CN102043162B - 一种高效测氡的活性炭盒 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境检测技术领域，具体涉及一种高效测氡的活性炭盒及其测氡方法。本发明公开了一种高效测氡的活性炭盒，其特征在于其由顶盖、凹槽状容器和底盖组成；所述凹槽状容器由容器外壁和内凹结构组成，二者顶端成一整体，具有内空腔和纵截面为凹形的夹层空腔，所述夹层空腔内填充有活性炭层；所述内凹结构的侧壁和底壁上具有与所述夹层空腔贯通的通气结构，所述通气结构的空隙大小小于活性炭的粒径大小。本发明所述活性炭盒结构简单，使用方便，缩短监测周期30～40％、提高准确度200％～300％，提高了现有活性炭盒法的适用性。
Description
技术领域
本发明属于环境检测技术领域，具体涉及一种高效测氡的活性炭盒。
背景技术
氡是一种危害较大的天然放射性气体，氡及其一系列子代都有放射性，发射出α粒子。长期吸入氡会危害支气管和肺部，导致肺癌等疾病。氡致肺癌的例子在国内外都有大量报道，而且全世界人群接受的天然本底辐射剂量一半以上来自氡。因此，国际辐射防护委员会(ICRP)对于氡的防护特别重视，发表了许多出版物，为各国对氡制定防护标准提供了重要依据。
对于氡的监测，国内外几乎采用的是相同的技术。目前采用的取样方法有瞬时、连续和累积等三种。但每一种方法所适用的浓度水平、精确度的要求和采样环境不同。瞬时法采样虽可及时测量获得氡浓度的结果，但不便于大面积多点的监测，同时，采样结果受采样时的局部空气扰动影响较大，也难以准确地估计氡平均浓度；连续监测技术是理想的实时测量方法，但设备昂贵、复杂，维护困难，不适于大规模多点的调查；累积法采样使用较简单的采样器和探测器，而且简便易行，可以长时间的累积测量，测定氡浓度的平均结果，并有利于估算工作人员受照剂量，也便于大面积多点的监测。目前国内外已开发了多种累积式测氡技术，如塑料袋法、固体径迹蚀刻法、使用热释光探测器的被动式环境监测仪法和活性炭盒法等。其中，活性炭盒法由于其灵敏、快速、便于短时间布放和回收，以及活性炭可以重复使用许多次，方法优良而成本低廉。同时，活性炭盒法是被动式采样，能测量出采样期间内平均氡浓度。美国对于其40多个州的氡调查中采用的最多的就是活性炭监测方法。活性盒监测氡的技术是国家推荐的标准方法。
活性炭盒的结构与大小，不同单位根据测量设备的情况，可以自己设计制造，但现在国内外采用的活性炭盒均为圆柱形设计(如中国计量科学研究院、北京核仪器厂等生产的)，在采样布放时，炭的吸附面朝上，所以顶层的活性炭吸附空气中的氡及其子体较多，而用探头进行测量时，测量的是其吸附较少的底部，导致测量效率较低。此外，对于炭床内活性炭的厚度为多少才 能使测量效率最大，也没有深入研究。而活性炭盒的圆柱形几何形状导致测量计数较低，也大大降低了其测量效率和稳定性。因此，研制结构更科学、效率更高、使监测结果更准确的活性盒和检测技术，对提高氡的监测技术，更好地完成相关工作有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构更科学、效率更高、使监测结果更准确的活性盒和检测技术，以提高氡的监测的准确率和可靠性。
为此，本发明公开了一种高效测氡的活性炭盒，其特征在于其由顶盖、凹槽状容器和底盖组成；所述凹槽状容器由容器外壁和内凹结构组成，二者顶端成一整体，具有内空腔和纵截面为凹形的夹层空腔，所述夹层空腔内填充有活性炭层；所述内凹结构的侧壁和底壁上具有与所述夹层空腔贯通的通气结构，所述通气结构的空隙大小小于活性炭的粒径大小。
