FD-3017测氡仪使用说明书

FD-3017型测氡仪使用说明书上海申核电子仪器有限公司
目录
一、用途及特点 (1)
二、主要技术性能 (1)
三、仪器工作原理 (2)
四、阀值检查及仪器的标定方法 (3)
五、野外操作方法 (8)
六、操作台操作说明 (14)
七、注意事项 (18)
一、用途及特点
FD-3017测氡仪是一种新型的瞬时测氡仪器，它利用静电收集拨衰变的第一代子体—RaA 作为测量对象，定量测定土壤或水中氡浓度，其特点是没有探测器污染问题，也不存在氡射气人为干扰影响，并且具有较高的灵敏度，操作简便，现场可获取结果等优点。

本仪器除了应用于放射性找矿的射气测量及水化找矿的水氡浓度测定外，还可应用于寻找地下水源、地震预报、放化测镭、环境保护及科研教学等部门的测氡工作。

二、主要技术性能
FD-3017型测氡仪，主机采用微计算机控制，具有数据存储等功能。

测量方法及取样部分不变。

1.极限探测灵敏度：<370Bq/m 3
2.抽气泵密封性能：在700mm 泵柱时，漏气速率<20mmHg/min
3.探测器：金硅面垒型半导体探测器，直径26mm ，面积531mm 2
4.探测效率：%402≥πη(用u P 239α源活性区直径≤26mm)
5.本底：≤4脉冲/h
6.计数容量：1～99999
7.仪器显示：脉冲数、高压指示标记(高压启动后，显示倒计时，结束后显示15s 取片时间)、测量指标标记、低电压欠压指示标记、日期、时间
8.高压及测量定时：分为0、0.5、1、2、3、4、5、6、10、15、25、30min 档。

其中0min 档为手动测量，即高压或测量将一直持续到手动停
止为止。

9.数据储存：≥300个
10.具有预置系数和掉电保护功能
11.打印内容：脉冲数、Bq/m 3、日期、时间
12.仪器报警：高压时间和测量时间报警
13.仪器能在温度-10℃～+40℃环境下及温度+40℃相对湿度95%的气候条件下正常工作，与常温常湿条件相比，读数误差≤±10%
14.供电：三节1号电池，功耗≤400mw(包括高压)
15.仪器尺寸和重量：
操作台：体积210⨯97⨯156mm 3，重量2.3kg
抽气泵：长540mm ，直径103mm ，重量3.3kg 。

三、仪器工作原理
本仪器主要由抽气泵和测量操作台两部分组成，抽气泵除了完成抽取地下气体或水样脱气任务外，还将起到贮存收集氡子体的功能。

当氡射气经干燥器被抽入筒内后，随即开始衰变，并产生新的子体—RaA ，它在初始形成的瞬间是带正电的离子，本仪器就是利用它的带电特性，采用外加电场的方式对它进行收集，使RaA 离子在电场作用下被浓集在带负高压的金属收集片上，再经一段时间加电收集后，取出金属片放入到操作台探测器内测量RaA 的α放射性，其强度将与氡浓度成正比，按下式即可直接计算氡浓度：
RaA N J Rn α⋅=C
式中，n C R —氡浓度(Bq/m 3)，N αRaA —RaA 的α计数，J —换算系数((Bq/m 3)/脉冲)，由标定确定，此系数包括了装置的子体收集效率和探测
器效率等因素
本仪器对α放射性的测量是采用金硅面垒型半导体探测器，它具有较高的灵敏度与高分辨率，当α射线进入到探测器的灵敏层后，将产生电子—空穴对，并在电场作用下向两极运动，形成脉冲电流，在负载电阻R 上产生电压脉冲，经电荷灵敏放大器及主放大器放大后，送入单道脉冲幅度甄别器，剔除低能噪声及RaC’的高能干扰脉冲，仅通过测量感兴趣的RaA，最后进入计数电路，在液晶屏上显示出来，这就是本仪器的基本工作过程。

