(一)α径迹蚀刻法
20世纪50年代末期，科学家们先后发现带电粒子轰击绝缘固体时，可使其产生辐射损伤。60年代初又有人提出化学蚀刻技术，它可以使辐射损伤的潜迹扩大到可用显微镜观察的程度——微米量级。这项技术在60年代末期才引入到铀矿普查工作中，后来逐渐推广到世界各地。
径迹测量的优点：第一为长时间的积累测量，灵敏度高，增加了探测深度，提高了找矿效果；第二为无源探测器，成本低，质量可以得到保证；第三可同时测量氡、氡的短寿命子体和氡的长寿命子体所衰变产生的α粒子，以及铀和镭分散晕中衰变生成的α粒子，不受强的γ和β射线的干扰。
1.基本原理
具有一定动能的α粒子射入绝缘固体物质时，所经过的路径上会造成辐射损伤，当把遭受损伤的物质材料放入强酸或强碱中浸泡时，受损伤的部位较未受损伤的部位的化学活动性强，会较快地发生反应并溶解到溶液中。在受损伤的部位处出现小坑——蚀坑或径迹。这样的化学作用过程我们称为“蚀刻”。
如果某处具有释放α粒子的铀源，在该处埋设的固体径迹探测器就会遭到α粒子的轰击，并形成潜迹。再把探测器在室内进行蚀刻，就会显现出径迹来。一般来讲径迹的密度值取决于地下可能存在的矿体的铀含量、矿体规模、产状、埋深以及盖层性质，也与地球物理特征、地球化学环境、地质条件以及探测器本身的性能等因素有关。所以当具有一定规模的径迹密度受构造(或岩性)控制时，就预示地下的矿化可能性大，反之就小。
当矿体位于潜水面以上时，α径迹的主要来源可归结为如下三个部分：
1)在探杯口接触地面处，α粒子的自由射程范围内，由铀组核素衰变的α粒子有可能被探测器记录到，如图3-14中所示的①所示。
2)原生氡(Rn1)：是铀矿体或原生晕放出的氡。由图3-14可看出原生氡Rn1本身又可以直接迁移到探杯中，并被探测器记录；同时沉淀在杯口的原生氡Rn1的沉淀物也可能被探测器所记录。
3)次生氡(Rn2)：铀矿体在一定的地球化学环境和地质条件下，能在其上部数十米到数百米的范围内形成次生晕，其衰变放出的氡为次生氡即Rn2。
当矿体位于潜水面以下时，矿体、原生晕及次生晕中的铀、镭的α辐射体都能不同程度的溶于水，这时沉淀在潜水面附近的上述核素也能向杯口迁移。其中迁移距离最远的是气态氡。
2.固体径迹探测器及其埋设技术
20世纪60年代末期，径迹蚀刻技术才被引用到铀矿的普查与勘探工作中。1972年报道了最早用于找铀矿的绝缘固体探测器，它是属于第一代产品。目前固体径迹探测器的种类较多。表3-9列出了几种固体径迹探测器。
图3-14 径迹找矿原理示意图
表3-9 国内外常用ATD主要技术参数
(1)固体径迹探测器原理
径迹探测器是指胶片片基、玻璃、云母等固体绝缘材料。当带电粒子或核辐射碎片射入上述绝缘体后，在其路径上因辐射损伤会产生细微的痕迹，其直径为10-8m，长度(1～10)×10-8m，称为潜迹，用电子显微镜才能看到。在用强酸或强碱腐蚀这种受过辐射损伤的材料后，潜迹就被扩大，直径可达2×10-5m左右。在一般的光学显微镜下就可以观察到辐射粒子的径迹。上述固体绝缘材料都能用于探测辐射粒子，而最好的是有机硝酸纤维(C6H8O9N2)。
径迹探测器无需外加电场及电子仪器，便可以长时间连续记录入射粒子并存储有关信息，能方便地在野外进行长时间累积测量。
(2)固体径迹探测器的阈特性
带电粒子在探测器中所造成的损伤，并非全部都能在蚀刻后被显示出来。只有损伤严重，即径迹密度大于或等于某一阈值(也称临界损伤密度)时蚀刻后，才能形成径迹。具有一定阈值的材料，只记录辐射损伤密度等于或大于这一阈值的那些重带电粒子。
