CN104062307B

CN104062307B - 一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法

Info

Publication number: CN104062307B
Application number: CN201410309737.1A
Authority: CN
Inventors: 李必红; 陆士立; 韩绍阳
Original assignee: Beijing Research Institute of Uranium Geology
Current assignee: Beijing Research Institute of Uranium Geology
Priority date: 2014-07-01
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: CN104062307A

Abstract

本发明属于铀矿勘查领域，具体公开一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法：构建大气氡影响修正模型；定点测量获得铀含量、氡浓度；将定点测量数据转化得到新铀含量数据；将新铀含量和氡浓度数据列组合，形成包含时间、氡浓度、铀含量三列数据的EXCEL文件；将文件中数据线性拟合，确定修正系数k；移动式连续点测量，获得连续测量时间、氡浓度，并将上述数据输出，保存为EXCEL文件格式；将车载伽玛能谱测量数据输出，保存为EXCEL文件格式，选取连续测量时间、经纬度、铀含量数据组成新文件，保存为EXCEL文件格式；获得大气氡影响部分CU_Rn；获得大气氡影响修正后数据。该方法能够有效地修正车载伽玛能谱数据中大气氡影响。

Description

一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法

技术领域

本发明属于铀矿勘查中车载伽玛能谱勘查技术领域，具体涉及一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法。

背景技术

随着我国大营铀矿的发现，寻找砂岩型铀矿再度成为铀矿勘查的热点，而砂岩型铀矿大多是盲矿，地表信息较弱，所以找矿难度较大，采用钻探方法是最直接的方法，但是大量的钻探带来的巨大的成本和浪费，既不经济也没必要。目前，伽玛能谱勘查仍是比较经济、有效的方法，如航空伽玛能谱，车载伽玛能谱、地面伽玛能谱。车载伽玛能谱测量是铀矿勘查中的一种重要的方法，是地表近距离(距离地面约1m)移动式测量方法，适合于地势较平缓的草原、戈壁地区的勘查工作。目前该方法所使用的仪器的探头还是采用大体积NaI(TL)晶体，相对于航空伽玛能谱测量，该方法具有勘查成本低、精度高等特点。在我国的边境地段受航空管制，不能开展航测，车载伽玛能谱测量发挥了重要作用，但是该方法在测量过程中仍然受大气氡的影响，且大气中的氡及其子体，随大气压、温度、湿度、风向等的不同而有较明显的变化，其子体²¹⁴Bi和²¹⁴Pb，是铀系主要的伽玛辐射体，其变化对伽玛能谱测量产生一定的影响。所以在计算所测铀含量时，对于大气氡的影响，需要进行修正。对于航空伽玛能谱测量，大气氡影响相对更大，已经引起各国业界的重视，并采用了一些有效的修正方法，如向上探头法、谱线比法，等等。对于车载伽玛能谱测量，其相应的大气氡影响的修正方法还未见报导。

发明内容

本发明的目的提供一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，该方法能够有效地修正车载伽玛能谱数据中大气氡影响。

实现本发明目的的技术方案：一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)：构建大气氡影响修正模型；

步骤(2)：定点测量，获得车载伽玛能谱铀含量数据、大气氡浓度数据及时间数据；

步骤(3)：将步骤(2)中车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器的定点测量数据进行转化，统一两台仪器的测量时间，得到新的车载伽玛能谱铀含量数据；

步骤(4)：将步骤(3)中得到的新的车载伽玛能谱铀含量数据列和步骤(2)中得到的大气氡浓度数据列组合，形成包含时间、氡浓度、铀含量三列数据的EXCEL文件；

步骤(5)：将步骤(4)中得到的Excel文件中的数据进行线性拟合，确定大气氡影响的修正系数k；

步骤(6)：移动式连续点测量，获得连续测量的时间、大气氡浓度数据；

步骤(7)：将步骤(6)中便携式连续自动α测氡仪器得到的连续测量的时间和大气氡浓度数据输出，保存为EXCEL文件格式，定义文件名为Rn01；并将步骤(6)中车载伽玛能谱测量数据输出，保存为EXCEL文件格式，然后选取连续测量的时间、经纬度、铀含量4列数据组成新的文件，保存为EXCEL文件格式，定义文件名为U01；

