核子密度仪的工作原理

核子密度仪 /湿度检测仪的工作原理
　　总密度(湿密度)检测原理
　　一个密封的10毫居里铯-137伽玛源向土壤等被测材料放射伽玛射线，穿透被检测材料的射线会被密度仪器中的密度检测管检测到。如果材

料的密度较低，材料吸收的伽玛射线较少，那么在一定时间内较多的伽玛射线就会穿过材料，检测管的计数将较高：反之，如果材料的密度较

高，高密度仪的材料吸收了更多的伽玛射线，那么在同样时间内就会有较少的伽玛射线穿过材料，检测管的计数将较低。
　　伽玛射线在被测材料中的穿透、反射和被吸收等行为只与被测材料中的组成成分的所有原子的原子核的质量相关。核子密度仪测量的总密

度实际是单位体积的土工材料总的原子量。只有当被测材料的总的原子量发生变化时，核子仪的检测结果才相应地发生变化。
　　水分（湿度）检测原理
　　一个密封的50毫居里镅241/铍中子源向土壤等被测材料放射高能中子射线，高能中子与氢原子碰撞后，迅速失去能量而变成低能中子，而

其它任何种类的原子都不能象氢原子那样显著减少高能中子的能量。被测材料中的湿度越高，水分含量就越高，氢原子就越多，当中子射线穿

过时，将产生更多的低能中子；同样的原因，当被测材料较干时，产生的低能中子数目就较少。仪器中的湿度检测管只检测低能中子。低能中

子计数越高，表示被测材料的湿度越高；反之，低能中子计数越低，表示湿度越低。核子仪测量的是地表到地表以下10公分的材料的平均含水

率。
　　核子密度仪在进行密度和水分测量时，分别使用不同的放射源，不同的射线接受器，不同的数据计算系统，所以密度和水分两个检测系统

相互独立，其检测数据也互不影响。
　　核子密度仪的标准计数和检定（标定）
　　标准计数—放射源衰减、周围环境变化和本底辐射都会影响仪器的检测数据。每天或检测环境发生变化后，将仪器放置标准计数块上进行

计数，获得新的计数参比结果，可以清除以上因素对检测结果的影响。标准计数使用的工具是标准计数块。标准计数块为一小型的长方体塑料

块，简称标准块。其密度和含有的氢元素都是稳定不变的。标准块厚度为5.1厘米或7.6厘米，面积相当于核子仪底座的面积。每台仪器都有自

己对应的标准块。
　　核子密度仪的检定—核子仪之所以能够准确检测材料的密度和湿度是因为核子仪在制造时经过了检定。检定的具体方法是将仪器依次对一

组密度高低不同的标准材料块（检定块）进行检测，建立射线数量和标准密度值之间的对应关系。在坐标图上，将不同的射线计数与标准密度

之间的对应的点连接起来就会得到一条检定曲线，即在仪器的射线计数率与材料测试结果（密度和湿度）之间建立了适当的对应关系。检定数

据可以以图、表和等效系数等方式表示出来或贮存在仪器里面，以用于将计数率换算成材料的密度值。
　　每一台核子密度仪在出厂时，都应该已经检定过了。现存仪器经过可能影响仪器结构的维修后，必须进行检定。所以最多每隔一年就应该

使用标准密度和湿度材料对密度仪仪器的检定进行验证或重新建立检定关系。如果验证发现核子仪的检测结果与标准材料的密度或湿度之间的差异已

经不符合检测要求，需要重新建立新的检定关系。