图3-15表示出各种重带电粒子的辐射损伤密度与粒子速度(能量)的关系，以及几种探测器材料的阈值，图中可见，硝酸纤维可记录质子和比它更重的粒子；聚碳酸酯可记录α粒子(即He)和比它更重的粒子，但不能记录质子；而云母只能记录Ne以上的更重的带电粒子。了解这些材料的阈特性，有助于选择探测器材料。
图3-15 各种重带电粒子在固体径迹探测器中的辐射损伤密度与粒子速度(能量)的关系及几种探测器材料的阈值
重带电粒子在探测器中的全部路程上能产生辐射损伤程度并不一致。一般可将其全部路程划分三段，其作用情况如图3-16所示。
(a)路程的起始部分(图中的A～B段)：由于粒子的能量高、速度大，所产生的辐射损伤密度低于阈值，故不能产生可蚀刻的径迹；
(b)路程的中间部分(图中的B～C段)：其辐射损伤的密度高于探测阈值，这段可产生可蚀刻径迹；B～C段称为最大可蚀刻射程。
(c)路程的末尾部分(图中的C～D段)：粒子的能量已经很小，辐射损伤的密度已降到探测器阈值以下，所以这部分不能产生可蚀刻径迹。
(3)探测器的埋设
如图3-17所示，将探测器安装在探杯支架上，倒扣在深约40cm的挖好的坑中，然后填回土埋好。
图3-16 重带电粒子在探测器中的路程与阈值的关系
图3-17 探测器的挂片方式及埋片示意
(4)探杯
其目的是保护探测器，防止沙土压坏、碰碎，可以存储气体，具有一定的定向作用。其容积为(6～8)cm×(5～7)cm×10cm。玻璃杯子、竹筒子甚至一块木板均可。
(5)固体径迹探测器的化学蚀刻
各种固体径迹探测器有一定差别：①对硝酸纤维用6～7mol/L(摩尔/升)的NaOH或KOH，在恒温50℃左右浸泡30min即可。②对醋酸纤维，需要在上述化学蚀刻液中按100mL加1～3gKMnO4的比例，制成蚀刻液，蚀刻时保持60℃恒温，浸泡30min。③对聚碳酸酯，需要先将化学纯的KOH用蒸馏水配制成5.7mol/L的溶液，再取KOH(5.7mol/L)与C2H5OH(乙醇)按体积比1：2制成化学蚀刻液。将聚碳酸酯片放入，保持60℃恒温，30min取出，用清水冲洗晾干。④CR-39片，蚀刻液用KOH制成6.5mol/L。保持恒温70℃，放置10h后取出，用清水冲洗晾干。
3.工作方法和技术
α径迹蚀刻法找矿的效果取决于工作地区有利的地质条件、物理化学性质和环境、α径迹法的使用前提和有效探测深度。原则上说取决于各种晕的发育程度。因为各种晕是铀元素在成矿期间和期后，由于内因和外因的作用分散到周围的基岩、土壤(冲积、残积和坡积层)、水(地下水、土壤水和地表水)和气(土壤气体和近地表气体)以及植物中而形成的。同时，很大程度上也取决于有利氡射气的扩散通道的发育程度，像围岩的破碎程度和孔隙度、断裂、构造和蚀变等，也取决于水的搬运、渗透和对流等情况。
该法可以单独使用，也可配合其他方法较为有效地应用于各种类型地区，特别适用于其他物化探方法较难取得地质效果的浮土较厚(几米到几十米以上)的地区。例如γ法和氡气法效果不够理想的地区、水文地质条件有利的地区、地表和地下压力差和温度差较悬殊的地区、沙漠和热带地区(利用大气对土壤中氡的抽吸作用)等。
(1)工作前的准备
主要有三个方面，即选区、测网布置和探测装置的准备。