步骤(8)：根据步骤(5)中拟合所得的k值和步骤(7)中得到的大气氡浓度值，获得车载伽玛能谱测量中大气氡影响的部分CU_Rn；

步骤(9)：获得大气氡影响修正后数据。

所述的步骤(1)中大气氡影响修正模型由汽车、车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器组成，该步骤具体包括以下步骤：

(1.1)校准车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器的时钟，使两台仪器时间与标准时间一致，并设置两台仪器的测量时间；

(1.2)对汽车、车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动测氡仪器进行标定。

所述的步骤(1.1)中将车载伽玛能谱仪器的测量时间设置为5S，即仪器5S记录一次，便携式连续自动α测氡仪器的测量时间设置为30分，即仪器30min记录一次。

所述的步骤(2)中的定点测量是在汽车停止的状态下测量，且每次测量汽车停在同一位置，测量时，车载伽玛能谱仪器和便携式连续自动α测氡仪器同时测量，即两台仪器同时开始测量、同时停止测量。

所述的步骤(2)中每次定点测量时间区段选择12h或以上，选择大气氡变化大的时间段，测量至少3次以上。

所述的步骤(3)中根据车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器的记录时间，将车载伽玛能谱仪器每5S记录的铀含量转化为按每30min记录的铀含量，使得两台仪器记录时间一致，从而得到新的车载伽玛能谱铀含量数据。

所述的步骤(5)中采用公式C_U＝kC_Rn+b，进行线性拟合，确定大气氡影响的修正系数k；

其中，C_U表示铀含量，通过步骤(1)所建大气氡影响修正模型车载伽玛能谱仪定点测量得到；C_Rn表示大气氡浓度，通过步骤(1)所建大气氡影响修正模型α连续测氡仪定点测量得到；k为大气氡影响的修正系数，反映大气氡浓度与其对铀含量贡献的关系，由数据拟合确定；b反映定点测量地点岩石、土壤铀含量背景值，由数据拟合确定。

所述的步骤(6)中汽车行驶速度控制在10km/h以内，线距200m～500m，车载伽玛能谱仪器测量时间为5S，便携式连续α自动测氡仪器测量时间为30min。

所述的步骤(8)中将步骤(5)拟合所得的k值和步骤(7)中便携式连续自动α测氡仪器随车测量的大气氡浓度值代入函数CU_Rn＝kC_Rn中C_Rn，获得车载伽玛能谱测量中大气氡影响的部分CU_Rn。

所述的步骤(9)中将步骤(6)车载伽玛能谱实测铀含量数据减去步骤(8)中计算获得的CU_Rn所得为大气氡影响修正后数据。

本发明的有益效果是：本发明提供的大气氡影响修正方法，采用连续测氡方法识别车载伽玛能谱测量中大气氡所影响的部分，通过实验数据进行线性拟合，能很好地识别车载伽玛能谱测量数据大气氡影响部分。根据拟合函数，对实测数据大气氡对铀含量影响部分进行分离，能够有效地修正数据中大气氡影响，极大地提高了大气氡数据的质量。

附图说明

图1为采用本发明提供的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法定点测量的车载伽玛能谱铀含量与α连续测氡浓度对比图；

图2为定点实测铀含量与氡浓度交汇拟合图；

图3为实测车载伽玛能谱原始铀含量和采用本发明的方法进行大气氡修正后的铀含量曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明提供的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，包括如下步骤：

