Радиометры РПП-1 и СРП-2

1. Устройство радиометра РПП-1. Прибор РПП-1 предназначен для полевых измерений интенсивности γ- и β-излучения. В нем γ-излучение регистрируется счетчиками CTG-8, а β-излучение — счетчиками СТС-6.
Питание на счетчики подается от блокинг-генератора через селеновый выпрямитель и стабилизатор. Импульсы с выхода счетчика усиливаются, нормализуются по амплитуде и ширине, поступают на интегрирующий контур. Частота импульсов измеряется микроамперметром в цепи интегрирующего контура и контролируется на слух по телефону, включенному перед нормализатором. Вся электрическая схема прибора выполнена на полупроводниках. Питание осуществляется от одной батареи 11,5-ПМЦГ-У-1,3, которая обеспечивает работоспособность прибора в течение 150—200 ч.
Комплект прибора РПП-1 состоит из пульта управления, штанги, соединенной кабелем с пультом, и двух сменных датчиков.
Пульт управления (рис. 69) помещается в металлическом корпусе и сверху закрывается крышкой (на рисунке крышка не показана). Ha крышке имеется окно для наблюдения за стрелочным прибором 1.

Стрелочный прибор служит для измерения активности излучения, и для контроля за режимом питания. При положениях «I, II, III» переключателем 2 устанавливаются диапазоны измерений (с γ-датчиком), равные соответственно 50, 250 и 1250 мкр/ч. Частота поступления импульсов прослушивается по телефону, подключаемому к клеммам 6. Режим питания прибора проверяется при помощи кнопки-реостата 4. Стрелка прибора устанавливается против заштрихованного (в виде треугольника) индекса. Включение прибора и установка постоянной времени производится посредством переключателя 3. В положении «Быстро» переключателя 3 постоянная времени интегрирующего контура составляет 5 сек, в положении «Медл.» — 10 сек. При нажатии на кнопку 5 показания прибора снимаются: стрелка устанавливается на нуль. Стрелочный прибор 1 снабжен механическим корректором нуля 7.
Батарея питания вставляется в корпус прибора. Пульт управления соединяется с корпусом прибора металлическими застежками. Провод 8 соединяет электрическую схему прибора со схемой гильзы. На левой внешней стенке корпуса в держателе закрепляется рабочий эталон (радиоактивный препарат Co60).
Радиометр РПП-1 снабжен Т-образным датчиком γ-излучения и цилиндрическим датчиком β-излучения (рис. 70, а, б). В блоке 1 γ-датчика установлены четыре счетчика типа СТС-8. Т-образный блок при помощи муфты 5 соединяется с внутренней трубкой 6 штанги. Внешняя трубка 7 штанги скользит по внутренней, благодаря чему гильза в рабочем положении удлиняется. На противоположном от датчика конце штанги имеется резиновая ручка 8, которая позволяет одновременно уплотнять и герметизировать соединение провода 9 с гильзой прибора.

β-датчик состоит из кожуха 2 с окнами 3 и шарнира 4. Муфтой 5 датчик соединяется со штангой. Шарнир 4 позволяет повернуть β-датчик в рабочем положении относительно штанги на угол до 60°. В кожухе 2 расположен счетчик СTC-6, который измеряет γ-излучение и жесткое β-излучение. Внутренняя защитная оболочка счетчика состоит из трубы с окнами, заклеенными фольгой. Внешняя оболочка имеет открытые окна, которые в рабочем положении (при повороте внешней оболочки) совмещаются с окнами внутренней оболочки. При работе с цилиндрическим датчиком пределы измерений в зависимости от позиции переключателя 2 (см. рис. 69) могут принимать любые из следующих значений: от 200 до 300 мкр/ч (первый диапазон), от 1000 до 1500 мкр/ч (второй диапазон), от 5000 до 7500 мкр/ч (третий диапазон).
Для транспортировки и хранения весь комплект радиометра РПП-1 помещается в укладочный ящик. Вес полного комплекта прибора вместе с ящиком составляет 8 кг. Вес прибора с одним из датчиков равен 3 кг.
