智能中子土壤水分儀
型號(hào)：L520
儀器資料：
的特點(diǎn)與應(yīng)用
中子水分儀是集多種*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
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
測(cè)水是*的*的土壤含水量測(cè)量方法，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。目前我國(guó)正大
力推廣節(jié)水灌溉和防治荒漠化，該儀器在這方面將
大顯身手，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)推廣工作變的簡(jiǎn)單快捷。
2、L520型中子土壤水分儀
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zui深深度（市場(chǎng)所購(gòu)成品通常不超過(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，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，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，用于儀器不同土質(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
通常是半性埋置，可連續(xù)測(cè)量許多年，由于無(wú)
位置變動(dòng)和測(cè)量條件的高度一致，可得到被測(cè)田地
水分變化準(zhǔn)確與系統(tǒng)的資料。L520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五年左右外，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，合乎中國(guó)國(guó)情。儀器在野外使用高容量充電電池，一次充電連續(xù)使用50小時(shí)。
中子法測(cè)水的*之處，在于它可無(wú)損原位重復(fù)測(cè)
量，因此和zui常用的烘干法相比，沒(méi)有采樣的位置
誤差，另外測(cè)量的有效體積也比土樣大得多，從統(tǒng)
計(jì)的角度講就是它的樣本容量大，用它的測(cè)量結(jié)果
去推論某快田里的某一層土壤總體含水量的數(shù)學(xué)期
望值，較烘干法也準(zhǔn)確許多。另外中子法測(cè)量不象
電容，電阻法那樣易受土壤鹽，堿化學(xué)成份的干
擾，外界因素影響較小。
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*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。
注：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。
標(biāo)配：智能，鎳氫電池組，導(dǎo)管起拔器，定位夾，儀器包裝皮箱。
選配件：土鉆，鋁管或不銹鋼管，各種長(zhǎng)度電纜線，打印電纜和超長(zhǎng)通訊電纜，
產(chǎn)品型號(hào)：L520
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