实验三 土壤及水中氡浓度的测量
一、实验目的
（一）熟悉使用FD-3017型RaA测氡仪测量氡浓度的原理和操作技术
（二）掌握土壤氡浓度的测量方法
（三）掌握水中氡浓度的测量方法
二、实验内容
（一）FD-3017仪器的工作原理
（二）FD-3017仪器的标定方法
（三）水中氡浓度的测量方法
（二）野外土壤氡浓度的测量方法
图1 FD-3017仪器外观结构图
三、实验基本原理
用抽气泵将地下气体或水样中气体抽入抽筒中，进入抽筒中的气体随即开如衰变，并产生新的子体RaA，它的初始形成的瞬间是为带正电的离子，采用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，在经一段时间加电收集扣，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：
CRn=J•NαRaA
CRn——氡浓度（Bq/m3）
J——换算系数（Bq/m3/脉冲）
NαRaA—— RaA的α计数(脉冲)
四、测量仪器
测量仪器如图1。仪器由两部分组成，抽气系统与测量操作台，收集片的高压由操作台提供。其仪器的各个部件图示已标明。
另外，若为水中氡浓度的测量需要取样瓶，将水样取自瓶中，对一定体积的水样进行氡浓度的测定。若为土壤氡浓度的测量，需要取样打孔设备——钢钎与大锤。
五、操作步骤
一）土壤中氡浓度的测量
1、检查仪器
1）首先开启操作台电源，检查电池电压及校验讯号，面板上的甄别阈旋钮的刻度是否指在本仪器规定的值上，然后将高压时间开关放在2分上，并将高压输出端与抽筒上输入端用电缆连接。
2）检查抽泵密封度
a：．真空法：将真空表直接与进气阀门8相接，提拉抽简至0.5升或1升处，真空度上升至700mm汞柱左右，观察其保持情况，若漏气速率＞ 2 0 mm H g／分，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。
b．压缩空气法：可用单向鼓气球与进气阀门连接，并压入空气，然后用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。
2、野外操作方法
经上述检查合格后，即可进行野外测量工作，操作程序可按抽气一加高压收集（2分）一取片（15秒）一测量（2分）的次序在一个测点上完成后再移至下一个测点，逐点进行。
（1）、按图将操作台固定在抽筒上，并用专用电缆线连接操作台和抽筒上的高压插座。
（2）、用细钢杆打一个导向眼插入取样器，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，可将取样器直接按装固定在抽泵脚蹬下面，直接将取样器踩入土中，不需钢杆打眼。）
（3）、放片：将样片盒向外拉开，放入“新”的收集片有符号面向上，光面朝下。
（4）、抽气：将阀门8置于“抽”的位置，提拉抽筒至第二个定位槽门（0.5升）处，把橡皮管内及取样器内的残留气体抽人简内，然后将阀门置于“排”，压下抽泵，将气体排出，接着便可正式开始抽取地下土壤中气体，当抽简提升至最上端“1．5升”位置时，即向右方向旋转一个角度使之固定，此时被抽入的气体体积为1．5升，马上关闭阀门，使筒内气体与外界空气隔绝。
（5）、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2分。
（6）、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面向上）取片过程应控制在15秒时间内完成，因高压报警讯号发出后，电路内部将自动延迟15秒，并启动计数电路，经2分钟测量后，自动发出第二次报警讯号。
（7）、排气：当收集片放入测量盒后，在等待测量报警讯号期间，即可把简内氡气排掉。
（8）、移点：在第二个测点上按下上述过程重复进行，并等待1号测点的收集片测量报警讯号，读取脉冲计数（Nα），并把已测过的收集片从测量盒中取出，放入到专门的贮片简内，待次日重复使用。
3、氡浓度的计算
由于RaA法测氡不受钍射气的干扰影响，因此可根据单次测得的α计数Nα，代入公式CRn=J土·Nα，直接求出氡浓度，数据处理简单方便。
二）水中氡浓度的测量
1、首先开启操作台电源，检查电池电压及校验讯号，面板上的甄别阈旋钮的刻度是否指在本仪器规定的值上，然后将高压时间开关放在2分上，并将高压输出端与抽筒上输入端用电缆连接。
2、检查仪器水样瓶，抽泵等是否漏气，方法同土壤氡浓度测量。
3、抽取水样——脱气——放片——加高压——取片——测量：具体为将橡皮管一端放下水样中，水样瓶下端的三向阀置于关的位置，然后用力提拉抽筒到第一个定位槽内，使筒内形成真空，将三向阀门拨到抽的位置，此时样品中渐渐被吸入瓶内，当吸入的水量达到所需的体积时（150ml），即交阀门拨到脱的位置，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，当翻泡减少进，即继续逐节提拉抽筒，（0.2升——0.5升——1升），直到翻泡行将结束，立即关闭阀，将收集片放进样片盒内，然后启动高压，经3分积累收集，听到报警号，即取出收集片移到操场作台右侧的测量盒内。当第二次报警声响，即可读取计数Na。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3分钟计数，它应该是第一个计数的一半左右。
4、排气——排水：在取片结束扣即可把筒内氡气及水样瓶中的水排掉，具体操作如下，将阀门17和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，使抽筒及水样并再次受至清洗，降低残剩气体的干扰影响。
5、水氡浓度的计算：由于水氡标定时计算的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：
V=100ml时，CRn=J土·Nα
V=150ml时，CRn=0.67J土·Nα
V=200ml时，CRn=0.5J土·Nα
式中：CRn——水氡浓度（Bq/L）
J土——按水样体积为100ml标定所测得的换算系数，Bq/L/ 脉冲
Nα——计数（脉冲）
六、编写实验报告
1、简述RaA测氡的基本原理
2、简述水氡浓度和土壤氡浓度测量的过程。
3、分析测量结果。
七、思考题
1、简述野外地质找矿中氡异常的评价方法，铀矿和构造异常的基本特点？
2、试计算氡及子体达到放射性平衡的时间是多少？
3、为什么在同一地点进行土壤氡浓度的两测测量，其读数值相差较大？如何克服它？
4、用FD-3017进行土壤和水中氡浓度测量时，用收集片进行RaA的收集，该收集片可循环使用，为什么？多少时间后可继续使用？