2. Устройство радиометра СРП-2. Прибор СРП-2 имеет сцинтилляционный датчик, состоящий из кристалла NaJ(Tl) и фотоэлектронного умножителя типа ФЭУ-25Н. Высокое напряжение для питания ФЭУ подается от высоковольтного преобразователя, состоящего из блокинг-генератора, выпрямителя и стабилизатора. Возникающие под действием γ-излучения на выходе ФЭУ импульсы усиливаются, дискриминируются, нормализуются по ширине и амплитуде, поступают на интегрирующий контур и регистрируются микроамперметром.
Вся электрическая схема прибора выполнена на полупроводниках. Комплект питания радиометра состоит из двух батарей типа 11,5-ПМЦГ-У-1,3 и обеспечивает непрерывную работу прибора в течение 80 ч.
Радиометр СПР-2 оформлен в виде пульта управления и гильзы, соединенных проводом.
Пульт управления прибором СРП-2 по форме, размерам, назначению и расположению элементов управления на лицевой панели в основном похож на пульт прибора РПП-1 (см. рис. 69). Различие заключается лишь в том, что на пульте управления радиометром СРП-2 вместо кнопки «Сброс» расположен реостат «Усиление», позволяющий устанавливать уровень дискриминации таким образом, чтобы в измерительную схему прибора не пропускались шумовые импульсы. Третий диапазон радиометра СРП-2 при помощи переключателя, расположенного внутри пульта, может быть расширен до 2500 мкр/ч. Постоянная времени составляет 2 и 5 сек в зависимости от положения переключателя «Быстро — медленно».
Гильза прибора СРП-2 (см. рис. 70, в) состоит из оболочки датчика 1 с накидной гайкой 2 и удлинителя 3 с ручкой 6. На корпусе удлинителя сделаны отверстия 4 для фиксирования оболочки датчика в удлинителе; на оболочке имеются два круглых выступа, которые под действием пружины входят в отверстия удлинителя. Для изменения длины гильзы необходимо утопить выступы в вырезах оболочки и передвинуть держатель до совмещения выступов с другими отверстиями. Провод 5 соединяет электрические схемы гильзы и пульта прибора.
Вес рабочего комплекта радиометра не превышает 3 кг. Для транспортировки и хранения радиометр помещается в укладочный ящик вместе с запасными частями и рабочим инструментом. Вес полного комплекта прибора с укладочным ящиком составляет 8 кг.
3. Включение радиометров и проверка их работоспособности. Перед включением прибора устанавливают переключатель 3 (см. рис. 69) в положение «Выкл.», нажимают на ручку реостата 4 и повертывают ее в левое крайнее положение. После зарядки прибора батареями подсоединяют к пульту телефон, проверяют и устанавливают корректором 7 нулевое положение стрелки микроамперметра, включают радиометр (переключатель 3 ставят в положение «Быстро»). После включения прибора при помощи кнопки реостата 4 устанавливают стрелку индикатора против режимной риски на шкале.
Включенный радиометр на всех трех диапазонах должен фиксировать уровень нормального фона, а в телефоне должны быть слышны непереодические щелчки. При поднесении контрольного радиоактивного препарата или другого источника γ-излучения к датчику прибора щелчки в телефоне должны, учащаться, а стрелка индикатора отклоняться вправо.
Работоспособность радиометра РПП-1 проверяют при подключении к разъему штанги сначала Т-образного, а затем цилиндрического датчика. Перед сменой датчика прибор выключают.
4. Эталонирование радиометров. Эталонирование выполняют при помощи стандартных радиевых эталонов серий 1, С-41 или 2. Для эталонирования радиометров с разрядными счетчиками выбирают ровную площадку размерами 10х15 м, свободную от посторонних предметов. На площадке устанавливают две стойки (рис. 71) на расстоянии 4—5 и одна от другой, высотой около 2 м (вместо стоек можно использовать деревья). Между стойками на высоте около 1,8 м натягивают проволоку. На одной из стоек укрепляют гильзу прибора таким образом, чтобы центр счетчиков и центр эталона (который будет подвешен к проволоке) находились на горизонтальной линии.