步骤(1)：构建大气氡影响修正模型

大气氡影响修正模型由汽车、车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器组成。

汽车采用现有技术中越野性能好且无放射性污染的汽车。车载伽玛能谱仪器要求该仪器的闪烁探测晶体(晶体材料为掺铊的碘化钠)体积至少为8L，具有GPS定位系统，有显示测点轨迹、铀、钍、钾含量和总道计数率曲线的显示器，可记录、存储和输出测点经纬度坐标、测点记录时间、测量时间、以及铀、钍、钾含量和总道计数率等数据。便携式连续自动α测氡仪器要求仪器的灵敏度大于0.007cpm/(Bq/m³)，能自动连续记录、存储、传输数据，自动均匀抽气、排气。

(1.1)校准车载伽玛能谱仪器、便携式连续α自动测氡仪器的时钟，使两台仪器时间与标准时间一致，并设置两台仪器的测量时间

将车载伽玛能谱仪器的测量时间设置为5S，即仪器5S记录一次，连续自动α测氡仪器的测量时间设置为30分，即仪器30min记录一次。

(1.2)对汽车、车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动测氡仪器进行标定

将车载伽玛能谱仪器放置在车箱内固定，对汽车和车载伽玛能谱仪器组成的测量系统进行标定，将便携式α测氡仪器放置在车箱内固定，并将便携式测氡仪器的抽气管放在车载伽玛能谱仪器探头晶体上方的位置固定。

步骤(2)：定点测量，获得车载伽玛能谱铀含量数据、大气氡浓度数据及时间数据。

定点测量是在汽车停止的状态下测量，且每次测量汽车停在同一位置，具体位置可根据工作方便选择，只要不干扰测量即可。测量时，车载伽玛能谱仪器和便携式连续自动α测氡仪器同时测量，即两台仪器同时开始测量、同时停止测量。且保持汽车内外空气流通。每次测量时间区段选择12h或以上，选择大气氡变化大的时间段，如：第一天的17:00至第二天8:00，测量至少3次以上。

通过定点测量，车载伽玛能谱仪器测量得到车载伽玛能谱铀含量数据，便携式连续自动α测量得到大气氡浓度数据，及获得车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α的测量时间数据。

步骤(3)：将步骤(2)中车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器的定点测量数据进行转化，统一两台仪器的测量时间，得到新的车载伽玛能谱铀含量数据

根据车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器的记录时间，将车载伽玛能谱仪器每5S记录的铀含量转化为按每30min记录的铀含量，使得两台仪器记录时间一致。因为两台仪器同时开始测量，便携式连续自动α测氡仪器每30min记录一次，车载伽玛能谱仪器每5S记录一次，即在便携式连续自动α测氡仪器记录一个氡浓度的30min内，车载伽玛能谱仪器记录360个铀含量。将车载伽玛能谱仪器这30min内360个铀含量取平均值，所得的铀含量平均值即为车载伽玛能谱仪器按测量时间为30min的读数。按这种方法，将车载伽玛能谱每5S记录的铀含量转化为每30min记录的铀含量。这样，车载伽玛能谱测量记录时间与便携式连续自动α测氡仪器记录时间一致。

步骤(4)：将步骤(3)中得到的新的载伽玛能谱铀含量数据列和步骤(2)中得到的大气氡浓度数据列组合，形成包含时间、氡浓度、铀含量三列数据的EXCEL文件。

步骤(5)：将步骤(4)中得到的Excel文件中的数据进行线性拟合，确定大气氡影响的修正系数k：

C_U＝kC_Rn+b (1)

公式(1)中，C_U表示铀含量，通过步骤(1)所建大气氡影响修正模型车载伽玛能谱仪定点测量得到；C_Rn表示大气氡浓度，通过步骤(1)所建大气氡影响修正模型α连续测氡仪定点测量得到；k为大气氡影响的修正系数，反映大气氡浓度与其对铀含量贡献的关系，由数据拟合确定；b反映定点测量地点岩石、土壤铀含量背景值，由数据拟合确定。

