RD99型智能中子土壤水分儀1.RD99型中子水分儀的的特點(diǎn)與應(yīng)用RD99型中子水分儀是集多種高新技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品。它可反復(fù)原位測(cè)量田間任意深度的土壤含水量,不用采樣,測(cè)速快,精度高,直讀含水量值。能存貯并向計(jì)算機(jī)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。儀器使用壽命極長(zhǎng),重量輕,操作簡(jiǎn)便,并采用低強(qiáng)度同位素中子源,特別防護(hù)設(shè)計(jì),放射防護(hù)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。中子法測(cè)水是國(guó)際公認(rèn)的先進(jìn)的土壤含水量測(cè)量方法,測(cè)量精確度屬最好的一類,特別適用于深層土壤含水量的測(cè)量與水分動(dòng)態(tài)變化觀察,在2米以上至數(shù)十米的深度內(nèi),其優(yōu)越性無(wú)可替代,在地質(zhì)、水文、林業(yè)、旱作農(nóng)業(yè)、農(nóng)田水利、工程建筑等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。它給有關(guān)科研和生產(chǎn)人員提供了一種嶄新的測(cè)量手段,使過(guò)去無(wú)法或難以進(jìn)行的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)推廣工作變得簡(jiǎn)單快捷。2.RD99型中子水分儀的使用首先在欲測(cè)量的田間埋設(shè)測(cè)量導(dǎo)管。導(dǎo)管長(zhǎng)度為測(cè)量要求的最深深度(市場(chǎng)所購(gòu)成品管通常不超過(guò)6米,更長(zhǎng)需套接)。導(dǎo)管一般為鋁質(zhì)或薄壁不銹鋼管,底部焊接密封以防水滲入。導(dǎo)管上端高出地面約10厘米以防防雨水灌入。測(cè)量時(shí)儀器底部喇叭口與導(dǎo)管對(duì)接,探頭順著導(dǎo)管放至欲測(cè)深度,這時(shí)中子穿過(guò)導(dǎo)管壁進(jìn)入土壤,取得土壤水分信息后再穿過(guò)導(dǎo)管壁回到探頭,只要30秒左右即可得到該土層的含水量值,這樣從上往下即可逐層測(cè)出導(dǎo)管深度范圍內(nèi)的土壤含水量。儀器內(nèi)有10條多項(xiàng)式標(biāo)定方程供用戶選擇,用于不同土質(zhì)的測(cè)量計(jì)算。測(cè)量結(jié)果可自動(dòng)貯存在儀器的單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,每次可存1800個(gè)數(shù)據(jù)。測(cè)量完畢后,這些數(shù)據(jù)可通過(guò)串行口輸入到計(jì)算機(jī)的中子水分儀管理軟件中,并能復(fù)制到EXCEL軟件里,然后進(jìn)一步計(jì)算處理。導(dǎo)管通常是半永久性埋置,可連續(xù)測(cè)量許多年,由于不用取樣,沒(méi)有擾動(dòng)土壤,每次測(cè)量位置和測(cè)量條件一致,可得到被測(cè)田地水分長(zhǎng)期準(zhǔn)確完整的資料。RD99型中子水分儀在20年的使用期內(nèi),測(cè)量效率不會(huì)有任何下降,除了充電電池只能用5年左右外,不用更換任何其他部件,一次投資長(zhǎng)期受益,綜合費(fèi)用低于其他測(cè)量方法。中子水分儀的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可測(cè)冰和結(jié)晶水,這在冰土層測(cè)量中是其它測(cè)量方法不可比擬的。3,中子測(cè)水的基本原理由普通物理學(xué)的動(dòng)量守恒定律可知,如運(yùn)動(dòng)著的乒乓球碰到一個(gè)鐵球時(shí),該乒乓球僅運(yùn)動(dòng)方向改變而速度變化很小,即能量損失很少;但運(yùn)動(dòng)著的乒乓球碰到一個(gè)靜止的乒乓球時(shí),它會(huì)使靜止的乒乓球向前運(yùn)動(dòng)而自己卻停了下來(lái),即能量損失很大。氫原子的質(zhì)量和中子十分接近,所以一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)的快中子和氫原子發(fā)生彈性碰撞時(shí),它的能量急劇下降,平均十多次碰撞就減速變成能量很小的熱中子。