CN101071108A - 氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，包括氡收集装置、半导体探测器、电荷灵敏放大器、主放大器、多道分析器，其在多道分析器上设有USB接口，通过该USB接口连接笔记本电脑，通过笔记本电脑控制α能谱连续全谱测量和显示α连续谱，对该α能谱测量仪还采用在线实时α稳谱和零点调节进行稳谱。本发明在现场温湿度变化很大，测量条件恶劣情况下，仍然能够保证现场动测量的稳定性、重现性和精确性，其用途广泛，既可用于尾矿表面、土壤、地面、建材、核设施场所表面氡析出率的α能谱测量，也可用于环境氡浓度测量，解决尾矿治理过程中边治理边测量的实际需求。

Description

氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪

技术领域

本发明涉及氡析出率和氡浓度测量仪器，属于核辐射探测领域，具体涉及氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，其既可用于尾矿表面、土壤、地面、建材、核设施场所表面氡析出率的α能谱测量，也可用于环境氡浓度测量。

背景技术

²²²Rn是铀系放射性衰变系列中唯一的一个气体子体，它是一个惰性的放射性核素，氡核素通过²¹⁸Po，²¹⁴Pb，²¹⁴Bi，²¹⁴Po和²¹⁰Pb进行衰变，随着沿着这个路径的每次衰变，核素都会发射射线：α粒子，β粒子和γ射线或者它们的组合。从气体核素氡开始衰变到稳定的²⁰⁶Pb，其α衰变包括长寿命和短寿命的子体。

在这个衰变系列中，²²²Rn是通过发射α粒子而发生衰变的，由于氡气是惰性气体，不会与其它材料发生化学反应，半衰期是3.825天。某一个氡核随时都会衰变，但衰变最有可能发生在两个半衰期内，氡衰变时，会释放能量为5.49MeV的α粒子，核素随之转变为²¹⁸Po，钋原子是金属，易于粘着在与之相接触的物体的表面上，例如空气中的尘埃或者材料的表面或者动物的肺叶上。²¹⁸Po的半衰期很短，为3.05分钟，这意味着它们中的大多数会在形成后的6分钟内发生衰变，²¹⁸Po的平均寿命仅为4.4分钟，它也发生α衰变，能量为6.00MeV，衰变之后转变为²¹⁴Pb，半衰期26.8分，这个核素和它的子体214Bi(半衰期19.8分钟)都是β衰变体，之后衰变为另一个α衰变体²¹⁴Po，这个核素半衰期极短，只有164微秒，并在衰变时发射能量为7.69MeV的α粒子，当²¹⁴Po衰变时变为²¹⁰Pb，后者的半衰期约为22.3年，其平均寿命长达32.2年，由于它具有较长的半衰期，在氡气测量中通常忽略²¹⁰Pb这个因素，它只会给一些总计数率仪器的背景带来负面影响。另外两个天然放射性系列钍系和锕系中的两个气体元素是²²⁰Rn和²¹⁹Rn，它们的半衰期都很短，他们的影响相当小，通常忽略其贡献。

α能谱测量多被用于进行在温湿度变化比较小的室内进行测量，少有用于尾矿现场的测量，因为尾矿现场温湿度变化很大，测量条件恶劣，不采取相应的措施难以保证测量的稳定性。

发明内容

本发明提供了一种在现场温湿度变化大、测量条件恶劣时仍能有效、准确、稳定地测量氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪。

本发明的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，包括氡收集装置、半导体探测器、电荷灵敏放大器、主放大器、多道分析器，在多道分析器上设有USB接口，通过该USB接口连接笔记本电脑，通过笔记本电脑控制α能谱连续全谱测量和显示α连续谱；对该α能谱测量仪还采用如下方式进行稳谱：测量开始前，选定用于稳谱的参考峰位及峰的上下边界参数，将上述参数输入笔记本电脑中；在测量过程中，通过笔记本电脑在线控制每隔几秒对上述峰位检测一次，如峰位道址漂移，则通过笔记本电脑在线控制自动调节主放大器的增益，直至回到原来的峰位为止；在α能谱测量仪每次开机时进行零点校正，即将固定能量的单峰α源的峰位稳定在一个固定道址，通过笔记本电脑控制或零点调节电位器调节主放大器的增益调整零点。

如上所述的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，在该α能谱测量仪机箱内左右或前后两侧分别装有风扇，在多道分析器的主芯片上装有散热片和散热风扇。

本发明的效果在于：本发明的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，在现场温湿度变化很大，测量条件恶劣情况下，仍然能够保证现场动测量的稳定性、重现性和精确性。该α能谱测量仪与笔记本电脑相连进行α能谱全谱测量和显示，可以根据不同测量条件选择不同的测量核素，能保证测量精度，缩短测量时间，同时还可以在测量过程中随时观察谱线和能峰的变化，及时了解测量状态，保证测量的准确性。在线实时α稳谱和零点调节，解决了现场α能谱测量由于环境温湿度的变化导致的α谱的漂移问题。在α能谱测量仪机箱内两侧分别装有风扇、在多道分析器的主芯片上装有散热片和散热风扇，使α能谱测量仪具有良好的散热措施，对仪器在现场的稳定测量起到了至关重要的作用。本发明用途广泛，既可用于尾矿表面、土壤、地面、建材、核设施场所表面氡析出率的α能谱测量，也可用于环境氡浓度测量。解决尾矿治理过程中边治理边测量的实际需求。