在一实施例中，所述活性炭盒为圆柱形；
在一实施例中，所述凹槽状容器由圆凹槽状镂空网和无底圆筒组成，二者顶端成一整体；
在一实施例中，所述通气结构为圆孔，孔径大小为1～30目；
在一些实施例中，所述夹层空腔的侧空腔内活性炭层宽度为5～50mm，最优为15mm；
在一些实施例中，所述夹层空腔的底腔内活性炭层宽度为5～50mm，最优为25mm；
在一些实施例中，所述内空腔与探测器探头呈高贴合度，以保证检测的准确性；
在一些实施例中，所述容器外壁具有与所述夹层空腔贯通的通气结构，所述通气结构的空隙大小小于活性炭的粒径大小。
本发明所述活性炭盒结构简单，使用方便，缩短监测周期30％～40％、提高准确度200％～300％，提高了现有活性炭盒法的适用性。
附图说明
图1为本发明一优选实施例部件结构示意图；
图2为本发明一优选实施例分解结构示意图；
图3为本发明一优选实施例的结构示意图；
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。
实施例1.一种高效测氡的活性炭盒
如图1-3所示，一种高效测氡的活性炭盒，为圆柱形，由上至下分凹槽状顶盖1、凹槽状镂空网2、无底外壁圆筒3、底盖4四个部分组成，无底外壁圆筒3与凹槽状镂空网2相固定，组成一个整体，形成一内空腔和一纵截面为凹形的夹层空腔，所述夹层空腔内填充有活性炭层；凹槽状镂空网2四周内壁和底壁都布满筛孔，筛孔与所述夹层空腔贯通，所述通气结构的空隙大小小于活性炭的粒径大小。所述筛孔便于炭盒布放时吸附氡子体，以保证活性炭层吸附的均匀度，从而保证检测结果的准确性和稳定性。
底盖4，圆形有边，填装活性炭时将其打开，把活性炭装在凹槽状镂空网2、无底外壁圆筒3的空腔中，装好后盖好底盖，密封；凹槽状顶盖1在炭盒测量时盖上，布放在空气中吸附氡子体时取走。
使用方法：布放时，将凹槽状顶盖1取走；检测时，将凹槽状顶盖1盖上，将探测器探头至于内空腔内进行测量，获得氡含量。
实施例2.活性炭盒几何形状和炭层厚度实验
所用仪器设备：2007型标准NaI探测器(CANBERRA公司)，Inspector多道γ谱仪(CANBERRA公司)，N-G275型铅室(湖南省长沙县牌楼仪器厂)
(1)多道γ谱仪的探头效率分布规律实验：
利用点源和泡沫板使源距离NaI探头表面不同高度(5～25mm)进行测量，NaI探头上设置固定的测量位置(正面和侧面)。
实验用133Ba和137Cs点源在不同高度分别测量(0mm、7mm、14mm和21mm)，NaI探头正面布1、2、3、4点，侧面布5、6、7、8、9、10点，标准源测量间隔为12mm。
表1.Ba源不同高度纵向比较
表1中：系列1-10代表NaI探头上不同的测量点位，1-4代表Ba源不同的测量高度(0mm、7mm、14mm和21mm)，表中数据为相同测量时间的该空间点位累计测量值(214kev、295kev、352kev、609kev的采谱数据之和)。
表2.Ba源不同位置横向比较
表2中：系列1-4代表在NaI探头上不同的测量高度(0mm、7mm、14mm 和21mm)，1-10为不同的测量点位，表中数据为相同测量时间的该空间点位累计测量值(214kev、295kev、352kev、609kev的采谱数据之和)。
表3.Cs源不同位置横向比较
表中：系列1-4代表在NaI探头上不同的测量高度(0mm、7mm、14mm和21mm)，1-10为不同的测量点位，表中数据为相同测量时间的该空间点位累计测量值(214kev、295kev、352kev、609kev的采谱数据之和)。
