CN102680998A - 低活度氡同位素数字符合分辨测量方法及装置 - Google Patents

低活度氡同位素数字符合分辨测量方法及装置 Download PDF

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周剑良
赖伟
杨彬
赵健
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Abstract

一种低活度氡同位素数字符合分辨测量方法，它是利用A/D转换器直接将探测器的输出信号进行模数转换，用数字的方法提取数字脉冲序列信息，在低活度条件下，根据氡同位素衰变规律，利用氡同位素222Rn/220Rn/219Rn及其子体衰变的时序关系，通过延迟符合分辨氡同位素。低活度氡同位素数字符合分辨测量装置由样品盒、缓冲容器、过滤器、氡钍分析器、空气采样泵、探头高压及低压电源、放大整形单元和数字符合处理单元组成，样品盒通、缓冲容器、过滤器、氡钍分析器、空气采样泵分别通过导管连接，探头高压及低压电源、电缆与氡钍分析器、放大整形单元、数字符合处理单元分别通过电缆连接。

Description

低活度氡同位素数字符合分辨测量方法及装置
技术领域
本发明涉及一种氡同位素数字符合分辨测量方法和装置，特别是一种适用于低活度的混合辐射场所中快速准确分辨天然氡同位素的方法和装置。
背景技术
氡是地球上无处不在的放射性气体，氡子体是放射性气溶胶，吸入人体产生的辐照可诱发肺癌。UNSCEAR2000年报告在总结调查研究结果的基础上指出，氡及氡子体对人体的危害占天然辐射的50%以上。因此，氡的研究一直是辐射防护和环境保护的热门课题。目前，对219Rn测量方法和仪器相关的报道很少，只是在示踪技术上有相关的报道，在氡同位素同时存在情况下对氡同位素分辨测量，就可以完善和提高氡同位素的计量水平。
对放射性气溶胶在呼吸系统的沉积规律、粒径分布特性的研究、以及氡各同位素的计量建标和应用等方面，都有对222Rn/220Rn/219Rn快速实时分辨要求，符合测量法是很好的解决办法。传统符合计数设备成本高，维护和操作也很繁琐，随着核能核技术发展需求日益迫切及符合测量方法的广泛应用，传统模拟符合测量的局限性越来越明显，其在抗干扰，可视化，测量再现，信息共享，易操作性，系统升级等方面明显不足，对符合技术本身提出了小型化、智能化的更新换代要求。
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低活度氡同位素数字符合分辨测量方法和装置，实现分辨测量低活度条件下混合场中氡同位素的目的。
本发明的技术方案是：一种低活度氡同位素数字符合分辨测量方法，它是利用A/D转换器直接将探测器的输出信号进行模数转换，用数字的方法提取数字脉冲序列信息，在低活度条件下，根据氡同位素衰变规律，利用氡同位素222Rn/220Rn/219Rn及其子体衰变的时序关系，通过延迟符合分辨氡同位素。
数字符合分辨测量低活度氡同位素的方法有3个计数通道：a通道为延迟符合前总脉冲计数，b通道为延迟符合测量后220Rn脉冲计数，c通道为延迟符合测量后219Rn脉冲计数，各符合通道的符合时间记为Tg，一个220Rn或219Rn发生衰变后产生子体216Po或215Po，并放出一个α粒子，代表该α粒子的脉冲首先进入延迟模块，经延迟Td时间后进入符合模块，子体216Po或215Po在很短的时间内发生衰变并放出α粒子，如果钋衰变产生的脉冲在Td到Td+Tg时间内到达符合电路，那么该脉冲将被记录。
根据氡同位素衰变规律，c通道延迟时间Td219=0.15ms，目的是使整个系统稳定，c通道符合时间Tg219=5.6ms(大约4倍215Po半衰期)，以保证215Po衰变产生的脉冲都被记录，由于216Po半衰期为150ms，可认为在这段时间内216Po未衰变，不会影响c通道计数。同样，b通道延迟时间Td220=10ms(大约6倍215Po半衰期)，保证这段时间内215Po已衰变完，不会对b通道计数产生影响，b通道符合时间Tg220=600ms(大约4倍216Po半衰期)，以保证216Po产生的脉冲都被记录。而222Rn及其子体由于半衰期相对较长，不宜采用该方法，而是采用间接测量的方法，从a通道计数中扣除220Rn和219Rn的计数即可得到。
本发明还提供了一种低活度氡同位素数字符合分辨测量装置，它由样品盒、缓冲容器、过滤器、氡钍分析器、空气采样泵、探头高压及低压电源、放大整形单元和数字符合处理单元组成。样品盒通过导管与缓冲容器的入口端连接，缓冲容器的出口端通过导管与过滤器的入口端连接，过滤器的出口端通过导管与内氡钍分析器闪烁室的入口端连接，氡钍分析器的闪烁室的出口端通过导管与空气采样泵的入口端连接，探头高压及低压电源通过电缆与氡钍分析器连接，氡钍分析器的输出通过电缆连接到放大整形单元的输入端，放大整形单元的输出端通过电缆连接到数字符合处理单元。
