散射表面式密实度测量原理如图8-1b)所示射线源发出的_第1页
散射表面式密实度测量原理如图8-1b)所示射线源发出的_第2页
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1、散射表面式密实度测量原理如图8-1b）所示：射线源发出的是有名的射线，因为这一种射线只与密实度发生关系，而与水分与土质基本无关。射线发射后，与物质的原子外围电子进行弹性碰撞而向四周散射，散射后的射线能量显著减小，而且方向改变，这就是著名的康普顿散射效应。物质密实度愈大，康普顿散射的机率也愈大，亦即物质所吸收的射线能量愈大。这样，通过测量射线散射前后的强度变化就能判断出被测物质的密度。由于土壤主要是由硅、铝、锰、镁、钙等较轻元素组成，其等效原子序数与等效原子质量数的比值接近1/2，因此，射线和土壤元素的相互作用主要表现为康普顿散射。图8-1 散射式核子密实度测定原理图a）散射插入式1-地表面；2

2、-前置放大器；3-探测器；4-船；5-射线源；6-射线b）散射表面式1-前置放大器；2-探测器；3-射线；4-射线源康普顿散射效应测量物质密度的半经验公式为： （8-1）式中：I 射线散射后的强度，用毫克镭当量表示；I0射线散射前的强度，用毫克镭当量表示；A仪器常数，无量纲；R放射源与探测器之间的距离（cm）；h指数常数，无量纲；B与放射源初始能量及探头几何尺寸有关的常数，无量纲；所求的物质密度（例如，路基土壤密实度）（g/cm3）。由式（8-1）看出，当公式中各项系数或常数确定后，所求的物质（如土壤）密实度即可求出，因此，实质上该公式变为下式：或 （8-2）式中：k散射综合系数，即为式（8-

3、1）中各项系数与常数的综合系数，无量纲；其它符号同式（8-1）。由前述可知，射线在与物质电子相撞时，应该有两种情况存在：第一，根据能量守恒定律，一部分动能q1变成热量损耗于物质之中，这部分能量由于变成了热量，因而在射线检出器里无法收集。第二，剩下一部分能量中的一小部分能量q2没有散射到空气中，仍然存在于物质里，而真正散射到空气中的能量只有一部分q3。如果用公式表示，则为： （8-3）式中：q 射线与物质电子撞击时的总功率或总能量；q1撞击时以热量损耗的射线能；q2撞击时散落在物质里的一小部分与密度无关的能量；q3撞击时，射线向空气中扩散的能量。由式（8-3）看出，射线与物质撞击后，能被仪器在空气界面上检测到的只有射线能q3。从这一撞击扩散理论上讲，真正有用的扩散能q3即为式（8-1）或式（8-2）中的I。显然，要利用式（8-2）计算散射能q3或I是困难的，即使在式（8-2）中再补充两个系数热损失系数与散落系数，由于取得困难，也无法算出q3或I。在这种情况下，只有一个办法即直接用仪器测出q3或I，而且，只有在建

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