图1 FD-3017方框图
四、阀值检查及仪器的标定方法
㈠阀值的检查方法
为确保测量道宽内的计数全部由RaA的α所贡献(它的α能量为6.0Mev)，本仪器采用固定的大道宽度微分测量方法，其上下阀值范围选在2.0～6.5Mev之间，保证2.0Mev以下的低能噪声信号及RaC’的高能α粒子均不被记录，此阀值位置正确与否，将直接影响测量精度，故在仪器检修更换元件后，必须重新检查阀值位置是否符合本说明书规定的范
围，其检查方法如下：
1.将操作台内2号板上“微—积”开关拨至“微”，“谱—测”拨至“谱”，然后把u P 239 α源放进探测器的测量盒内。

2.u P 239α能谱的测定：打开仪器电源，测量时间放在“0.5min ”档，面板上阀值电位器旋到0刻度上，按下测量启动按钮，经0.5min 测量报警后记下读数，然后逐圈改变阀值电位器，并逐点读取计数，在峰位附近适当加密到0.02圈一个点，精确测定u P 239的峰位值，根据不同阀值所对应的计数绘制u P 239α能谱图。

各台仪器的峰位应在
3.40圈左右(此为参考值)。

3.确定测量道宽的上阀(6.5Mev)位置：根据能谱图所确定的峰位值(V 峰)及示波器对u P 239在主放大器输出的脉冲幅度(V u P 239)，即可按下列计算测量道宽的上阀(6.5Mev)位置(V 上)。

044.1)1155
.55.6(V V V 239+=-+=峰峰上V E E Pu 式中，上V —测量道宽上阀位置(圈)，即工作时阀值电位器位置
峰V —由阀值电位器确定的u P 239峰位置(圈)
V u P 239—示波器测得u P 239 α脉冲在主放大器输出幅度，此值在出厂时均调在4.0V 左右
E6.5—测量道宽的上阀值，能量为6.5Mev
E5.155—u P 239的α能量为5.155Mev
道宽的下限由于电路内已经固定，不必另行调节。

在更换探测器、电荷灵敏放大、主放大器及单道甄别器中的晶体管或CMOS 集成电路后，必须先检查u P 239的α脉冲在放大器输出幅度是否在4.0v 左右，否则调节2号板的RV6，然后再按上述方法确定测量道的上阀。

当检查阀值工作结束后，应把“微—积”放在“微”，“谱—测”放
在“测”，作好测量的准备。

㈡标定方法
本仪器对土壤氡和水中氡测量采用两种时间和不同的抽(脱)气方式，故在标定时需分别确定换算系数(J)。

操作步骤如下：
1.首先开启操作台电源，检查电池电压及校验讯号，面板上的甄别器旋钮的刻度是否指在本仪器规定的道上(应注意：操作台内2号板上的“微—积”开关应置在“微”，“谱—测”道宽开关置在“测”上)，然后将高压时间开关放在2min(或3min)上，并将高压输出与抽筒上输入端电缆连接。

2.将阀门8拨到“排气”位置，提拉抽筒，将空气抽入筒内，然后再压下使筒内气体排出，相当于用干净气体清洗筒内空腔，视需要可抽排多次。

当环境湿度大于80%时，“8”置于“吸气”位置，空气经干燥后进行清洗。

3.按图2将液体镭源固定在手柄的左侧，并用橡皮管与干燥器、抽筒进气阀门连通。

图2 “RaA测氡仪”标定装置图
注：标定(或称检定)是指将出厂指标合格的仪器送具有氡检定资质的机构进行标定。

4.放片：打开抽筒上盖的样片盒10，放入“干净”的收集片。

(注意：收集片上有记号的面朝上，光面向下)。

5.脱气：将阀门8转向“吸”，同时打开源瓶封闭夹子，记下时间，即可开始慢慢提拉抽筒，使源瓶内的气泡保持在中间部位，直到抽筒拉到顶部，此时筒内空腔体积为1.5L(水氡标定时，其脱气体积只需提拉到1L处即可)，整个脱气过程尽可能在40s内完成，气泡结束后，即将阀门8放到“关”的位置。