线性拟合是对同一地点，定点测量的大气氡浓度(单位：Bq/m3)数据和车载伽玛能谱铀含量(×10-6)数据组成的两个系列的一组数据，采用最小二乘法进行拟合。

步骤(6)：移动式连续点测量，获得连续测量的时间、大气氡浓度数据

选取目标测区，采用步骤(1)构建的大气氡影响修正模型，开展车载伽玛能谱测量，本次测量方式为移动式连续点测量，汽车行驶速度控制在10km/h以内，线距200m～500m，两仪器每个点的测量时间与定点测量每个点测量时间一致，即车载伽玛能谱仪器测量时间为5S，测氡仪器测量时间为30min。如步骤(2)一样，测量时，保持车内外空气流通，两台仪器尽量开始测量时间一致，停止测量时间也一致。车载伽玛能谱仪器测量得到所有测点的经纬度(或公里网)坐标，记录时间，铀、钍、钾含量和总道计数率数据，便携式连续自动α测氡仪器测量得到连续测量的时间、大气氡浓度数据。

本步骤中，测量的铀含量包含地表土壤、岩石的铀含量和大气氡对铀含量的贡献值。除天气骤变外，一般在短时间内大气氡浓度变化很小，可视30分钟内大气氡为定值，即为便携式连续自动α测氡仪器的测量值。

步骤(7)：将步骤(6)中便携式连续自动α测氡仪器得到的连续测量的时间和大气氡浓度数据输出，保存为EXCEL文件格式，定义文件名为Rn01。并将步骤(6)中车载伽玛能谱测量数据输出，保存为EXCEL文件格式，然后选取连续测量的时间、经纬度(或公里网坐标)、铀含量4列数据组成新的文件，保存为EXCEL文件格式，定义文件名为U01。

步骤(8)：根据步骤(5)中拟合所得的k值和步骤(7)中得到的大气氡浓度值，获得车载伽玛能谱测量中大气氡影响的部分CU_Rn

将步骤(5)拟合所得的k值和步骤(7)中便携式连续自动α测氡仪器随车测量的大气氡浓度值代入函数CU_Rn＝kC_Rn中C_Rn，计算获得车载伽玛能谱测量中大气氡影响的部分CU_Rn，形成大气氡对铀含量的贡献CU_Rn序列。

本步骤中，计算获得大气氡对铀含量的贡献CU_Rn办法，可利用EXCEL软件打开Rn01文件，直接对氡浓度序列乘以k值形成新的序列，即为CU_Rn序列，将记录时间和CU_Rn序列组合成新文件，另存为Rn02文件，保存文件格式为EXCEL。

步骤(9)：获得大气氡影响修正后数据

将步骤(6)车载伽玛能谱实测铀含量数据减去步骤(8)中计算获得的CU_Rn所得为大气氡影响修正后数据。本步骤的具体方法为：定义步骤(7)文件CU01中各测点的时间序列、经纬度序列、铀含量序列为矩阵行列M，定义步骤(8)文件Rn02中，各测点的时间序列、氡对铀含量的贡献CU_Rn序列为矩阵行列N，取矩阵M中铀含量列(1-360)行，分别减去矩阵N中CU_Rn列第1行，依次类推，取矩阵M中铀含量列[((k-1)×360+1)～(k×360)](k＝1,2,3,4…)，分别减去矩阵N中CU_Rn列第k行，直至矩阵M中铀含量列最后一行止。修正后的铀含量列的行数与M矩阵中铀含量列的行数相同，将矩阵M中的时间序列、经纬度坐标序列、修正后的铀含量序列三列组成新的矩阵，将该矩阵保存为新文件，即完成了车载伽玛能谱大气氡影响修正。

