CN102661960B - 基于时间谱分析的220Rn测量方法及装置 - Google Patents
基于时间谱分析的220Rn测量方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于时间谱分析的220Rn测量方法及装置，它是利用氡同位素的衰变时间特性，通过对核脉冲时间构建符合-延迟时间谱，将220Rn-216Po符合从本底和其他辐射的偶然符合中从区分出来，达到测量220Rn浓度的目的。上述方法采用的基于时间谱分析的220Rn测量装置由微处理器、脉冲整形器，小键盘，LED显示单元，通信接口和电源组成；脉冲整形器通过电缆与微处理器连接，小键盘通过电缆与微处理器连接，LED显示单元通过电缆与微处理器连接，通信接口通过电缆与微处理器连接，电源通过电缆与微处理器连接。
Description
技术领域
本发明设计涉及一种220Rn测量方法及装置，特别是一种基于时间谱分析的220Rn测量方法及装置。
背景技术
氡是人类所受到天然辐射的主要来源之一，近年来发现过去一直忽视的220Rn（钍射气）对人类的照射量比过去估计的要高许多；同时我国土壤中天然放射性核素232Th含量是世界平均值的1.6倍，这使得测量和调查环境中的220Rn成为近年来国内外辐射防护的一个新热点。评价220Rn及其子体所致公众的辐射剂量时，准确测量220Rn浓度是关键。由于220Rn的半衰期很短，现有的测量技术和刻度方法上还不够完善。尤其是在222Rn/220Rn混合情况下，222Rn、220Rn之间相互干扰引起222Rn/220Rn测量误差的问题还没有完全解决。虽然市面上有一些商用测氡仪(如美国Durridge公司的RAD-7和德国SARAD公司的RTM2100等)采用静电采集和α能谱分辨技术，能实现222Rn、220Rn气体的甄别测量，但是大部分仪器测量中要么受干燥剂状态影响，要么受外界环境湿度影响，使得测量效率与子体状态和环境有关，很难用于220Rn的准确测量。同时，传统的氡测量仪多数含有进行复杂的波形处理过程等的硬件设备，仪器小型化和智能化方面存在不足，不利于携带和实地测量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种基于时间谱分析的220Rn测量方法及装置。
本发明的技术方案是：一种基于时间谱分析的220Rn测量方法，它是利用氡同位素的衰变时间特性，通过对核脉冲时间构建符合-延迟时间谱，将220Rn-216Po符合从本底和其他辐射的偶然符合中区分出来，达到测量220Rn浓度的目的，其具体测量方法如下：
A、构建时间谱：对记录的核脉冲时间列表构建一个时间谱，比较每个脉冲时间之后3s时间间隔里（20倍216Po半衰期）220Rn和216Po的α脉冲的时间分布。将第一个脉冲时间作为开始时间，之后每个脉冲的时间间隔与3s比较，如果小于3s则被认为是一次符合事件，直到时间间隔大于3s；然后第二个脉冲时间被用作下个开始时间，也与3s比较。以此类推，利用时间列表中每个脉冲时间作为开始时间，重复上述的过程直到将整个核脉冲时间列表处理完成。
B、将得到的数据绘制在图表中，得到时间谱图，在时间谱图中，x-轴代表延迟时间间隔，延迟时间间隔为0-3s，y-轴代表符合计数，将实验数据拟合得到一条Aexp（-λt）+B曲线，在表达式Aexp（-λt）+B中，A代表一个与220Rn浓度相关的系数， B代表本底和随机符合的系数，λ代表216Po的衰变系数，综合以上表达式，可以得到抽样时间内总的220Rn-216Po符合计数Nc，而220Rn-216Po符合计数又通过刻度得到的转换系数F，利用表达式C=F*Nc，计算得到220Rn浓度。
本发明还提供了一种基于时间谱分析的220Rn测量装置，由微处理器、脉冲整形器，小键盘， LED显示单元，通信接口和电源组成。脉冲整形器通过电缆与微处理器连接，小键盘通过电缆与微处理器连接， LED显示单元通过电缆与微处理器连接，通信接口通过电缆与微处理器连接，电源通过电缆与微处理器连接。
所述的微处理器内含计数器/定时器、RAM存储器和EPROM存储器，计数器/定时器负责精确记录核脉冲到达的时间，RAM存储器储存记录到的核脉冲时间信号，EPROM存储器储存用于对核脉冲时间信号进行分析的时间谱分析算法程序。
脉冲整形器用于对探测器得到的核脉冲信号进行放大整形处理，小键盘用于设置输入参数，LED显示单元用于显示数据和测量结果，通信接口用于测量装置与外部设备的连接，电源用于为测量装置供电。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、本发明提供的基于时间谱分析的220Rn测量方法利用了氡同位素的衰变时间特性，可在氡混合场及高本底情况下排除干扰辐射，有效分辨和测量220Rn，提高测量效率。
2、本发明提供的基于时间谱分析的220Rn测量装置以嵌入式系统为平台，通过以软件代替硬件，实现仪器的小型化、数字化，便于野外作业和降低成本，在氡同位素测量和刻度领域可以推广。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明提供的基于时间谱分析的220Rn测量装置结构示意图；
附图2为时间谱例图。