注意：⑴在提拉抽筒时切忌用力过猛，致使源瓶内气泡超过瓶口，造成溢出事故。

另外在提拉过程中决不能将抽筒往下压，否则会造成液源倒流喷出事故。

⑵在标定的前一天应将液体镭源充分进行脱气，记下封闭时间，以备次日标定使用。

6.启动高压收集RaA ：按下高压启动按钮，此时收集片上即加上高压，筒内的RaA 离子将在电场使用下逐渐向收集片浓集，经2min(或3min)后，蜂鸣器将自动发出报警讯号，同时切断高压电源。

7.取片：在高压报警后，应立即打开样片盒，取出收集片，并放入到探测器盒内。

注意：取片的操作过程要求在15s 内完成，收集片放进测量盒时，应该把收集子体的光面朝上。

8.测量：收集片被放进测量室后，不需要再启动测量按钮，因为仪器在高压报警后，将延迟15s 自动启动计数电路，经2min(或3min)计数测量，即自动停止，并发出第二次报警讯号，记下脉冲计数(N α)，整个标定过程全部结束，视需要可反复操作3～5片，然后取其平均计数。

9.换算系数(J)的计算
根据所测得的α计数及液体镭源的已知强度，可按下式计算出土壤氡的换算系数(J 土)
3700102N )1(J 3'⨯⨯⋅⋅⋅-⋅=-αλα土土V K t e Rn ((Bq/m 3
)/脉冲) 水氡换算系数(J 水)
3700103N )1(J 3'⨯⨯⋅⋅⋅-⋅=-αλα土水V K t e Rn ((Bq/m 3
)/脉冲) 式中：
α—液体镭源中镭的含量(10-8～10-7gRa)
Rn λ—氡的衰变常数(0.00755/h)
t —液体镭源的积累时间(h)
K —脱气效率修正系数，当脱气体积为1.5L 时，其实测结果的脱气效率为90～92%左右
V 土—抽筒抽气体积为1.5L
V水—水样体积为100ml
Nα2’—2min RaA测量计数
Nα3’—3min RaA测量计数
由于水氡测量时采用的水样瓶的脱气效率与标定的脱气效率基本上接近，因此在J水的计算公式中不需引入脱气效率的修正。

五、野外操作方法
㈠野外土壤氡测量
1.装置(见图3)
图3 “RaA”测氡仪土壤测量装置图
说明：管子只接到抽气口上即可，排气口不需要接管子。

如接上，则可以在排气时疏通一下吸气管。

2.准备
⑴仪器检查参照标定⑴
⑵检查抽泵密封度：检查方法有真空法和压缩空气法二种。

①真空法：将真空表直接与进气阀门8相接，提拉抽筒到0.5L或1.0L 处，真空度上升至700mmHg柱左右，观察其保持情况，若漏气速率>20mmHg/min，应检查漏气部位并修复之。

若无真空表，也可根据真空度保持时间定性地判断漏气情况。

②压缩空气法：可用单身鼓气球与进气阀门连接，并压入空气，然后用肥皂水或清水检查阀门开关、样片盒的密封橡皮口及抽筒上盖等部位的密封情况，找出漏气部位再进行修复。

3.野外操作方法
经上述检查合格后，即可进行野外测量工作，操作程序可按抽气→加高压收集(2min)→取片(15s)→测量(2min)的次序在一个测点上完成后再称至下一个测点，逐点进行，这样的操作方法效率较低，为了提高野外工作效率，建议采用连续操作测量，可比单点测量提高工效40%左右。

它的具体操作步骤如下：
⑴按装置图将操作台固定在抽筒上，并用专用电缆连接操作台和抽筒上的高压插座。

注意：在安装时，首先用脚踩住抽泵下面的脚蹬，以防仪器倾倒，然后将操作台壁上的三个挂钩套入抽筒的挂板，再向右移，使其落进固紧槽内，取出时，仅将操作往上抬，再左移向上即可。