如图1、2、3所示，本发明实施例由三菱越野汽车、GR-660型车载伽玛能谱仪器、FD-216型便携式连续自动测氡仪器(灵敏度好于0.03cpm/(Bq/m³))组成大气氡影响修正模型。于2013年10月10日至2013年10月15日，在苏尼特右旗额仁淖尔苏木政府大楼前广场固定一个地点开展定点测量，将该固定点车载伽玛能谱仪器每5S记录的铀含量转化为按每30min记录的铀含量，以转化的每30min记录的铀含量和大气氡浓度为纵坐标轴，以测量记录时间为横坐标轴成图(如附图1)，通过两曲线比对，总体曲线形态一致。

将转化的每30min记录的铀含量和大气氡浓度进行拟合，获得拟合函数C_U＝0.0195C_Rn+1.9322(C_U表示固定点车载伽玛能谱测量铀含量，C_Rn表示固定点测氡仪测量的大气氡浓度)，拟合直线如附图2。

由拟合函数，获得大气氡影响修正公式为CU_Rn＝0.0195C_Rn(CU_Rn为大气氡对车载伽玛能谱铀含量贡献部分，C_Rn为大气氡浓度)。选择二连盆地努和廷砂岩型铀矿区为目标测区，测量时车速保持在5km/h。按具体实施步骤(9)进行大气氡影响修正。车载伽玛能谱铀含量及经过大气氡修正后的铀含量曲线如图3。

上面结合实施例子对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims

1.一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤(1)：构建大气氡影响修正模型；

步骤(9)：获得大气氡影响修正后数据。

2.根据权利要求1所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(1)中大气氡影响修正模型由汽车、车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器组成，该步骤具体包括以下步骤：

(1.2)对汽车、车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器进行标定。

3.根据权利要求2所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(1.1)中将车载伽玛能谱仪器的测量时间设置为5S，即仪器5S记录一次，便携式连续自动α测氡仪器的测量时间设置为30分，即仪器30min记录一次。

4.根据权利要求3所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的定点测量是在汽车停止的状态下测量，且每次测量汽车停在同一位置，测量时，车载伽玛能谱仪器和便携式连续自动α测氡仪器同时测量，即两台仪器同时开始测量、同时停止测量。

5.根据权利要求4所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(2)中每次定点测量时间区段选择12h或以上，选择大气氡变化大的时间段，测量至少3次以上。

6.根据权利要求5所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(3)中根据车载伽玛能谱仪器、便携式连续自动α测氡仪器的记录时间，将车载伽玛能谱仪器每5S记录的铀含量转化为按每30min记录的铀含量，使得两台仪器记录时间一致，从而得到新的车载伽玛能谱铀含量数据。

7.根据权利要求6所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(5)中采用公式C_U＝kC_Rn+b，进行线性拟合，确定大气氡影响的修正系数k；

其中，C_U表示铀含量，通过步骤(1)所建大气氡影响修正模型车载伽玛能谱仪器定点测量得到；C_Rn表示大气氡浓度，通过步骤(1)所建大气氡影响修正模型便携式连续自动α测氡仪器定点测量得到；k为大气氡影响的修正系数，反映大气氡浓度与其对铀含量贡献的关系，由数据拟合确定；b反映定点测量地点岩石、土壤铀含量背景值，由数据拟合确定。

8.根据权利要求7所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(6)中汽车行驶速度控制在10km/h以内，线距200m～500m，车载伽玛能谱仪器测量时间为5S，便携式连续自动α测氡仪器测量时间为30min。

9.根据权利要求8所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(8)中将步骤(5)拟合所得的k值和步骤(7)中便携式连续自动α测氡仪器随车测量的大气氡浓度值代入函数CU_Rn＝kC_Rn中C_Rn，获得车载伽玛能谱测量中大气氡影响的部分CU_Rn。

10.根据权利要求9所述的一种车载伽玛能谱大气氡影响修正方法，其特征在于：所述的步骤(9)中将步骤(6)车载伽玛能谱实测铀含量数据减去步骤(8)中计算获得的CU_Rn所得为大气氡影响修正后数据。