(a)选区：根据有利的地质因素、有利的地球物理特征进行正确的选区，并制定合适的测量网度，才能取得较好的结果。
(b)测网布置：在进行小比例尺的踏勘性径迹测量时，测线最好同地质路线相一致。在进行大比例尺的径迹蚀刻详查和普查时，应尽量准确量好测线，定好测点。
埋杯网格宜取正方网格，这可以有效地进行空间控制，又便于计算机处理。
根据预计的矿体大小、形状，并考虑到有无地球化学晕的存在来确定网格的密度，一般认为，若矿体周围可能有较大的地球化学晕存在时，则可采用较大间距的网格。参考比例尺及点线距见表3-10。
表3-10 α径迹测氡法测量比例尺及点、线距参考表
(2)测量程序
(a)将α径迹探测片切成一定形状，一般取0.8cm×1.5cm，将探测片固定在探杯(T-702型)内的支架上，并在径迹片和杯上统一编号；
(b)在测点挖探坑，一般深度40cm，将探杯倒扣坑中，用土将探杯压紧，再盖上填土，在地表插上标志，如图3-18(a)、(b)所示；
(c)探测器采样时间，一般为20天左右；
(d)化学蚀刻液的配制与蚀刻，按配方配制好蚀刻溶液，可将取回、洗净的探测器进行化学蚀刻；
(e)用一般光学显微镜观察探测器上径迹密度，或用径迹扫描仪计算径迹密度；
(f)平均氡浓度NRn可用下式计算：
放射性勘探方法
式中：nRn为探测片上每cm2净计数；t为布放探测器时间；ks为刻度系数。
(3)α径迹蚀刻法的其他测量方式
(a)在埋杯方法上，可以用塑料覆盖探杯，使用更简便，如图3-18(c)所示；后来出现了在露头上埋杯的新技术，如图3-19所示。
图3-18 挖坑埋杯法示意图
图3-19 露头地区的埋杯方法示意
(b)在应用范围上扩充了在雪层、湖底水下、沼泽地带、沙漠地区进行径迹测量以达到普查与勘探铀矿的目的。雪层径迹测量是在降雪前把探杯理好，待来年春雪溶化时取出蚀刻；用特殊形式的探杯可在湖底水下或沼泽地带进行径迹测量，在水下测量时注意铅制探杯与水面上的浮子保持一致，在沼泽地测量时应使探杯紧贴沼泽地表面，埋杯时间仍为一个月。钻孔中的径迹测量也有了良好的效果，做法是将探杯按一定距离固定在电缆或铁丝上，放入钻孔中进行测量。
(二)α聚集器测量
1.α卡测量
早在1913年，卢瑟福就把金属材料加上负高压收集氡子体，成为实验室观察放射性现象的一种常见方案，灵敏度很高。也许是外加几百伏高压颇不方便，这一灵敏的测氡方法并未在野外地质工作中应用。1979年卡德和贝尔将不加电压的材料埋于地下，用以收集土壤中的氡子体，获得成功。这种方法比较简便，适于野外，但灵敏度较低，为了区别将前者称带电α卡法，后者称自然α卡法，于是α卡法开始用于野外放射性测量。1982年我国又研制了一种使用自身带静电的材料做成的α卡，它同时利用静电场力和未饱和场力，聚集氡子体，兼有探测灵敏度高和使用方便的特点，称为静电α卡法。
(1)基本原理
α卡能收集氡的子体，有两个重要原因：
第一，任何固体表面都有从周围气体中吸附分子、原子或离子的能力。这是因为固体表面的分子或原子都有未被其他相似的原子所包围，而存在未饱和价键力(也称范德华力)的缘故。因此，将固体卡片埋在地下，其表面就会吸附氡子体，形成所谓放射性薄层。
第二，放射性衰变产物的原子多带正电，在有氡的空间里，其衰变子体也多带正电，并很容易附着在空气中的尘埃颗粒上，形成放射性气溶胶。在这种空间引入带负电的电极，则因电场力的作用，正离子极易聚集在其上，形成放射性薄层。