附图说明

图1为氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪构成图。

图中1.收集片；2.半导体探测器；3.探测器盒；4.偏压；5.电荷灵敏放大器；6.主放大器；7.多道分析器；8.笔记本电脑。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪进一步描述：

本发明的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，主要包括收集片1、金硅面垒半导体探测器2、电荷灵敏放大器5、主放大器6、1024道γ能谱多道分析器7，在多道分析器7上设有USB接口，通过该USB接口连接笔记本电脑8，通过笔记本电脑8控制α能谱仪进行连续全谱测量和显示α连续谱。

本发明氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪还采用两种方式进行稳谱：一种方式是在线实时α稳谱，在测量开始前，先进行数分钟的预测量，选定用于稳谱的参考峰位以及峰的上下边界，把这些参数通过稳谱参数设置界面输入笔记本电脑8中软件内，然后开始测量，在测量过程中，笔记本电脑8在线控制每隔10秒对所选峰位检测一次，如有峰位道址漂移，则通过调节主放大器6的增益自动进行调节，直到回到原来的峰位为止；另一种方式是零点校正，是在α能谱测量仪每次开机时，用固定能量的单峰α源(例如²³⁹Pu源)的峰位对测量系统进行校正，将该固定能量的单峰α源(例如²³⁹Pu源)的峰位稳定在一个固定道址，通过笔记本电脑控制调节主放大器6的增益调整零点，或者通过调整位于α能谱测量仪上的零点调节电位器来调整零点。零点校正主要是防止α能谱测量仪关机后再开机或搁置较长时间以及搬运后，造成开机后系统峰位的漂移而设置的。本发明α能谱测量仪通过在线实时α稳谱和零点调节对测量进行稳定，纠正由于环境温湿度和电子线路的变化引起的能谱能量峰位的漂移，保证测量的一致性、重现性和精确性。

为降低现场氡析出率和氡浓度测量时温度对测量稳定性的影响，本发明氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪的仪器机箱相对左右或者前后两侧各装有一个风扇，这样使得机箱内空气流通，热量及时散发出去；同时在多道分析器7主芯片上装有一个散热片和散热风扇，使得主芯片上的热量及时散发出去，保证测量软件的正常运行，不致死机。

本发明的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，是探测氡气衰变产生的α粒子，并只考虑从²²²Rn到²¹⁰Pb之间的短寿命子体。在测量时，可根据测量介质氡析出率和测量环境氡浓度的大小任意选取不同的测量核素进行计数累计，在氡浓度高时，选取短半衰期的²¹⁸Po子体作为测量对象，可以节省测量时间，在氡浓度低时，选取²¹⁴Po或者²¹⁴Po和²¹⁸Po两个能量峰的总计数，以便保证测量精度；另外还可以通过谱的形态观察到测量的状态，不会出现峰位的漂移和峰形的改变而不知，测量更加准确。

例如测量尾矿现场氡析出率和氡浓度：采用探测罩扣于尾矿坝现场，铝箔高压静电吸附氡子体，收集完毕，将铝箔迅速转移至半导体探测器2的探测器盒3内的托盘上，然后将托盘推至半导体探测器正下方，开始测量。本发明氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪的笔记本电脑8上装有专用集数据采集、稳谱、谱线显示和数据处理于一体的软件，通过软件即可自动也可手动计算氡析出率和氡浓度或进一步对数据进行处理分析。

Claims (2)

1.一种氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，包括氡收集装置(1)、半导体探测器(2)、电荷灵敏放大器(5)、主放大器(6)、多道分析器(7)，其特征在于：

在多道分析器(7)上设有USB接口，通过该USB接口连接笔记本电脑(8)，通过笔记本电脑(8)控制α能谱连续全谱测量和显示α连续谱；

对该α能谱测量仪还采用如下方式进行稳谱：

测量开始前，选定用于稳谱的参考峰位及峰的上下边界参数，将上述参数输入笔记本电脑(8)中；在测量过程中，通过笔记本电脑(8)在线控制每隔几秒对上述峰位检测一次，如峰位道址漂移，则通过笔记本电脑(8)在线控制自动调节主放大器(6)的增益，直至回到原来的峰位为止；

在α能谱测量仪每次开机时进行零点校正，即将固定能量的单峰α源的峰位稳定在一个固定道址，通过笔记本电脑(8)控制或零点调节电位器调节主放大器(6)的增益调整零点。

2.根据权利要求1所述的氡析出率和氡浓度现场多道α能谱测量仪，其特征在于：在该α能谱测量仪机箱内左右或前后两侧分别装有风扇，在多道分析器(7)的主芯片上装有散热片和散热风扇。

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