⑵用细钢钎打一个导向眼后插入取样器，用脚踩实上部松土，防止大气渗入，然后用橡皮管连接干燥器。

(在地表覆土比较松软的地区，可将取样器直接安装固定在抽泵脚蹬下面，直接将取样器踩入土中，不需钢钎打眼。

)
⑶放片：将样片盒向外拉开，放入“新”的收集片，有符号的一面向上，光面朝下。

⑷抽气：将阀门8置于“抽”的位置，提拉抽筒至第二个定位槽(0.5L)
处，把橡皮管内及取样器内的残留气体投入筒内，然后再将阀门置于“排”，压下抽泵，将气体排出，接头便可正式开始抽取地下土壤中的气体，当抽筒提升至最上端(1.5L)位置时，即向右旋转一个角度使之固定，此时被抽入的气体体积为1.5L，马上关闭阀门，使筒内气体与外界空气隔绝。

⑸启动高压收集RaA：按下高压启动按钮，使收集片加上高压，开始收集累积RaA离子，时间为2min。

⑹移点：在启动高压后，即可拨出取样器，将仪器移到下一个测点，等待高压2min加电时间的报警讯号。

⑺取片：当高压报警讯号发出后，马上取出收集片(注意：不要用手擦摸朝下的收集面)。

同时把它放到操作台右面的测量盒内。

(注意：此时收集片的光面应朝上)取片过程应控制在15s时间内完成，因高压报警讯号发出后，电路内部将自动延迟15s，并启动计数测量电路，经2min 测量后，自动发出第二次报警讯号。

⑻排气、放片、抽气、启动高压：当收集片放入测量盒后，在等待测量报警讯号期间，即可把筒内氡气排掉，然后重复上述⑶⑷⑸的操作，完成第二个测点上的放片、抽气，加电收集的操作。

⑼移点：在第二个测点上按下高压启动按钮后，又可把仪器移至第三个测点，并等待1号测点的收集片测量报警讯号，读取脉冲计数(N )，并把已测过的收集片从测量盒内取出，放入到专门的贮片筒内，待次日重复使用(注意：用过的收集片需放入清水中浸泡一段时间，再放置到干净处晾干即可重复使用)。

除此之外，在此测点上还将等待2号测点取样的高压报警讯号，然后重复上述的⑺⑻⑼操作程序：取片→排气→放片、抽气→启动高压→移点→读数→取片，依次类推。

上述连续测量的时间关系可参见图4，从图中可看出，移点工作不占
工作时间，它全部在测量或加电收集时间进行，并且测量与加电收集又是交叉重叠，节省了时间，提高了野外工作效率。

图4 “RaA 法测氡”野外连续测量时间关系图
4.资料整理
由于RaA 法测氡不受氡射气的干扰影响，因此可根据单次测得的α计数(N α)，代入公式αN ⋅=土J C Rn ，直接求出氡浓度，数据处理简单方便，
剖面曲线图可根据测点的氡浓度值绘制。

㈡水中氡的测量
测量原理与前相同，只是抽取的不是土壤中的氡气，而是采用专门的水样瓶利用抽泵真空脱气的原理，使水样中氡气直接脱入抽筒内，由于抽气及脱水过程全在密闭条件下进行，这样可减少取样操作上的误差，尤其是在现场取水样时，具有不破坏水源中氡浓度的原始分布，保证了良好的测量重复性，提高了测量精度。