В пределах каждого диапазона измерения выбирают 6—8 равномерно отстоящих одно от другого значений у-излучения и вычисляют расстояния от центра счетчиков до эталона (R), при которых будут получены указанные интенсивности. Необходимо, чтобы 2—3 значения интенсивностей на соседних диапазонах были одинаковыми. Расстояния R (в см) вычисляют по формуле

где I — требуемая интенсивность в мкр/ч; А — интенсивность эталона в мкр/ч на расстоянии 100 см от датчика, указанная в паспорте эталона.
Выбирая эталонные значения интенсивностей, учитывают влияние нормального фона в пределах площадки эталонирования. Так как эталонные значения прибавляются к нормальному фону, их рассчитывают так, чтобы стрелка прибора при эталонировании каждого диапазона не выходила за пределы шкалы. Эталонируя γ-датчик радиометра РПП-1 при нормальном фоне 10—15 мкр/ч, можно, например, выбрать следующие эталонные значения: для первого диапазона 5; 10; 15; 20; 25; 30; 35 мкр/ч; для второго 15; 35; 80; 120; 160; 200; 240 мкр/ч; для третьего 35; 200; 400; 600; 800; 1000; 1200 мкр/ч.
Рассчитанные расстояния R отмеряют мерной лентой от центра датчика с точностью 0,1 см и каждое расстояние отмечают на проволоке меткой.
Перед началом эталонирования прибора проверяют и настраивают чувствительность всех диапазонов при облучении датчика эталоном с известной интенсивностью (по одному значению в пределах каждого диапазона). Величину задаваемой интенсивности выбирают такую, чтобы стрелка прибора (при настроенной чувствительности) отклонялась приблизительно на 80 делений шкалы. Практически для установления чувствительности данного диапазона измеряют нормальный фон в делениях, после чего при помощи эталона радия задают известную интенсивность и потенциометром «Чувствительность», расположенным внутри корпуса прибора, устанавливают отсчет п (в делениях), определяемый по формуле

где nн.ф — число делений нормального фона участка; Iэт — расчетная интенсивность от эталона в мкр/ч; D — диапазон измерений (50; 250 или 1250 мкр/ч).
Установка чувствительности диапазонов должна выполняться дважды, потому что значение nн.ф после первой настройки может существенно измениться. Поэтому после первой настройки относят эталон радия на расстояние более 10 м от гильзы, измеряют в делениях новое значение нормального фона участка, после чего задают эталонам ту же самую интенсивность и устанавливают стрелку прибора на необходимое деление шкалы с учетом нового значения нормального фона.
После настройки чувствительности диапазонов радиометра эталон радия удаляют на расстояние более 10 м от гильзы, измеряют и записывают отсчет нормального фона и отсчет с рабочим эталоном на всех диапазонах радиометра, после чего эталон подвешивают против каждой установленной метки на проволоке и для каждого его положения берут и записывают отсчет. Эталонирование начинают с первого диапазона (с измерения малых интенсивностей), затем эталонируют второй и третий диапазоны. Эталон при этом перемещают от одной метки к другой, приближаясь к гильзе прибора. После замера максимального значения эталонной интенсивности делают полный обратный ход (при повышенной точности измерений) или повторяют замер на одной-двух точках на каждом диапазоне. Эталонирование завершают измерением нормального фона и отсчетом с рабочим эталоном.
Ввиду инерционности интегрирующего контура схемы радиометра берут отсчет по прибору через 30—40 сек (в приборе на разрядных счетчиках) после установки эталона на проволоке. При этом с интервалом 3—5 сек записывают 10—15 отсчетов, из которых находят средний.
