刘什敏



双能γ射线穿透法测定土壤密度和水含量的蒙特卡罗模拟

刘什敏

(伊犁师范学院 物理学院, 新疆 伊宁, 835000)

本文采用蒙特卡罗程序模拟得到241Am、137Cs发出的能量分别为60 keV和662 keV的γ射线对干土和水的质量衰减系数, 从而标定土壤密度、水含量与两种射线的透射率的函数表达式. 模拟检测表明, 由该表达式测量同种干土制备的土壤样品的土壤密度和水含量精确度较高, 可满足实际测量要求.

蒙特卡罗;土壤密度;水含量;双能γ射线

土壤密度和水含量的快速准确测定对工农业生产具有重要作用. 利用γ射线衰减方法测量土壤的湿容度是由Bernhard和Chasek在1953年创立的, 以后很快被用于土壤干容重和土壤含水量变化的测量. 原则上利用γ射线衰减法测含水量可以避免常规方法的大部分限制, 明显地具有分辨率高、快速、方便等优点, 因此它很快发展成为实验室内测量含水量的重要手段, 还有人发展到田间应用.241Am和137Cs都是长半衰期放射性核素, 半衰期分别为433 a和30 a, 分别放射60和662 keV的γ射线, 容易屏蔽和准直, 使用较为安全和方便. 将这两个源置于同一铅屏蔽容器内, 经准直器准直射出60和662 keV的γ射线窄束, 照射土壤样品, 由两种γ 射线穿透率的测定可快速而准确地测定土壤密度和水含量. 这种方法称为双能γ射线穿透法. 本文论述了这种方法的基本原理, 应用蒙特卡罗模拟标定了土壤密度、水含量与两种射线穿透率的数学表达式. 通过模拟同种土壤不同水含量样……