Question

四道γ能谱仪

Answer 1

四道γ能谱仪是放射性矿产找矿勘探中常用的γ谱仪之一，目的是一次同时测量矿石、土壤中铀、钍、钾的含量。有地面四道γ能谱仪和四道γ能谱测井仪等。为了说明原理，先从基本的单道γ能谱仪的分析器说起。入射不同能量的γ射线，在探测器中产生不同幅度的脉冲电信号输出；经过线性放大器放大之后，输入到单道脉冲幅度分析器。单道脉冲幅度分析器由上下甄别器和反符合电路组成，如图4-5-3所示。下甄别器的甄别阈电压为V₁，则脉冲幅度大于V₁的2、4、6、7、8可以通过，并通过下甄别器。上甄别器的甄别阈电压为V₂，脉冲幅度高于V₂的6、7可以同时通过上、下甄别器。通过下甄别器的称为信号脉冲，通过上甄别器的为阻止脉冲，同时输入到反符合电路。反符合电路实际是一种门电路，当上、下甄别器同时有脉冲输出（6、7）进入反符合电路。由于上甄别器脉冲的阻止作用，使反符合电路关门，没有脉冲信号输出。只有下甄别器有输出时，反符合电路开门，有信号输出，脉冲2、4、8通过。可见只有脉冲幅度在V₁、V₂之间的才能通过。说明V₂-V₁是脉冲2、4、8的通道，V₂-V₁的电压差值称道宽。如果把V₂-V₁锁定（即道宽固定）同步调动，由低到高逐一测量读出每道的计数率，就可以得到γ射线能量谱的分布图。这样由上、下甄别器和反符合电路组成的脉冲幅度分析器，称单道脉冲幅度分析器（图4-5-3）。由此构成的γ射线能谱测量仪，称单道γ能谱仪。

可见单道γ能谱仪测量效率低，而且人为误差较大。如果把NaI（Tl）探测器输出的脉冲经线性放大后，给四个相邻道址的单道脉冲幅度分析器同时输入，即构成四道 γ能谱仪。如图4-5-4 所示，为轻便FD-3022四道γ能谱仪的结构原理图。仪器探测器由φ75 mm×75 mm的NaI（Tl）和GDB-75 F光电倍增管组成。放大器对输入脉冲进行线性放大后送入四道脉冲幅度分析器。单片微处理器，在专用软件的支持下，对四道测量系统进行控制，给出时钟信号和稳谱（用¹³⁷ Cs）信号，对四个测量道的数据进行处理运算，扣除本底，归一化计数率，给出铀、钍、钾含量和总道计数率。五位数字显示，仪器测量灵敏度对铀、钍当量铀含量为0.1×10 ^-6 （eU）；钾为0.1%。

图4-5-3 单道脉冲幅度分析器工作原理图

图4-5-4 PD-3022四道γ能谱线结构原理图

国外四道γ能谱仪种类很多，而且往往是一机多用。例如加拿大的GAD-6型和美国的GR-410型四道γ能谱仪，配用不同探测器和相关设备，可以构成航空γ能谱仪、测井γ能谱仪、汽车γ能谱仪等。表4-5-2为三种四道γ能谱仪的部分参数。

表4-5-2 三种四道γ能谱仪的部分参数