FD-3013型和FD-3013B型仪器都是由上海申核电子仪器有限公司生产的。近些年仪器外形虽然变化不大,但内部结构变化很大,使仪器性能更稳定,适用温度范围更大。由于FD-3013型仪器外形很像步枪(全长0.8m),故俗称“长枪”。FD-3013B型仪器的“枪身”只有0.43m。
(一)仪器原理和特点
该仪器是典型的便携式轻便仪器,是地质找矿的常用仪器。仪器的结构原理框图如图4-9所示。
图4-9 FD-3013型数字式辐射仪结构原理框图
探测器由NaI(Tl)晶体(φ30mm×50mm)和GDB-35光电倍增管组成(FD-3013B型晶体φ30mm×25mm),γ射线经探测器后将光能转化为电信号输出；再经过放大器放大,甄别器选择,将能量小于40keV的低能γ射线挡在记录器之外,只对能量大于40keV的较高能量的γ射线进行整形、记录及运算(通过后续电子线路来完成)；最后通过显示器(液晶显示屏)读出U含量(视含量)ppm值,或每秒钟的计数(cps)。
仪器的灵敏度为5s－1(cps)/10－6eU(平衡铀当量),即岩石、土壤中每百万分之一的铀含量能产生每秒钟5个计数。分频器实际上是一个除法器,经过微调时钟电路使每5cps输出一次10－6eU信号；再通过显示器读出相当于平衡时的铀含量。
显示器为四位液晶显示器。定时器给出选定的测量时间信号。报警器根据设定的计数率信号给出异常报警和电池不足报警。
仪器适应工作温度为：－10～+50℃；耗电为150mW,用两节一号电池供电,可用40h。
(二)仪器的操作
FD-3013型仪器外形及各个部分的名称见图4-10。FD-3013B型外观与此相似,只有仪器外壳材质略有差别,FD-3013型机尾为方形塑料壳,而FD-3013B型机尾为圆形铝合金外壳。
图4-10 FD-3013型数字式辐射仪外观及结构图
1—橡皮套；2—背带扣；3—探头；4—印刷电路板；5—铝合金探管外壳(枪身)；6—背带；7—塑料螺帽；8—塑料机壳；9—蜂鸣器；10—液晶显示屏；11—ppm/cps转换开关；12—(左)ppm校准电位器,(右)异常报警声响阈调节电位器；13—电池盒(枪柄)；14—电池盒盖；15—启动开关
1.仪器的功能
(1)量程
根据γ射线强弱和5%精度要求,仪器设置了1s、2s、4s、16s、64s五个测量时间。1s为常态工作,作监测用；2s、4s和16s采用量程自动变换,得到精确测量,每次读数均规一为ppm值(以16s为例：当γ照射量率较弱时,仪器开机后自动判别测量时间,为16s,即仪器在16s内接收到的γ射线次数除以16,即每秒的计数率cps,再除以5即可得到铀当量ppm值)；64s适用于很低的γ射线照射量率测量,以cpm值显示。
(2)液晶显示
液晶屏上设有Σ字符,表示总量测量。字符ppm和cps为测量单位。ppm表示10－6(铀含量)；cpm表示64s的脉冲数；cps表示每秒钟的脉冲数。当液晶显示屏以cps、cpm或ppm形式显示测量结果时,测量人员可借助于溢出符号(两个口朝上的梯形黑点)的闪亮次数读出五位测量值。通过微调,利用ppm符号也可表示微伦/小时(γ)值,但此时必须精确的知道铀镭平衡系数；若不知铀镭平衡系数,仪器又经过标定,可使用1γ≈1ppm。液晶屏正下方有四个条形符号,显示电池电压。四个亮条表示电池电压在2.5V以上；一个亮条表示电压在2.0～2.5V之间。亮条消失,表示仪器已无法正常工作,必须停机更换电池。
(3)声响报警
蜂鸣器用作仪器声响报警装置,给出四种音响信息：读数报警、溢出报警、γ射线照射量率异常报警及电池失效报警。γ射线异常报警阈可调。
2.测量操作
(1)FD-3013型辐射仪
拆装电池：握住手柄末端电池盒盖,按“open”指示方向拧开电池盒盖,正极朝内装入两节一号电池；按“close”方向拧紧电池盒盖。
开关电源：旋转电池盒盖凹槽内的旋钮,当旋钮旋到“on”表示电源已接通；旋到“off”表示电源已关闭。
测量：打开电源后,将ppm/cps转换开关(11)置于“ppm”位置。仪器有持续1min左右的声响,此期间仪器自动把3V的电池电压经直流-交流转换、升压、交流-直流转换变为800V高压加在光电倍增管上,故此期间仪器没有读数。声响停止时,仪器就有读数,但此时仪器内部电子线路正在微调(如大电容充电),故此时仪器读数误差较大,不要记录,待3～5min后仪器自动稳定(对新仪器稳定时间很短,旧仪器稳定时间较长),就可以读数记录了。每个测点数据显示8s,8s后仪器自动进入监测阶段,此时仪器显示的数字在变化中,这是由于放射性涨落引起的。若8s内未记录仪器读数,可按一下启动开关(15)(即Start),再次测量、记录。到达一个新的测量点位置,再按一次启动开关(15),进行测量、记录；若仪器一直未关机,处于监测状态,亦可直接记录仪器变化中的某个数作为读数进行记录；若遇到异常,仪器在监测中会自动报警,提醒操作者注意,此时操作者应多读几个数,取其平均值作为记录值记录,还要对异常进行追索和详细的地质描述。
