清华园本底测量实验指导书20140422_165106073.doc

清华园环境辐射本底测量实验指导书

环境地表γ辐射剂量率测定是环境监测的组成成分，主要目的是：为核设施或其他辐射装置正常运行和事故情况下，在环境中产生的γ辐射对关键人群组或公众所致外照射剂量的估算提供数据资料；验证释放量符合管理限值和法规、标准要求的程度；监测核设施及其他辐射装置的情况，提供异常或意外情况的警告；获得环境天然本底γ辐射水平及其分布资料和人类实践活动所引起的环境γ辐射水平变化的资料。
本实验使用QX-3158型X-γ剂量率仪测量地面上方1m处γ辐射空气吸收剂量率，根据《环境地表γ辐射剂量率测定规范》[GB/T 14583-93]中环境γ辐射对居民产生的有效剂量当量进行估算和简要的评价。
一．实验目的
1. 了解闪烁体探探测器的结构；
2. 了解闪烁体探测器的工作原理；
3. 学会使用QX-3158型X-γ剂量率仪测量地面上空1m高处的空气吸收剂量率；
4. 了解电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。
二．实验内容
1. 学会QX-3158型X-γ剂量率仪整套装置的操作、调整和使用；
2. 辐射环境现场测量及数据处理方法。
三．实验装置
实验仪器：QX-3158型X-剂量率仪，如下所示：

图1 QX-3158型X-剂量率仪系统框图及实物图
探头中的闪烁体在射线的激发下，引起发光，被光电倍增管接受，将光信号变成电信号，经过A-D变换后，输出一电压脉冲，当电离辐射场较强时，单位时间产生的电压脉冲频率较高，辐射场较弱时，单位时间产生的脉冲频率较低。因此，在很宽能量范围内的辐射场下，空气中辐射剂量率和被测量的计数率成正比。
探头产生的信号通过电缆送到主机的单片机中，进行测量分析，根据测量的实际需要选择设定某些参数后（如采样时间、采样次数、循环次数……），启动测量，自动给出最后的结果（平均值、变异系数、测量时间及日期），通过和计算机、打印机连接电缆，可将测量数据传送到计算机、打印机，进行编辑和记录。
四．实验步骤
1. 测量位置
（1）本实验将在清华大学校内选择若干地点进行环境γ剂量率测量工作，可自行选择测量地点，测量地点的地貌尽可能涵盖校园可能有的地貌，如草地、花岗岩地、沥青路面、塑胶场地等。
（2）按照要求，每一小组要完成指定地点的测量任务，实验时会给每一小组发放一个GPS定位仪，具体测量地点实验时再告知。
2. 仪器设置
采样时间：测量的最小时间间隔，单位是秒。选择范围：1-1000秒。本实验中设定为10秒。
采样次数：单个循环的采样个数。选择范围：1-100次。每次循环的测量时间=采样时间×采样次数。本实验中设定为10次。
循环次数：单个循环的重复次数。选择范围：1-1000次。总的测量时间=采样时间×采样次数×循环次数。本实验中设定为3次。
3. 实验测量
将探头固定在三角架上，保证探头距地面1米高，连接信号线，打开剂量率仪，并预热15分钟。设置相关试验参数后开始正式测量，并现场记录仪器读数、平均值等（本次测量的测量值暂不考虑扣除天然本底）。
4. 数据处理
校准因子：根据每一台仪器的检定证书，仪器读数乘以相对应的校准因子得出实际测量值。
首先记录每一个测量地点的地表γ辐射空气吸收剂量率，然后根据《环境地表辐射γ剂量率测定规范》[GB/T 14583-93]，环境γ辐射对居民产生的有效剂量当量可用下式进行估算：

式中，He：有效剂量当量，Sv；Dr：环境地表γ辐射空气吸收剂量率，Gy/h；K：有效剂量当量率与空气吸收剂量率比值，本标准采用0.7Sv/Gy；t：环境中停留时间，h。
根据测量位置（2）中要求，利用surfer软件绘制测量区域地表γ辐射空气吸收剂量率等高线图；通过绘制地表γ辐射空气吸收剂量率等高线图可以比较宏观地了解我们所测区域的剂量率分布；关于surfer软件的使用见附录。
五．实验要求
1. 实验前根据实验指示书和相关材料预习实验内容；
2. 完成要求的测量任务时，需要记录的数据有：位置经纬度坐标、仪器读数、地表γ辐射空气吸收剂量率、现场照片、测量地点地质环境；测量结果整理成excel表格，数据格式见附录；
六．注意事项
1. 仪器包装箱打开后要仔细检查仪器的整套部件是否齐全和损坏；
2. 仪器使用之前要仔细阅读说明书，清楚后再进行实际操作；
3. 探测器决不能在使用时随便打开暴光，这样会使整个仪器损坏；探头的尾部（有信号线插头部分）决对不能打开，否则仪器会损坏；
4. 测量时首先将信号线轻轻地拧入探头尾部信号线插座中；
5. 防止探头剧烈冲击，使用时要轻拿轻放；
6. 结束测量时应关闭电源，防止电池的功率消耗；
7. 妥善保管仪器，并按时归还；
8. 注意安全，首先注意人身安全，严禁下水测量；其次要注意保护好仪器，固定好支架后再安装仪器，确保仪器安装牢固。
七．思考题
1. 对实验所得不同地点环境地表γ辐射空气吸收剂量率进行比较和分析，说明不同地点差异的可能原因；
2. 计算环境γ辐射对居民产生的有效剂量当量。
八．附录
数据记录格式（excel）
经度（度分秒）
维度（度分秒）
仪器读数
（单位10-8Gy/h）
变异系数
刻度因子
地表γ辐射空气吸收剂量率
（单位10-8Gy/h）
地质情况
（如草地、大理石等）
测量时间
（年月日）

surfer软件使用
surfer是美国Golden Software 公司编制的一款以画三维图（等高线，image map, 3d surface）的软件。该软件具有的强大插值功能和绘制图件能力，使它成为用来处理XYZ数据的首选软件，是地质工作者必备的专业成图软件
首先安装surfer软件（文件夹下有注册号），安装方法与普通软件一样。安装成功后，即可用来画等高线图。具体操作步骤如下：
1、首先利用把经纬度以及对应的剂量率输入excel表格，格式如下图：

保存好，如名字为sample.xlsx

2、打开surfer软件，如下图：

在菜单栏选择Grid，在下拉菜单中选Data，如下图：

在打开的窗口中选择我们刚刚保存好的excel文件sample.xlsx，打开后如下图：

改变 X Direction 和Y Direction 中 of Nodes，使得X Direction和Y Direction 中数值尽量一致，比如80和100 而不是上图中的4和100差距那么大；然后点击OK，生成一个sample.grd文件；然后点击Map选择New再选择Contour Map，如下图：

点击Contour Map后就会生成一个等高线图，如下图（该图是用随机数产生的，具体图和你的数据有关）：

然后选中窗口左侧Object Manager 中后缀为grd的文件，在Property Manager中可以根据自己的需要更改等高线的颜色等属性，如下图；更改完后保存即可。

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