所以用一定材料作成一定形态的收集片，形成放射层，用α探测仪测量卡片上的α计数率的大小，它正比于测点上氡浓度的大小；氡浓度的大小与母体有关，所以可通过α卡测量反映地下高放射性矿体的信息。
(2)α卡的分类
α卡的材质，可以是金属片(银片、铜片或铝片)，也可以是塑料片。探测片可以重复使用。卡片面积一般取为3.8cm×4.5cm，常用的测量仪有CD-1、CD-2型α卡测量仪和FD-3012型α卡仪，以及其他α测量仪均可使用。
如果把卡片做成杯形，则称α杯，相应的方法称α杯法。
使用金属材料吸附或收集α粒子的方法由来已久。随后根据地质工作的需要，采取不同的技术措施以提高灵敏度，从而发展成各种各样的α卡法。
α卡可分自然α卡、静电α卡、带电α卡，其工作方式相同，主要特点参见表3-11。
表3-11 几种α卡法对比表
静电α卡系由过氯乙烯超细纤维薄膜制成，在制造过程中其上带有数百伏负的静电电压，致使静电α卡收集氡子体的能力大增，其灵敏度的比同面积的自然α卡要高数倍。静电α卡具有憎水性，能在野外润湿条件下使用。
(3)野外工作方法
α卡的野外工作方法与径迹测量相似，也要埋片，但不需要繁杂的化学处理。
一般埋片时间取3个小时，或一天，也有取6～9min。如果埋片时间超过10个小时，则α卡上还有214Po。如果Rn和Tn两者并存，则α卡上收集的是两者子体沉积物，需要进行区分。
采用两次读数法可进行氡钍异常分离。通常取卡后立即测得读数为n1，它是由222Rn和220Rn子体共同给出的；经过t时间后，再测一次计数为n2，则有
222Rn+220Rn=n1
a222Rn+b220Rn=n2
放射性勘探方法
式中：a、b是α卡上分别由222Rn子体和220Rn子体产生的α计数之衰减系数，它们是时间t的函数，可由实验求得。
一般，取t=4h，Rn的子体产物基本衰变完了，由此可得
放射性勘探方法
由(3-29)式所确定的数据，对资料解释很有价值。
(4)资料的处理与解释
将α卡的α计数率换成氡浓度，然后作成氡浓度等值线图，确定出异常，与其他方法的等值线异常一起进行地质解释，确定出测区的异常展布与矿体的空间分布的关系，以及矿体上异常特征。
2.α膜法
为了提高探测灵敏度，而加大探测片的面积。经过试验研究，采用比卡面积大25倍的16cm×8cm的透明塑料膜代替α卡，放入特制的圆柱形探杯周围，埋入采样坑中，3h或10h后取出后反转放入RM-1003型射气仪的闪烁探测室进行α活度测量，它的计数率比α卡高10倍，其他与α卡一致。
3.α管法
需要特制一种形状特殊的采样装置，如图3-20所示，为一倒扣的探杯下方装一根上粗下细、形似漏斗的钢制采样器，约半米长，直径1.3cm、带小孔的深部取气导管，在测点用钢钎打孔深70～80cm，后插入导管，压实周围土壤，以免进入空气，累积取样10～12h左右，取出后用RM-1003射气仪测量α粒子活度。
图3-20 α管的装置
这个方法的优点不仅加大了收集器的面积，而且加大了采样深度，对探测深部氡源比较有利。
4.硅半导体α仪测量
采用硅半导体探测器加电子探杯，即对探杯加电，用硅半导体探测器记录氡及子体衰变的α粒子来达到寻找铀矿的目的。
以上几种方法其野外工作与α径迹测量法相同，不再重复。
(三)活性炭吸附测氡法
活性炭法属累积测氡技术，灵敏度高，效率亦高，技术简单，成本低，能区分222Rn和220Rn，适用于覆盖较厚、气候干旱、储气条件差的荒漠地区，它可以用于探测深部铀矿或解决其他有关地质问题。