在中子水分儀前端,裝有一個(gè)同位素中子源,它能不斷地發(fā)射出快中子,當(dāng)土壤中的含氫量(即含水量)較大時(shí),快中子很快被慢化成熱中子,這些熱中子猶如云霧一般緊緊圍繞在中子源的周圍:如土壤含水量較小時(shí),中子被碰撞的機(jī)會(huì)少,能運(yùn)動(dòng)到稍遠(yuǎn)的地方去,這樣中子云的密度就較稀疏,反之亦然。在中子源的附近,裝有一個(gè)熱中子探測(cè)器,它能測(cè)出進(jìn)入其體積內(nèi)的熱中子,這樣熱中子計(jì)數(shù)和土壤含水量之間就存在一種確定的關(guān)系,通過(guò)標(biāo)定,我們就能由熱中子計(jì)數(shù)算出土壤含水量。4,儀器的標(biāo)定中子水分儀所測(cè)到的只是熱中子計(jì)數(shù),但這個(gè)計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的土壤含水量究竟是多少,必須要通過(guò)標(biāo)定才能知道,標(biāo)定就是給某一測(cè)量器具刻劃上計(jì)量刻度。如溫度計(jì)的標(biāo)定是把一根空白的溫度計(jì)放在冰水中,確定出0度,再放入沸水中,確定出100度點(diǎn),然后再把兩點(diǎn)之間均勻地分成100等份,這樣就可以用它去測(cè)量未知的溫度了。中子儀的標(biāo)定也類似,我們將中子儀探頭放入某一層土壤中,測(cè)量出一個(gè)計(jì)數(shù)值,隨即在導(dǎo)管四周用土鉆取出這層土壤的土樣,用標(biāo)準(zhǔn)的烘干法測(cè)出土壤含水量,這樣就得到一對(duì)數(shù)值,再選擇不同含量的土壤繼續(xù)測(cè)量取樣,我們就能得到一組組數(shù)值,通過(guò)數(shù)學(xué)上的回歸計(jì)算,得到回歸方程。在實(shí)際測(cè)量中是測(cè)出熱中子計(jì)數(shù)值,再由回歸方程算出含水量,當(dāng)然這一過(guò)程是由儀器內(nèi)的單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)完成的。5.放射防護(hù)知識(shí)一提到放射性,人們往往把它和原子彈聯(lián)系在一起,感到恐懼,這是人們對(duì)它不太了解的緣故。其實(shí),我們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在和放射性打交道。在家中,墻體材料中的放射性同位素會(huì)發(fā)出射線,在戶外,宇宙射線能穿過(guò)我們的身體,隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展,越來(lái)越多診斷和治療使用了放射性儀器,幾乎人人都做過(guò)的胸部透視、拍片,不少人接受過(guò)CT、同位素掃描檢查,癌癥病人的放療、伽馬刀治療,甲狀腺病人口服或注射同位素等,往往接受了幾十上百倍超常放射線的輻射,統(tǒng)計(jì)資料表明,超過(guò)居民標(biāo)準(zhǔn)劑量1000倍,僅有2%的人會(huì)出現(xiàn)輕微反應(yīng),超過(guò)3000倍時(shí),才可能出現(xiàn)失眠、頭昏、食欲減退等癥狀。根據(jù)國(guó)家《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB18871-2002),對(duì)于從事放射性工作的人員,每年允許接受的劑量當(dāng)量為50毫希弗,按每年接觸放射性時(shí)間2000小時(shí)計(jì)算,則每小時(shí)的劑量當(dāng)量率為0.025毫希弗,經(jīng)換算,與之相當(dāng)?shù)目熘凶釉试S通量是18中子/秒/米2,熱中子為670中子/秒/米2,L520型中子水分儀中子源的中子發(fā)射率為5 104中子/秒/米2,計(jì)算后可知,即使無(wú)任何屏蔽的裸源,距它14.8厘米處的劑量當(dāng)量率已符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)了,而L520型中子水分儀的中子源是包裹在厚厚的聚乙烯防護(hù)容器中,容器外層還有一層對(duì)熱中子吸收率極大的含硼材料,快中子在容器中大部分已被慢化和吸收了,儀器外面的劑量當(dāng)量己遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),況且測(cè)量者工作時(shí)軀體距探頭一般在1米以上,年工作時(shí)間也不到2000小時(shí),因此所受到的輻射量是很小的,不會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生不良的影響。但中子土壤水分儀中含有放射源,根據(jù)相關(guān)規(guī)定,使用單位應(yīng)到環(huán)保部門申請(qǐng)注冊(cè),才能購(gòu)買使用。