具体实施方式
一种基于时间谱分析的220Rn测量方法，它是利用氡同位素的衰变时间特性，通过对核脉冲时间构建符合-延迟时间谱，将220Rn-216Po符合从本底和其他辐射的偶然符合中区分出来，达到测量220Rn浓度的目的，其具体测量方法如下：
A、构建时间谱：对记录的核脉冲时间列表构建一个时间谱，比较每个脉冲时间之后3s时间间隔里（20倍216Po半衰期）220Rn和216Po的α脉冲的时间分布。将第一个脉冲时间作为开始时间，之后每个脉冲的时间间隔与3s比较，如果小于3s则被认为是一次符合事件，直到时间间隔大于3s；然后第二个脉冲时间被用作下个开始时间，也与3s比较。以此类推，利用时间列表中每个脉冲时间作为开始时间，重复上述的过程直到将整个核脉冲时间列表处理完成。
B、将得到的数据绘制在图表中，得到时间谱图，在时间谱图中，x-轴代表延迟时间间隔，延迟时间间隔为0-3s，y-轴代表符合计数，将实验数据拟合得到一条Aexp（-λt）+B曲线，在表达式Aexp（-λt）+B中，A代表一个与220Rn浓度相关的系数， B代表本底和随机符合的系数，λ代表216Po的衰变系数，综合以上表达式，可以得到抽样时间内总的220Rn-216Po符合计数Nc，而220Rn-216Po符合计数又通过刻度得到的转换系数F，利用表达式C=F*Nc，计算得到220Rn浓度。
本发明还提供了一种基于时间谱分析的220Rn测量装置，由微处理器2、脉冲整形器1，小键盘3， LED显示单元4，通信接口5和电源6组成。脉冲整形器1通过电缆1-2与微处理器2连接，小键盘3通过电缆3-2与微处理器2连接， LED显示单元4通过电缆4-2与微处理器2连接，通信接口5通过电缆5-2与微处理器2连接，电源6通过电缆6-2与微处理器2连接。
所述的微处理器2内含计数器/定时器2-1、RAM存储器2-2和EPROM存储器2-3，计数器/定时器2-1负责精确记录核脉冲到达的时间，RAM存储器2-2储存记录到的核脉冲时间信号，EPROM存储器2-3储存用于对核脉冲时间信号进行分析的时间谱分析算法程序。
脉冲整形器1用于对探测器得到的核脉冲信号进行放大整形处理，小键盘3用于设置输入参数，LED显示单元4用于显示数据和测量结果，通信接口5用于测量装置与外部设备的连接，电源6用于为测量装置供电。
使用时，核探测器测量得到的α脉冲信号通过电缆进入脉冲整形器1，从脉冲整形器1出来的信号用电缆1-2连接到微处理器2，微处理器2中的计数器/定时器2-1精确记录脉冲到达的时间，RAM存储器2-2储存脉冲到达时间的信号，小键盘3通过电缆3-2对测量参数进行设置，然后EPROM存储器2-3中储存的时间谱分析算法程序将对RAM存储器2-2里储存的脉冲时间信号进行分析，之后LED显示单元4通过电缆4-2显示得到的220Rn测量结果。为了进一步分析测量数据，微处理器2通过电缆5-2与通信接口5连接，通过通信接口5将数据传输到电脑中处理，电源6通过电缆6-2为测量装置提供电源。
Claims (1)
1.一种基于时间谱分析的220Rn测量方法，其特征是：它是利用氡同位素的衰变时间特性，通过对核脉冲时间构建符合-延迟时间谱，将220Rn-216Po符合从本底和其他辐射的偶然符合中区分出来，达到测量220Rn浓度的目的，其具体测量方法如下：
A、构建时间谱：对记录的核脉冲时间列表构建一个时间谱，比较每个脉冲时间之后3s时间间隔里220Rn和216Po的α脉冲的时间分布，将第一个脉冲时间作为开始时间，之后每个脉冲的时间间隔与3s比较，如果小于3s则被认为是一次符合事件，直到时间间隔大于3s；然后第二个脉冲时间被用作下个开始时间，也与3s比较，以此类推，利用时间列表中每个脉冲时间作为开始时间，重复上述的过程直到将整个核脉冲时间列表处理完成；
B、将得到的数据绘制在图表中，得到时间谱图，在时间谱图中，x-轴代表延迟时间间隔，延迟时间间隔为0-3s，y-轴代表符合计数，将实验数据拟合得到一条Aexp（-λt）+B曲线，在表达式Aexp（-λt）+B中，A代表一个与220Rn浓度相关的系数， B代表本底和随机符合的系数，λ代表216Po的衰变系数，综合以上表达式，可以得到抽样时间内总的220Rn-216Po符合计数Nc，而220Rn-216Po符合计数又通过刻度得到的转换系数F，利用表达式C=F*Nc，计算得到220Rn浓度；
上述方法采用的测量装置由微处理器、脉冲整形器，小键盘， LED显示单元，通信接口和电源组成；脉冲整形器通过电缆与微处理器连接，小键盘通过电缆与微处理器连接， LED显示单元通过电缆与微处理器连接，通信接口通过电缆与微处理器连接，电源通过电缆与微处理器连接；
所述的微处理器内含计数器/定时器、RAM存储器和EPROM存储器，计数器/定时器负责精确记录核脉冲到达的时间，RAM存储器储存记录到的核脉冲时间信号，EPROM存储器储存用于对核脉冲时间信号进行分析的时间谱分析算法程序；
脉冲整形器用于对探测器得到的核脉冲信号进行放大整形处理，小键盘用于设置输入参数，LED显示单元用于显示数据和测量结果，通信接口用于测量装置与外部设备的连接，电源用于为测量装置供电。
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