1.活性炭法的基本原理
静态条件下，干燥的活性炭对氡有极强的吸附能力，并在一定情况下与氡浓度保持正比关系。因此，把装有活性炭的取样器像α卡片似的埋在土壤里，活性炭中丰富的孔隙能强烈地吸附土壤中的氡。经过一定时间后，取出活性炭，测定其放射性α，便可了解该测点氡的情况，据此可以发现异常并解决有关地质问题。
活性炭，是用含炭为主的物质作原料，含有少量的氧、氢、硫等核素及水分和灰分，经高温加工而制得的疏水性固体吸附剂。由于活性炭具有较高的表面积(700～1600m2/g)，因此具有较强的吸附能力。活性炭吸附测氡法就是依据活性炭的这一基本特性。
2.活性炭法的野外工作方法
活性炭吸附测氡法可分为微分法(瞬时法或称抽气法)和积分(或累积法)两种取样方法。目前用的较多的是累积分法，效果也较好。
(a)在去野外埋活性炭之前，宜在室内把活性炭装在取样直径3cm左右的塑料瓶内，编上号，并稍加密封，以免吸附进大气中的氡。活性炭颗粒直径约为0.4～3mm。每个取样瓶中活性炭重约数克至数十克，把取样瓶子装入探杯中，将装好活性炭的取样器埋于采样坑中，坑深约50cm。
(b)埋置时间从数小时、数十小时到几天不等，一般为5天。
(c)到设定的埋置时间后，从坑中取出取样器，记录取探测器时间，密封并送实验室(或现场)测量。
(d)用带有γ探测器(或β探测器)和铅室的定标器，测量活性炭吸附的γ照射量率(或计数率)。测量α射线可在现场进行(不需加铅屏)。记录测区上所有测点的计数值，并按换算系数，计数出氡浓度含量。
注意：活性炭应保持干燥，但不能在高温条件下存放。活性炭吸附氡之后停放一个月左右，可以再用。长期使用或受潮后，其吸附能力要下降，但若将其加热至120℃烘烤后，活性炭的吸附能力便可以恢复。
活性炭法的优点是测氡灵敏度高，可以发现盲铀矿体。其不足之处是吸附器的埋置时间较长，容易丢失，工作效率低，探测设备也较为笨重(要有一铅室)。
该法除用于找铀矿外，还可用于寻找与氡(铀)有关的一些矿种及地下水源，并可应用于地质填图(划分构造带)等方面。
(四)钋法测量
钋 (210Po)是 1898 年居里夫妇发现的,钋的同位素,有天然放射性元素衰变得到,也有人工得到的。作为铀矿普查方法是20 世纪80 年代发展起来的。该法实质就是采样并分析或测量样中的210Po含量。210Po含量增高的测点可能与深部铀矿体、地热和天然气源有关。
1.基本原理
方法的物理基础是，238U的衰变产生的222Rn能够通过岩层向地表扩散，222Rn的子体210Pb在常温、常压下是固体，所以它一旦形成就不会再离开岩层。但210Pb是β辐射体，它经一系列衰变
放射性勘探方法
而后形成稳定核素，它的子体中210Po是强α辐射体，相对强度占铀系的12.4%，半衰期较长(138.4天)，所以经过1384天后，210Pb和210Po即达到放射性平衡，一般地质条件下两者皆处于平衡状态，可通过210Po的测量来获得深部岩层有价值的信息。
依据金属元素在稀盐酸溶液中的电离电位，铜和银均能置换210Po，使附着有210Po的铜片(或银片)变为一个α辐射源，通过α测量仪便可测量出210Po。
2Cu-4e→2Cu2+
Po+4+4e→Po
2.工作方法
