CN101957328A - 连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装置，它采用抽气泵取样，使含氡的空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器后进入测量室，高压模块在测量室内产生高压，使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场，采用静电法收集氡衰变产生的带正电的218Po粒子实现快速及高灵敏测量；然后利用能谱法实现对218Po产生的6.00MeV的α粒子及214Po产生的7.69MeV的α粒子的甄别，并考虑7.69MeVα粒子对218Po产生的6.00MeV的α粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量残留的218Po对当次测量的影响，得到当次测量周期内由测量室内的氡新衰变而来的218Po所产生的α粒子计数，最后根据α粒子计数与氡浓度的关系即刻度系数确定氡浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装置。
背景技术
氡是导致肺癌的第二大因素，也是国家《室内空气质量标准》中的四个主要控制指标之一。环境中氡污染水平评价、氡的特性研究及地震预报和资源勘测等示踪应用中往往需对氡进行连续可靠的测量。当环境氡浓度起伏较大时，目前已有的氡连续测量方法(或仪器)不能准确地测量其变化规律，即不能同时满足连续、快速和可靠的要求。
发明内容
本发明目的是公开一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装置，该方法通过能谱重叠修正和前一次或前二次测量对当次测量影响消除等方法克服国内外已有的连续测量氡浓度方法(或仪器)不适合环境氡浓度变化较大时的可靠测量的缺点。
本发明的技术方案是：一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法，它采用抽气泵取样，使含氡的空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器后进入测量室，高压模块在测量室内产生高压，使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场。然后采用静电法收集氡衰变产生的带正电的218Po粒子实现快速及高灵敏测量，利用能谱法实现对218Po产生的6.00MeV的α粒子及214Po产生的7.69MeV的α粒子的甄别，并考虑7.69MeVα粒子对218Po产生的6.00MeV的α粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量残留的218Po对当次测量的影响，得到当次测量周期内由测量室内的氡新衰变而来的218Po所产生的α粒子计数，最后根据α粒子计数与氡浓度的关系(即刻度系数)确定氡浓度。
具体测量和修正过程如下：
A、以T为一个测量周期，T的测量周期为10～60min。首先开启抽气泵将含氡的空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器之后，在回路中循环T1分钟后停泵，T1＝2～5min，从而使测量室内的氡浓度与被测环境中氡浓度达到一致；接着一边加高压收集218Po粒子，同时一边开启多道测量系统计数T～T1分钟，分别得到低能区计数N1和高能区计数N2；利用重叠修正得到218Po产生的α粒子计数N3；若非第一次测量时，还需要对前一次或前二次残留的218Po对本次计数的贡献进行修正得到N′3；当测量周期大于15min时由于218Po的半衰期仅3.05min，因此只需对前一次测量的残留进行修正。
B、重叠修正：
高能粒子由于能量的损失在能谱上进入到低能区和低能区粒子混合的现象称作能谱重叠。在谱重叠示意图中C区域面积和D区域面积之比称作重叠因子a。若两能区的净计数分别为N1和N2，重叠修正后则有N3，
N3＝N1-N2*α (1)
上述公式中，重叠因子a通过实验确定。
C、前后周期影响的修正：
由重叠修正得到的N3还需要进一步修正前后周期的影响，前一次或前二次残留的218Po对本次计数的贡献即残留份额f1和f2，则有
N′3＝N3-N‘3，前一次*f1-N′3，前二次*f2 (2)
式中f1和f2可通过实验测定，只有当测量周期小于15min时，前二次修正才有意义，而测量周期大于15min时，(2)式中前两次对当次的影响可忽略。
D、通过在标准氡室中刻度，得到刻度系数K，再由下式可计算得到氡浓度。
CRn＝N‘3*K (3)
不同测量周期下的刻度系数K是经标准氡室刻度得到的。
本发明还提供了一种连续可靠测量空气中氡浓度的装置，该装置由干燥管、高效过滤器、半导体探头、测量室、抽气泵、二次仪表、前置放大器和高压模块组成。干燥管通过管道与高效过滤器连接，高效过滤器的另一端通过管道与测量室连接，高压模块连接测量室的室壁，使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场，半导体探头安装在测量室内，前置放大器的正极与半导体探头连接，前置放大器的输出端与二次仪表连接，抽气泵通过管道与测量室连接。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
利用本发明提供的测量装置，采用静电收集、谱重叠修正、前后测量修正等方法，在氡浓度变化较大的情况下，可实现氡的连续可靠测量。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明提供的测量装置示意图，图中箭头A表示进气，箭头B表示出气；
附图2为谱重叠示意图。
具体实施方式
实施例、一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法，它采用抽气泵5取样，使含氡的空气以一定的流速经干燥管1和高效过滤器2后进入测量室4；高压模块8在测量室4内产生高压，使得测量室4的室壁和半导体探头3之间形成一个方向朝半导体探头3的电场，采用静电法收集氡衰变产生的带正电的218Po粒子实现快速及高灵敏测量；利用能谱法实现对218Po产生的6.00MeV的α粒子及214Po产生的7.69MeV的α粒子的甄别；并考虑7.69MeV α粒子对218Po产生的6.00MeV的α粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量残留的218Po对当次测量的影响，得到当次测量周期内由测量室4内的氡新衰变而来的218Po所产生的α粒子计数；最后根据α粒子计数与氡浓度的关系(既刻度系数)确定氡浓度。