水氡测量的时间程序采用加高压积累收集3min ，取片时间15s ，测量时间3min ，水样体积100～200ml ，脱气体积为1.0L 。

操作程序：
1.准备：在正式操作前应对水样瓶，抽泵等进行漏气检查(方法参照前面)，操作台面板上的高压时间及测量时间开关放在3min档。

2.按图5连接水样瓶、干燥器及阀门，操作台高压输出端用专用电缆连接到抽筒上的高压输入端。

图5 水中氡测量装置图
3.抽取水样→脱气→放片→加高压收集→取片→测量
将橡皮管a端投入水源中，水样瓶下端的三向阀门17置于“关”的位置，然后用力提拉抽筒至第一个定位槽(0.2L)内，使筒内形成真空，将三向阀门拨到“抽”的位置，此时样品水渐渐吸入瓶内，当吸入的水量达到所需的体积时(如100、150或200ml)，即将阀门拨至“脱”的位置，此时水源被切断，而被送入的是空气，经滤片后在水中形成无数微粒气泡在翻腾，水样中氡气随着气泡一起被带出，并经干燥器进入抽筒内，当翻腾泡减少时，即断续逐节提拉抽筒自0.2-0.5-1.0L，直到翻腾泡行将结束，立即关闭阀门17和8，将收集片放进样片盒内，然后启动高压，经3min积累收集，听到报警讯号，即取出收集片移到操作台右侧的测量盒内。

(注意：收集片放入到样片盒时，光面向下，而入到测量盒时，则是光面朝上。

)当第二次报警后，即可读取计数(N )。

若对测量结
果有怀疑，可在第一次读数结束后，再按一下计数复零启动按钮，继续读取第二个3min计数(N 4-6’)，它应该是第一个计数的一半左右。

此外，也可重新装入“新”的收集片，启动高压，再重复测量一次进行检查。

4.排气—排水：在取片结束后即可把筒内氡气及水样瓶中的水排掉，具体操作过程如下：
将阀门17、8均放在“抽”的位置，压下抽筒，水样瓶内的水与抽筒内的氡气，渐渐经由阀门17向橡皮管a端排出，为使筒内残留氡气“清洗”掉，可用抽筒抽取“干净”空气，再压下抽筒，使抽筒及水样再次受到“清洗”，降低残留气体的干扰影响。

以上是野外水样测量的操作步骤，若需在室内分析水样，样品量较多时，为减轻劳动强度，可应用真空泵代替人工提拉抽泵，其操作方法如下：按图6将真空泵与抽筒阀门的“排”接嘴连接，并把抽筒固定在1.0L的定位槽内，开启真空泵，使筒内的真空抽到760mmHg柱，然后将阀门8拨至“吸”，阀门17拨至“抽”的位置，水样瓶空腔形成负压，水经橡皮管被抽入瓶内，达到所需体积后，即将阀门拨到“脱”气的位置，此时停止抽水，瓶内开始翻泡，水中氡气随同气泡经干燥器进入抽筒内，直至气泡将结束前，关闭阀门，以后的测量操作步骤(放片→启动高压→取片→测量→排气→排水等)与前相同。

图6 室内水氡测量装置图
5.水氡浓度的计算
由于水氡标定时计算J 水的水样体积为100ml ，故在取样体积不同时
需对换算系数作体积修正后进行计算氡浓度：
αN C 100V ⋅==水时，J ml Rn
αN 67.0C 150V ⋅⋅==水时，J ml Rn
αN 5.0C 200V ⋅⋅==水时，J ml Rn
式中，C Rn —水氡浓度(Bq/m 3)
J 水—按水样体积为100ml 标定所测得的换算系数((Bq/m 3)/脉冲)。

六、操作台操作说明
㈠按键功能 菜单选择菜单条目
功能进入修改状态，或切换到当前修改数据的下一位。

初始状态时为当前测量日数据查询 确认确认当前设置，初始状态时为查看高压及测量时间快捷键 ▲▼选择菜单子条目。

如在高压及测量时间设置时为时间档选择，
打印数据时为当前测量日和上一测量日数据打印切换等。

在修改状态时为对闪烁数字作加减1操作。

15s自动启动测量。

㈡菜单定义及对应显示内容
1.为高压时间(单位：min)
2.为测量时间(单位：min)
3.打印上一测量日数据
4.清除当天数据
5.清除上一样品(或当前记录的样品存储单元)
6.当前时间，SS为小时，FF为分钟。