表4.Cs源不同高度纵向比较
表中：系列1-7代表NaI探头上不同的测量点位，1-4代表Cs源不同的测量高度(0mm、7mm、14mm和21mm)，表中数据为相同测量时间的该空间点位累计测量值(214kev、295kev、352kev、609kev的采谱数据之和)
通过多次不同空间高度和点位的测量，得到探测器NaI探头的效率分布规律，即：圆柱形探头的中心点效率最高，向外围递减，纵深方向30mm左右效率最高，向上下两侧递减，上端至拐点最小。
(2)炭层厚度实验：
利用有机玻璃小氡室和大理石板材，可得到不同浓度的氡环境，用于布放炭盒。通过在低、中、高浓度的氡室中测量不同厚度、不同形状的炭盒，并测量点源在不同高度和点位的效率分布，进行测算比较，最终得出炭盒的正面、侧面活性炭层厚度。
按表5准备炭盒，标准炭盒(中国计量科学研究院制)、新型炭盒按实施例1准备，在小氡室布放10块大理石，氡及其子体浓度达到平衡后测量结果：
表5炭盒描述
表6炭盒称重
表7氡浓度推算
表8.1、2、3号炭盒正反两面的采谱数据
表8中谱号1、2、3代表炭盒正面，1b、2b、3b代表炭盒反面。
由上述的采谱测量数据可知，当炭层处于恰当厚度时，测量效率高，且正反两面的采谱数据接近；当炭层过薄时，测量效率降低；当炭层过厚时，正反两面的测量值出现较大差异，不利于布放测量，且炭盒体积增大不便于携带。
如上述所示，通过在不同氡浓度下测量各种形状、厚度、材质的自制炭盒的采谱数据，可最终确定炭盒的炭层厚度。实验通过在低、中、高浓度的氡室中测量不同厚度、不同形状的炭盒，并测量点源在空间0mm、7mm、14mm和21mm高度上的效率分布，进行测算比较，最终确定炭盒的正面和侧面炭层厚度分别为25mm和15mm。
实施例3.测氡实验
原有炭盒(中国计量科学研究院制)、新型炭盒来源于实施例1(活性炭层的正面和侧面炭层厚度分别为25mm和15mm)
所用仪器设备：2007型标准NaI探测器(CANBERRA公司)，Inspector多道γ谱仪(CANBERRA公司)，N-G275型铅室(湖南省长沙县牌楼仪器厂)
实验步骤同实施例2所述，结果如下表
本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。上文提及的每篇参考文献皆全文列入本文作为参考。
Claims (5)
1.一种高效测氡的活性炭盒，其特征在于其由顶盖、凹槽状容器和底盖组成；所述凹槽状容器由容器外壁和内凹结构组成，二者顶端成一整体，具有内空腔和纵截面为凹形的夹层空腔，所述夹层空腔内填充有活性炭层；所述内凹结构的侧壁和底壁上具有与所述夹层空腔贯通的通气结构，所述通气结构的空隙大小小于活性炭的粒径大小；所述凹槽状容器由圆凹槽状镂空网和无底圆筒组成，二者顶端成一整体；所述夹层空腔的侧空腔内活性炭层厚度为15mm，所述夹层空腔的底腔内活性炭层厚度为25mm。
2.根据权利要求1所述的活性炭盒，其特征在于所述活性炭盒为圆柱形。
3.根据权利要求1所述的活性炭盒，其特征在于所述通气结构为圆孔 ，孔径大小为1～30目。
4.根据权利要求1所述的活性炭盒，其特征在于所述内空腔与探测器探头呈高贴合度。
5.根据权利要求1所述的活性炭盒，其特征在于所述容器外壁具有与所述夹层空腔贯通的通气结构，所述通气结构的空隙大小小于活性炭的粒径大小。
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