了方向敏感性,从而整个系统能够区分大气氡能谱和陆地伽玛射线能谱,并分别得到大气氡能谱和陆地伽玛射线能谱为后续的测量数据处理工作做好准备。在测量时只需要将每条NaI晶体探测器的测量谱线减去上侧校正晶体测量的氡谱线及修正上、下晶体的相互影响即可有效清除大气氡本底的影响。