其中，空气采样泵是用来将氡同位素气体抽入氡钍分析器的闪烁室。缓冲容器的作用是使氡同位素在进入氡钍分析器的闪烁室之前绝大多数已经衰变完，从而减少单位时间闪烁室内氡同位素衰变数。过滤器用于滤除空气中的水气和尘埃。放大整形单元用于将探测器输出信号放大，并成形成方波脉冲。数字符合处理单元用于实现氡同位素的延迟符合测量功能。探头高压及低压电源用于提供氡钍分析器高、低压电源。
使用时，样品盒装入样品，然后接上电源，启动空气采样泵，抽气20～30分钟，这样闪烁室内的氡浓度就将趋于稳定。再后开启数字符合处理单元，进行氡同位素的分辨测量。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、本发明提供的低活度氡同位素数字符合分辨测量方法和装置可以对同一脉冲数据进行多次多种方法的处理，并可以重复测量。
2、本发明提供的低活度氡同位素数字符合分辨测量方法和装置能够同时分辨测量氡混合场的氡同位素。
3、本发明提供的低活度氡同位素数字符合分辨测量方法和装置能够测量低活度下的氡同位素，上限为100cpm(count per minutes)。
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为本发明提供的低活度氡同位素数字符合分辨测量装置结构示意图；
附图2为本发明提供的低活度氡同位素数字符合分辨测量方法原理图；
附图3为氡同位素衰变规律图。
具体实施方式
一种低活度氡同位素数字符合分辨测量方法，它是利用A/D转换器直接将探测器的输出信号进行模数转换，用数字的方法提取数字脉冲序列信息，在低活度条件下，根据氡同位素衰变规律，利用氡同位素222Rn/220Rn/219Rn及其子体衰变的时序关系，通过延迟符合分辨氡同位素。
数字符合分辨测量低活度氡同位素的方法有3个计数通道：a通道为延迟符合前总脉冲计数，b通道为延迟符合测量后220Rn脉冲计数，c通道为延迟符合测量后219Rn脉冲计数，各符合通道的符合时间记为Tg，一个220Rn或219Rn发生衰变后产生子体216Po或215Po，并放出一个α粒子，代表该α粒子的脉冲首先进入延迟模块，经延迟Td时间后进入符合模块，子体216Po或215Po在很短的时间内发生衰变并放出α粒子，如果钋衰变产生的脉冲在Td到Td+Tg时间内到达符合电路，那么该脉冲将被记录。
根据氡同位素衰变规律，c通道延迟时间Td219=0.15ms，目的是使整个系统稳定，c通道符合时间Tg219=5.6ms(大约4倍215Po半衰期)，以保证215Po衰变产生的脉冲都被记录，由于216Po半衰期为150ms，可认为在这段时间内216Po未衰变，不会影响c通道计数。同样，b通道延迟时间Td220=10ms(大约6倍215Po半衰期)，保证这段时间内215Po已衰变完，不会对b通道计数产生影响，b通道符合时间Tg220=600ms(大约4倍216Po半衰期)，以保证216Po产生的脉冲都被记录。而222Rn及其子体由于半衰期相对较长，不宜采用该方法，而是采用间接测量的方法，从a通道计数中扣除220Rn和219Rn的计数即可得到。
本实施例还提供了一种低活度氡同位素数字符合分辨测量装置，它由样品盒1、缓冲容器2、过滤器3、氡钍分析器4、空气采样泵5、探头高压及低压电源6、放大整形单元7和数字符合处理单元8组成。样品盒1通过导管1-2与缓冲容器2的入口端连接，缓冲容器2的出口端通过导管2-3与过滤器3的入口端连接，过滤器3的出口端通过导管3-4与氡钍分析器4的闪烁室的入口端连接，氡钍分析器4的闪烁室的出口端通过导管4-5与空气采样泵5的入口端连接，探头高压及低压电源6通过电缆4-6与氡钍分析器4连接，氡钍分析器4的输出通过电缆4-7连接到放大整形单元7的输入端。放大整形单元7的输出端通过电缆7-8连接到数字符合处理单元8。
其中，空气采样泵5是用来将氡同位素气体抽入氡钍分析器4的闪烁室。缓冲容器2的作用是使氡同位素在进入氡钍分析器4的闪烁室之前绝大多数已经衰变完，从而减少单位时间闪烁室内氡同位素衰变数。过滤器3用于滤除空气中的水气和尘埃。放大整形单元7用于将探测器输出信号放大，并成形成方波脉冲。数字符合处理单元8用于实现氡同位素的延迟符合测量功能。探头高压及低压电源6用于提供氡钍分析器4高、低压电源。
使用时，样品盒1装入样品，然后接上电源，启动空气采样泵5，抽气20～30分钟，这样闪烁室内的氡浓度就将趋于稳定。再后开启数字符合处理单元8，进行氡同位素的分辨测量。