具体测量和修正过程如下：
A、以T为一个测量周期，T的测量周期为10～60min。首先开启抽气泵4将含氡的空气以一定的流速经干燥管1和高效过滤器2之后，在回路中循环T1分钟后停泵，T1＝2～5min，从而使测量室4内的氡浓度与被测环境中氡浓度达到一致；接着一边加高压收集218Po粒子，同时一边开启多道测量系统计数T-T1分钟，分别得到低能区计数N1和高能区计数N2；利用重叠修正得到218Po产生的α粒子计数N3；若非第一次测量时，还需要对前一次或前二次残留的218Po对本次计数的贡献进行修正得到N′3；当测量周期大于15min时由于218Po的半衰期仅3.05min，因此只需对前一次测量的残留进行修正。
B、重叠修正：
高能粒子由于能量的损失在能谱上进入到低能区和低能区粒子混合的现象称作能谱重叠。如图2所示，在谱重叠示意图中C区域面积和D区域面积之比称作重叠因子a。若两能区的净计数分别为N1和N2，重叠修正后则有N3，
N3＝N1-N2*α (1)
上述公式中，重叠因子a通过实验确定。
C、前后周期影响的修正：
由重叠修正得到的N3还需要进一步修正前后周期的影响，前一次或前二次残留的218Po对本次计数的贡献即残留份额f1和f2，则有
N′3＝N3-N‘3，前一次*f1-N′3，前二次*f2 (2)
式中f1和f2通过实验测定，只有当测量周期小于15min时，前二次修正才有意义，而测量周期大于15min时，(2)式中前两次对当次的影响可忽略。
D、通过在标准氡室中刻度，得到刻度系数K，再由下式可计算得到氡浓度。
CRn＝N‘3*K (3)
不同测量周期下的刻度系数K是经标准氡室刻度得到的。
例如在标准氡室中(温度为：16℃；湿度为：50％)通过实验测得其重叠因子a为0.311，并测定周期为30min时其残留份额f1为0.178，刻度系数K为7.31。以30min为周期连续测量某一密闭容器内的氡浓度(氡浓度稳定，参考浓度平均值C0为15975Bq/m3)，测量结果平均为15910.25Bq/m3，与参考值一致性很好，各个结果与参考值的差异均在10％以内。
本发明还提供了一种连续可靠测量空气中氡浓度的装置，该装置由干燥管1、高效过滤器2、半导体探头3、测量室4、抽气泵5、二次仪表6、前置放大器7和高压模块8组成。干燥管1通过管道与高效过滤器2连接，高效过滤器2的另一端通过管道与测量室4连接，高压模块8连接测量室4的室壁，使得测量室4的室壁和半导体探头3之间形成一个方向朝半导体探头3的电场，半导体探头3安装在测量室4内，前置放大器7的正极与半导体探头3连接，前置放大器7的输出端与二次仪表6连接，抽气泵5通过管道与测量室4连接。
Claims (2)
1.一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法，其特征是：它采用抽气泵取样，使含氡的空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器后进入测量室，高压模块在测量室内产生高压，使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场，采用静电法收集氡衰变产生的带正电的218Po粒子实现快速及高灵敏测量；然后利用能谱法实现对218Po产生的6.00MeV的α粒子及214Po产生的7.69MeV的α粒子的甄别，并考虑7.69MeVα粒子对218Po产生的6.00MeV的α粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量残留的218Po对当次测量的影响，得到当次测量周期内由测量室内的氡新衰变而来的218Po所产生的α粒子计数，最后根据α粒子计数与氡浓度的关系即刻度系数确定氡浓度；
具体测量和修正过程如下：
A、以T为一个测量周期，T的测量周期为10～60min；首先开启抽气泵将含氡的空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器之后，在回路中循环T1分钟后停泵，T1＝2～5min，从而使测量室内的氡浓度与被测环境中氡浓度达到一致；接着一边加高压收集218Po粒子，同时一边开启多道测量系统计数T-T1分钟，分别得到低能区计数N1和高能区计数N2；利用重叠修正得到218Po产生的α粒子计数N3；若非第一次测量时，还需要对前一次或前二次残留的218Po对本次计数的贡献进行修正得到N′3；当测量周期大于15min时由于218Po的半衰期仅3.05min，因此只需对前一次测量的残留进行修正；
B、重叠修正：
高能粒子由于能量的损失在能谱上进入到低能区和低能区粒子混合的现象称作能谱重叠，在谱重叠示意图中C区域面积和D区域面积之比称作重叠因子a，若两能区的净计数分别为N1和N2，重叠修正后则有N3，
N3＝N1-N2*α (1)
上述公式中，重叠因子a通过实验确定；
C、前后周期影响的修正：
由重叠修正得到的N3还需要进一步修正前后周期的影响，前一次或前二次残留的218Po对本次计数的贡献即残留份额f1和f2，则有
N′3＝N3-N‘3，前一次*f1-N′3，前二次*f2 (2)
式中f1和f2可通过实验测定，只有当测量周期小于15min时，前二次修正才有意义，而测量周期大于15min时，(2)式中前两次对当次的影响可忽略；
D、通过在标准氡室中刻度，得到刻度系数K，再由下式可计算得到氡浓度：CRn＝N‘3*K (3)。
2.一种连续可靠测量空气中氡浓度的装置，其特征是：它由干燥管、高效过滤器、半导体探头、测量室、抽气泵、二次仪表、前置放大器和高压模块组成；干燥管通过管道与高效过滤器连接，高效过滤器的另一端通过管道与测量室连接，高压模块连接测量室的室壁，使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场，半导体探头安装在测量室内，前置放大器的正极与半导体探头连接，前置放大器的输出端与二次仪表连接，抽气泵通过管道与测量室连接。
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