当前日期，NN为年份，YY为月份，RR为日。

7.刻度系数(即换算系数J)
8.
注：以上八个菜单项除了可用显示内容区别外，也可参考最左边的四个提示符的不同组合加以区分。

㈢显示提示符
㈣操作说明
1.开机
打开仪器电源可以听到“嘀-嘀嘀嘀”的声响，显示器显示FD3017，仪器进度初始状态。

2.启动高压
直接按高压键，显示高压倒计时(如果此时正在测量，或高压定时尚未结束时启动测量，则显示脉冲计数值)，同时高压启动标志点亮，如高压有效，则高压跌落标志应点亮，否则高压无效。

高压定时结束，提示“嘀嘀嘀嘀”清除高压启动标志，15s后自动测量，并伴有声响提示“嘀”。

3.启动测量
按启动键，启动测量，显示脉冲计数值，同时测量标志闪烁。

定时时间到后，发出测量结束声响“嘀嘀嘀”，测量结束。

4.查看高压及测量时间
①快捷方式
在初始状态时，按确认键，可以查看当前高压及测量时间设置，高压时间显示在前，测量时间显示在后。

2 5，表示高压时间2min，测量时间5min，高压及测量时间档分0，0.5，1，2，3，5，6，10，15，20，25，30等档。

其中0min档为手动测量，即高压或测量一直持续直到手动中止。

②通过菜单查看，参见5.设置高压及测量时间。

5.设置高压及测量时间
6.打印数据
7.清除数据
进入菜单4或5
一记录样品数据。

注意：清除为不可逆操作，选择的数据将被永久删除。

8.时间和日期设置
进入菜单6
注意：时间修改确认后，自动进入日期修改状态。

9.刻度系数设置：进入菜单7，修改操作如同时间设置。

10.工作方式设置：出厂时均设为自动模式，不可选择修改。

11.电池跌落标志：当电池电压低于3.3v时，电池跌落标志闪烁。

12.当前测量日数据查询
XXX表示当前样品存储单元号(或当前测量日记录样品的总数)。

数据查
择当前测量日的某个存储单元号YYY YYY单元样品计
(计
算转换值最后一位有小数点，计数值无小数点)
七、注意事项
1.为保证RaA 法测氡的精确度，除注意标定方法及野外操作方法中有关说明外，应经常注意干燥剂受潮情况，当干燥剂二分之一由蓝变红后，应立即调换。

2.抽筒内活塞由于泥沙、尘土沾污，阻尼增大需清洁时，可将下盖解开，抽出筒体，用干净的抹布擦净，然后用备件中润滑油纱在活塞的密封圈上及筒壁擦涂一层即可。

3.当操作台固定在抽筒上后，必须用脚踩住抽泵的脚蹬，以防倾倒。

若在野外作业需休息时，可将操作台从筒上卸下。

4.仪器上阀值电位器应按说明书规定的位置放置。

若检修中更换有关元器件后，阀值需重新标定刻度，确定方法见“阀值的检查”一节。

5.测定土壤氡与水中氡的时间程序(加电→取片→测量)推荐为2min →15s →2min 和m3min →15s →3min 。

若需要更高的测量灵敏度，可增长加电和测量时间。

此时换算系数可查表1进行修正。

例：加电、测量时间选为5min →15s →5min ，从表中查得修正系数K 为0.292，代入下式即可求得新的换算系数J 5’：
K '
5⋅=标J J ，式中，J 标—为2min →15s →2min 时的换算系数。

6.高压启动后，抽筒上的样片盖不得打开，防止由于高压短路而引起电路器件的损坏。

7.在检修时，不得用手指触摸半导体探测器表面以防损坏，若金硅面表面有尘土沾污，只能用鼓气球吹，严禁用布、纸之类的物品擦拭。

8.仪器经长时期存放后，使用前需进行干燥处理，再开机使用。

9.严防操作台和抽筒高压插座受潮进水，引起高压漏电跌落。

10.液晶屏应避免在阳光下曝晒。

11.收集片外径为35mm，其有效收集面直径为25mm，在取片时可捏住收集片的边缘，但不能擦摸收集面，否则将影响测量结果。

表1 不同加电、测量时间的修正系数K 互换表
标J K ⋅=J
说明：不同加电、测量时间的K 修正系数是以2min →15s →2min 的时间程序为标准进行修正。