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中子土壤水分儀應用與介紹
發布日期:2017-03-28

一.簡介

    CS830智能福彩3d开机号和试机号彩宝网是集多種高技術于一體的野外土壤含水量測量儀器。測量時只要將探頭放入預先埋設好的導管內,半分鐘左右就能得到一個土壤層的含水量值。整個測量過程不用取樣,精確、快速、測深不限、不受水分物理狀態(如冰凍)的影響。該儀器主要用于田間土壤水分測量,觀察水分分層分布情況及動態變化,作物的需水量研究,節水灌溉指導。嚴寒地區凍土水分測量,及某些部門的長期土壤水分資料積累等方面,也可用于其他物料的水分測量。

儀器內部采用單片計算機系統,直接顯示含水量值,所有計算貯存自動完成,可根據被測量的土壤狀況輸入10條多項式標定曲線供計算用,并可隨意調用。測量的結果可顯示或打印出來,并可和微機聯機通訊。

本儀器經國家衛生防疫部門檢測,放射防護符合國家標準,可確保使用者的身體健康。

二.主要技術指標

1.測水范圍:0~100(%)θ(容積含水量θ)。

2.測量精確度:小于1 (%)θ(和烘干法比較).

3.測量靈敏度:土壤水分每變化1(%)θ,相應的計數變化>600脈沖/分鐘。

4.測量深度:地表面至埋置的導管深度。

5.放射防護:符合國家《放射防護規定》GB8703標準.

6.中  子  源:30mCi(1.1Gbq)241镅—鈹同位素中子源,中子發射率為6.9×104n/s,三層不銹鋼氬弧焊封裝.

7.數據與貯存:可存2000個水分測量值,40個曲線方程系數,即10條三項式曲線。在掉電的情況下這些數據可保存8年.

8.耗    電:整機電流小于100毫安,一次滿額充電可連續使用40小時。

9.工作環境:溫度-20℃~+45℃,濕度<90%.

10.體積重量:17×17×38cm;6.8Kg

三.基本原理   

   在物理學上,通常以能量的大小替中子分類,習慣上分別將106、103、10-2左右電子伏特的中子稱為快中子,慢中子,和熱中子,能量大的中子其運動速率也大。在中子水分儀最前端,一個中子源不斷發出快中子,快中子有一個特點,當它和氫原子核碰撞時,損失的能量最大,很快就被慢化成熱中子,這就象普通物理學實驗中,當一個質量小的球與一個質量大的球相碰撞時,小球只是改變方向而速率并無多大變化,只有當兩球的質量相等時,運動的球會把靜止的球撞得向前滾去,而自己卻停了下來。氫原子是所有原子中質量最小的,和中子質量最接近,因此當快中子和氫原子相碰時,能量損失比其他原子要大得多。

   探頭中的中子源不斷地放射出快中子,使得中子源附近的土壤中一直存在著快中子減速成為熱中子,熱中子在土壤中擴散,被土壤吸收的過程。從整體上看,中子源周圍的土壤中總是裹著一團中心密集,邊緣稀疏的熱中子,這團熱中子稱作熱中子云球在快中子慢化過程中,氫原子有著特別重要的作用,一方面它們每次碰撞時損失的能量比別的元素大得多,另一方面氫原子與中子的作用截面也較大,也就是說相碰的機會也較多,所以當把中于源放入土壤中,若土壤中含氫量大,中子就慢化得快,中子源周圍形成的”熱中子云球”的半徑就小,熱中子密度也就大,反之,熱中子密度就較小。中子源旁有一塊體積確定的熱中子探測器,它能將進入探測器的熱中子轉換成光電信號并通過電子線路將其個數記錄下來,這樣土壤中含氫量大,儀器記錄到的計數就多。我們知道每一個水分子含有二個氫原子,而土壤中的氫大部分來自水中,這樣熱中子計數和土壤含水量之間就存在著一種確定的關系,我們在標定中通過回歸的方法找出這種關系,就能計算出含水量。為了適應土壤的多樣性和復雜性,我們采用了三項式方程,這樣無論兩者的關系如何變化,都能很好地擬合。

四.主要部件簡介

1.探頭

①中子源:福彩3d开机号和试机号彩宝网使用30mCi(1.1Gbq)241镅—鈹三層不銹鋼封裝柱狀同位素中子源,它們平均能量是5MeV左右,中子發射率為6.9×104n/s,半衰期為433年,所以在十多年的使用期內中子發射率基本不會變化。

②鋰玻璃探測器:其外形象一塊圓形玻璃,用硅脂粘合在光電倍增管前端,每當熱中子和探測器中鋰發生核反應時,便會產生很弱的閃光,它對熱中子的探測效率很高,不易損壞而且壽命極長。

③光電倍增管:光電倍增管是光電轉換器件,探測器接受到熱中子并發出閃光時,光子會在光陰極上打出一些電子,這些電子在光電倍增管內經過多級放大,便輸出一個個脈沖信號,最后被電子線路接收記錄。光電倍增管外殼是由玻璃制造,所以要注意防止猛烈震動而受到損壞。

2.標準防護容器:

    它是由含氫量很高的復合聚乙烯材料制成,第一個作用是快中子經過它時大部分已被慢化和吸收了,容器外的劑量率低于國家允許標準,使用者可放心地提著儀器到野外去測量,保證了使用者的身體健康。容器的第二個作用是做標準計數,如果外界原因(溫度影響等)使測量計數率減小或增加,那么標準計數率也會以相同的比率變化,其計數率比應不受外界因素影響,采用計數率比可減小系統誤差,提高測量的準確性。


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