野外工作方法与一般的地球化学方法相似。应当注意的是，取样深度和样品粒度要合适。室内分析方法也很多，现举一例：称40目样品5g，倒入100mL烧杯中，加抗坏血酸0.2～0.5g，放一面积为2cm2、厚度为0.1～0.2mm的铜片于烧坏中，再加入2N的盐酸20～25mL。烧杯加盖后放在60℃恒温浴中，水平振荡2h，取出铜片，洗净晾干。即成为无载体α源。再选用低本底的α仪测量5min，测量结果可用计数率直接表示210Po量，也可用下式计算当量含量：
Q=KJ(×10-6)
式中：K为仪器的换算系数，可实测获得，ppm/计数率；J为无载体α源的α计数率。
(五)热释光法
国外在铀矿普查中研究试验的这类方法有三种，即α热释光法(用对α辐射灵敏的剂量探测器测量α辐射的热释光效应，是累积测氡的变种)；γ热释光法(测量γ辐射体的热释光效应，是γ法的变种)；土壤热释光法(研究天然矿物之各种辐射作用的热释光效应)。现简单介绍研究比较成熟的α热释光法。
1.基本原理
将热释光探测器埋于地下一定的时间，它会接受放射性物质的照射而吸收能量，经过一定的时间后取出探测器，带回实验室用专门的热释光测量仪器，加热热释光探测器，记录相应的温度和光强。发光越强，说明受到的辐射越强，反映了埋置点的辐射水平，可以得知放射性元素的含量分布情况，进而解决不同的地质问题。
2.分类
(1)α热释光法
用对α辐射灵敏的热释光材料如[CaSO4(Dy)]，制成有一定厚度(76μm或13.4mg/cm2)和形状的探测器，将探测器按一定的测网埋入土壤层中，约30天取回，在室内加热条件下，用仪器测量α强度。该强度与探测器释放出的光能成正比，而释放出的光能是与探测器在埋设期间受α粒子的照射剂量成正比。
(2)γ热释光法
用对γ辐射灵敏的热释光计量剂LiF，埋在地下接受放射性照射，约30天后取回，测量所释放的光强，它正比于测点附近土壤层中一定影响范围内的γ辐射体和来自一定深度上氡所产生的γ辐射体的强度，进而可推测被测点放射性辐射的大小。
(3)土壤热释光
利用取自岩石或土壤的天然物质(如石英、方解石)或矿物作为辐射剂量的天然探测器，测量在加热条件下其释放的热释光强度，此光强正比于测点处放射性辐射强度，从而可用于探测地下一定深度辐射体。
3.装置
(1)α热释光探杯
热释光探测器是装在高强度的硬塑料杯内的，又由于它只对α辐射灵敏，故称为α探杯，如图3-21所示。实际上它就是一块厚76μm的薄膜。典型的α粒子能量为5.5MeV，在这种物质中射程为31μm，所以探测器能把射入其中的α粒子能量完全吸收。图中示出的α探测器被封闭在镀铝的聚酯薄膜中，目的是保护探测器，并可以使两个侧面均能接收α辐射，从而可提高灵敏度。
图3-21 探杯截面图
(2)γ热释光探杯
与α探杯相似，只不过探测器不同。
4.工作方法
野外埋设热释光探杯的情况，大体与α径迹法相同，30天后取回探测器送室内用热释光剂量仪进行测量。
(a)按测量比例尺布置好测线，按网格进行热释光探测器埋设，对土壤热释光法则取土样，深度为40cm；
(b)30天后取回热释光探测器，对于土样则需要进行分析前的预处理，晒干，过筛120目；
(c)用仪器测量在加热条件下测量热释光探测器或土壤的热释光的光强I，目前的仪器有RGD-3、FJ-369；
(d)光强I正比于受照射的放射性强度，即正比于测点辐射体的氡浓度，根据标定系数，计算氡浓度的大小；
(e)绘制平面等值线图或剖面图，进行资料的解释。
国内的天然热释光法已有良好的试验结果，在已知区可发现100～120m深的盲矿，未知区的测量结果也可与其他方法很好地进行对比。