Claims (2)

1.一种低活度氡同位素数字符合分辨测量方法，其特征是：它是利用A/D转换器直接将探测器的输出信号进行模数转换，用数字的方法提取数字脉冲序列信息，在低活度条件下，根据氡同位素衰变规律，利用氡同位素222Rn/220Rn/219Rn及其子体衰变的时序关系，通过延迟符合分辨氡同位素；
数字符合分辨测量低活度氡同位素的方法有3个计数通道：a通道为延迟符合前总脉冲计数，b通道为延迟符合测量后220Rn脉冲计数，c通道为延迟符合测量后219Rn脉冲计数，各符合通道的符合时间记为Tg，一个220Rn或219Rn发生衰变后产生子体216Po或215Po，并放出一个α粒子，代表该α粒子的脉冲首先进入延迟模块，经延迟Td时间后进入符合模块，子体216Po或215Po在很短的时间内发生衰变并放出α粒子，如果钋衰变产生的脉冲在Td到Td+Tg时间内到达符合电路，那么该脉冲将被记录；
根据氡同位素衰变规律，c通道延迟时间Td219=0.15ms，目的是使整个系统稳定，c通道符合时间Tg219=5.6ms，以保证215Po衰变产生的脉冲都被记录，由于216Po半衰期为150ms，可认为在这段时间内216Po未衰变，不会影响c通道计数；同样，b通道延迟时间Td220=10ms，保证这段时间内215Po已衰变完，不会对b通道计数产生影响，b通道符合时间Tg220=600ms，以保证216Po产生的脉冲都被记录；而222Rn及其子体由于半衰期相对较长，采用间接测量的方法，从a通道计数中扣除220Rn和219Rn的计数即可得到。
2.一种低活度氡同位素数字符合分辨测量装置，其特征是：装置由样品盒、缓冲容器、过滤器、氡钍分析器、空气采样泵、探头高压及低压电源、放大整形单元和数字符合处理单元组成；样品盒通过导管与缓冲容器的入口端连接，缓冲容器的出口端通过导管与过滤器的入口端连接，过滤器的出口端通过导管与氡钍分析器闪烁室的入口端连接，氡钍分析器的闪烁室的出口端通过导管与空气采样泵的入口端连接，探头高压及低压电源通过电缆与氡钍分析器连接，氡钍分析器的输出通过电缆连接到放大整形单元的输入端，放大整形单元的输出端通过电缆连接到数字符合处理单元。
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