新款的FD-3013型操作方法与此相似,只是将ppm/cps转换开关变成内置选项,通过液晶屏选择实现功能转换。并将归一化计算进行微调,即每百万分之一铀含量能产生5.23个计数率。按钮Start变成一个很小的白色按钮,一般以1min作为累积时间,再进行归一化计算。
(2)FD-3013B型辐射仪
图4-11 FD-3013B型数字式辐射仪前面板
FD-3013B型仪器前面板如图4-11所示。该仪器没有FD-3013型的11、12和14号装置,11和12号装置的功能在仪器开机后通过液晶显示屏“人机交互”实现。14号装置(开关)位于12号装置的位置。液晶显示屏能显示5位数字,超出5位数字的γ强度时,仪器自动换成高档位(即仪器单位自动由μR/h变成mR/h)。仪器“∧”表示“向上选择”,“∨”表示向下选择；“→”表示“退出”,“←”表示“确认”；RESET表示“复位”。
FD-3013B型仪器也使用两节1号电池,装电池的方法与FD-3013型相同,只需拧紧盒盖即可。通过手柄后端的红色按钮(位于图4-10的12号健位置)即可开机,按下表示“on”,再按一次弹起表示“off”。仪器开机后,会听到一声“滴……”长鸣声,液晶屏显示“欢迎使用测量仪FD-3013B”字样；然后自动进入自检状态,显示屏显示“系统自检,请稍候……”字样,16s后仪器自稳。仪器显示“请进行健操作”,再按“→”,仪器进入主菜单,液晶屏显示两排：“希沃测量”(上)和“微伦测量”(下)；“希沃测量”表示吸收剂量率测量,具有测量放射性对人体伤害的功能；“微伦测量”表示常规的γ测量。仪器此时位于“希沃测量”位置(该功能字体反白),再按两次“∨”,仪器就进行菜单翻页,出现“剂量报警”和“单位换算”两个菜单,“剂量报警”是选择吸收剂量报警阈值的,这一功能与FD-3013型的12号右健的功能相同。此时再按“∨”或“∧”,仪器可以选择0.25μSv/h、2.5μSv/h、10μSv/h、20μSv/h的报警阈值,选中之后按“←”健确认。一般情况下,仪器自动选在0.25μSv/h作为报警阈。仪器在“单位换算”功能下,再按“←”时,仪器显示“1μSv/h=115μR/h”,这表示“希沃测量”与“微伦测量”之间的换算关系；再按“∨”时,仪器显示“1γ=0.258nc/kg·h”,这是γ值与国际单位制之间的换算关系；再按“∨”时,仪器显示“1γ=1μR/h”,这些数据都是仪器出厂时内置的默认数据,操作者无须更改。按“→”和“∨”健返回到“微伦测量”功能。按“←”确认后,仪器进入自动测量状态。大约2s后,仪器读数稳定在某个值附近跳动(这是放射性涨落引起的),这时读取跳动中心值作为该点的γ强度。到下一个测量点后再次读数,记录。在野外工作时一般不关机,仪器处于检测阶段。若长时间不工作(未到测量路线),则关机。
3.注意事项及仪器维护
1)探头前端有防震用橡胶套,在基岩露头上测量时应轻轻放在岩石表面或距表面1～2cm处测量,避免剧烈撞击,以免损坏仪器。仪器长途运输时应放在仪器箱内运输,以防剧烈震动。
2)仪器长期不用时应取掉电池,以防电池渗液腐蚀电池盒,造成仪器接触不良；发生电池盒被腐蚀时,将电池盒打开,用砂纸打磨接触点即可修复仪器。仪器长期不用时应放置在干燥的环境中保存。
3)严禁在开机情况下打开仪器铝质套筒,以防被仪器高压击伤。观察仪器内部结构或对仪器进行能量阈校准时,应在教师或有经验的工作人员指导下进行。
4)尽量避免在潮湿的空气内打开仪器套筒,防止仪器内NaI(Tl)晶体受潮分解。在水面测量底数时,应距离水面1～2cm处测量,不允许把仪器探头伸入水中测量。特殊情况下要在水中测量基岩γ强度时,要对仪器铝合金套筒进行渗漏检查,在确信套筒不漏水时才可以伸入水中测量,但必须保证水面不淹过螺帽处；若水很深,则要求排水或采取其他办法测量。
5)在安装光电倍增管和NaI(Tl)晶体前,应先用拭镜纸轻轻擦去光阴极和晶体表面的污物,然后在表面均匀地涂上一层硅油。一般仪器使用一年后才进行一次复涂硅油维护。