Перед эталонированием сцинтилляционного радиометра СРП-2 у него устанавливают необходимый уровень дискриминации. С этой целью снимают зависимость показаний прибора от положения стрелки реостата «Усиление». Вначале берут отсчет при установке реостата в крайнее левое положение. Далее снимают отсчеты через определенный угол (30—60°), вращая реостат по часовой стрелке. По результатам наблюдений строят график; по вертикальной оси графика откладывают деления шкалы, по горизонтальной — угол поворота стрелки реостата. Рабочее положение реостата «Усиление» выбирают в наиболее пологой части графика приблизительно в ее середине.
При эталонировании сцинтилляционного радиометра (вообще и в данном случае прибора СРП-2) необходимо экранировать датчик прибора от действия рассеянного γ-излучения. С этой целью сцинтилляционный датчик экранируют свинцовым листом желобообразной формы, край листа выдвигают в сторону эталона на 15—20 см. В остальном методика настройки чувствительности и эталонирования СРП-2 аналогична описанной выше методике для прибора РПП-1. Ввиду меньшей инерционности схемы сцинтилляционного радиометра отсчеты берут по истечении 5—7 сек после установки эталона. Радиометры эталонируют обычно один раз в месяц, после ремонта электрической схемы прибора и в случае изменения показаний с рабочим эталоном более чем на 10% от отсчета при последнем эталонировании.
5. Обработка результатов эталонирования. Процесс эталонирования радиометров документируют в специальном эталонировоч-ном журнале. На одной странице журнала в форме таблицы записывают данные эталонирования, на другой странице, имеющей миллиметровую сетку, строят эталонировочные графики. По оси абсцисс эталонировочного графика (рис. 72) откладывают значение I интенсивности эталона, по оси ординат — соответствующий этому значению отсчет п по шкале прибора. Далее от точки со значением I проводят линию, параллельную оси ординат, от точки со значением n — линию, параллельную оси абсцисс. Пересечение этих линий дает искомую точку графика. Полученные таким образом точки соединяют прямой линией, которую продолжают до пересечения с осью абсцисс. В правую сторону от точки пересечения прямой с осью абсцисс откладывают интенсивность натурального фона радиометра, и начиная от полученной точки разбивают рабочую шкалу интенсивностей данного диапазона радиометра, а шкалу делений переносят в данную точку. Построенный таким образом график служит для перевода делений шкалы радиометра в мкр/ч. На графике одной точкой отмечают отсчет с рабочим эталоном. Для каждого диапазона строят отдельный график. Отсчеты откладывают обычно в масштабе 10 делений в 1 см для любого диапазона, интенсивность — в масштабах 5 мкр/ч/см для первого диапазона, 25 мкр/ч/см для второго и 125 мкр/ч/см — для третьего.

Натуральный фон радиометра складывается из суммы влияния космического излучения и собственного фона прибора, вызванного радиоактивным загрязнением. Один из наиболее распространенных способов определения натурального фона прибора заключается в измерении его над водной поверхностью в центре водоема глубиной 1—1,5 м и шириной не менее 7—10 м. При измерении натурального фона на разных диапазонах фиксируют по 15—20 отсчетов, из которых находят средние значения.
6. Методика и техника полевых работ с приборами РПП-1 и СРП-2. Полевая гамма-съемка применяется для поисков радиоактивных руд и при геологическом картировании различных комплексов пород.
Для поисков радиоактивных руд гамма-съемку применяют как самостоятельный метод и как метод попутных поисков при геологических маршрутах. В первом случае ее выполняют в площадном варианте или по отдельным маршрутам.
Сеть профилей съемки и шаг наблюдений определяют в зависимости от степени обнаженности территории, предполагаемых размеров радиоактивных объектов и других факторов. Характер и масштаб съемки обосновываются в проекте геологической или специализированной партии.
Для ежедневного контроля за работой приборов выбирают вблизи стоянки отряда или партии контрольный пункт (КП). В начале и в конце рабочего дня на КП берут отсчеты нормального фона KП и отсчеты с рабочим эталоном. В процессе измерений на маршруте контрольные замеры с рабочим эталоном выполняют через каждые 2—3 ч, а также при резком изменении температуры и фона излучения. Результаты контрольных замеров на КП и на маршруте записывают в специальный журнал и изображают в виде графика. Показателем нормальной работы прибора является отсутствие отклонений в отсчетах, превышающих 10% от значений соответствующих контрольных величин, полученных при выполнении последнего эталонирования. Если это не выполняется, необходимо вновь провести эталонирование прибора.
При выполнении полевой гамма-съемки оператор перемещается по маршруту со скоростью 4—5 км/ч, ведя непрерывное прослушивание и беря отсчеты в точках пикетов или (при отсутствии пикетов) через интервалы маршрута, определенные проектом работ.
Расстояние от поверхности земли до датчика при обычном ходе по маршруту может меняться в пределах 20—80 см. Увеличение этого расстояния увеличивает зону действия прибора, но снижает интенсивность излучения точечных проявлений радиоактивности.
При обследовании обнажений, развалов, а также в случае увеличения интенсивности излучения во время обычного хода расстояние от земли до датчика должно быть уменьшено до 5—10 см.
Оператор, передвигаясь по обычному маршруту, обследует по детальной сетке каждое обнажение, даже если оно находится в стороне от маршрута, а также детализирует каждое увеличение интенсивности излучения по линии маршрута. Обнажения, на которых получены аномальные повышения гамма-активности, зарисовывает. На зарисовке показывает точки замеров и величину активности.
Шурфы и канавы обследуют по профилям, находящимся на противоположных стенках, через 0,5—1 м при непрерывном прослушивании. В штольнях наблюдения проводят по стенкам, кровле и забою через 0,5—1 м, иногда применяют наблюдения по спирали и другие способы.
В районах и на участках, где радиоактивное равновесие смещено в сторону урана (особенно в заболоченных условиях), проводит поиски по суммарному β+γ-излучению. С этой целью в приборе РПП-1 применяют цилиндрический датчик.
Для оценки точности полевых наблюдений гамма- или бета-методами в количестве 5—10% от их основного объема проводят контрольные наблюдения. Их выполняют другими приборами, через несколько дней после основных наблюдений, на участках как с нормальной, так и с аномальной активностью. Показателем удовлетворительного качества работ является совпадение общей конфигурации (особенно аномалий) основных и контрольных графиков.
7. Обработка и интерпретация результатов полевой гамма- и бета-съемки. Обработка результатов радиоактивной съемки заключается в построении графиков изменения радиоактивности пород по профилям, а при площадных съемках — планов графиков и планов изолиний радиоактивности в мкр/ч.
Горизонтальный масштаб графиков и планов берут равным масштабу поисков или масштабу геологической съемки, вертикальный масштаб должен обеспечить наглядность изображения и не допускать частых пересечений кривых радиоактивности соседних профилей. Сечение изолиний зависит от степени изменения радиоактивности пород, но его, как правило, выбирают равным не менее 5 мкр/ч. Карты изолиний раскрашивают таким образом, чтобы в пределах фона хорошо выделились заслуживающие внимания аномалии.
Результаты съемки по криволинейному маршруту изображают в виде цветных отрезков вдоль маршрута (каждому отрезку одного цвета соответствует определенный интервал радиоактивности), в виде непрерывной линии цветных или разного размера кружков и другими методами.
Результаты наблюдений в горных выработках, в зависимости от методики наблюдений и наличия радиоактивности, представляют на геологическом изображении стенок выработки в виде планов изолиний радиоактивности, в виде кружков различного размера или различного цвета, либо в виде графиков по линии выработки.
Интерпретация результатов полевой гамма- или бетa-съемки заключается в выявлении аномалий повышенной радиоактивности и распределении аномалий по степени перспективности. Наиболее перспективными считаются аномалии с наиболее высокой радиоактивностью и расположенные в геологических условиях, благоприятных для образования радиоактивных руд.