CN103558625B - 利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法，启动泵，220Rn室内的空气通过流量计、调节阀，通过过滤器滤去子体后进入低压单闪烁室，再通过真空表和泵回到220Rn室。调节调节阀，降低闪烁室内气压，使得低压单闪烁室在低压下对222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有相同的探测效率。由低压单闪烁室测量装置对低压单闪烁室进行计数测量。得到在第n个测量周期测量得到的计数N（n），根据就可以计算得到低压单闪烁室内第n个测量周期220Rn的浓度，再根据就可以反推得到第n个测量周期220Rn室内的220Rn浓度。

Description

利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法。
背景技术
环境中的222Rn是人类所受天然辐射的主要来源，近年来，对环境220Rn水平调查的兴趣呈明显上升趋势，调查发现有些环境中220Rn浓度较高，而我国土壤中232Th的含量与世界均值比较明显偏高。220Rn由于其半衰期只有55.6秒，其测量具有特殊性，虽然可以利用闪烁室测量220Rn的浓度，但是由于长寿命子体在闪烁室内的积累，难以用于连续测量220Rn的浓度。
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利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法。
本发明的技术方案是：一种利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法，其具体操作步骤如下：
启动泵，220Rn室内的空气通过流量计、调节阀，通过过滤器滤去子体后进入低压单闪烁室，再通过真空表和泵回到220Rn室。
假设低压单闪烁室内任意一点到涂敷有硫化锌的表面最大距离为L，222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有不同的能量，相应的射程也不同，其中222Rn衰变放出的α粒子能量最小，射程也最小。通过调节阀调节低压单闪烁室内的气压，使得222Rn衰变放出的α粒子在该气压下射程大于L，这样使得低压单闪烁室在低压下对222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有相同的探测效率，该气压阈值为P1，用来表示探测效率，平均一次α衰变，可以测量到个计数。
调节调节阀，使得闪烁室的气压为P2，P2低于P1。由于低压单闪烁室在一个大气压下的体积较大，泵的流率不太高，216Po的半衰期非常短只有0.15秒，这样可以认为220Rn及其子体216Po在低压单闪烁室内处于放射性平衡状态。
设220Rn室内的220Rn浓度为C(t)，从220Rn室到低压单闪烁室的平均延迟时间为t1，低压单闪烁室内的平均220Rn浓度CTn为：
(1)
式中，为220Rn的衰变常数；P0是大气压力。
由于216Po及其子体并不能完全随气流带走，一部分附壁，导致在长时间连续测量时的积累效应，216Po的子体212Bi和212Po也会通过α衰变释放高能α粒子使得低压单闪烁室产生额外的计数。由于216Po半衰期非常短，其附壁对后面测量周期的影响主要通过212Pb的积累及衰变产生212Bi和212Po，从而对后面周期的测量造成影响。
假设附壁驻留在低压单闪烁室中的212Pb的浓度为：
（2）
式中为表示单位时间212Pb附壁的比例系数。同时，在气流的作用下又有少量附壁的212Pb被带出低压单闪烁室，表示单位时间212Pb的携带系数。是212Pb的衰变常数。
测量周期为T，在每个测量周期认为220Rn浓度是不变的，跟据式（2）能得到第n个测量周期的212Pb的浓度为：
(3)
解得：
(4)
212Pb衰变成212Bi后，在气流的作用下，又有少量的212Bi被带出低压单闪烁室，表示单位时间212Bi的携带系数，用λ Bi 表示212Bi的衰变常数。再根据放射性衰变规律可知，驻留在低压单闪烁室中的212Bi的浓度为：
（5）
将式（4）代入式（5）：
（6）
式（6）可以简写为：
（7）
（8）
（9）
（10）
从式（7）解得：
（11）
实际上，212Po的半衰期非常短，可以将212Po通过α衰变释放高能α粒子的计数归结于212Bi。,,能通过实验得到。
那么在第n个测量周期测量得到的计数N（n）为：
(12)
V为低压单闪烁室的体积。
根据式（12）就可以得到低压单闪烁室内第n个测量周期220Rn的浓度，再根据式（1）就可以反推得到第n个测量周期220Rn室内的220Rn浓度。
利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法采用的装置由220Rn室、泵、真空表、低压单闪烁室、过滤器、调节阀、流量计及低压单闪烁室测量装置组成，220Rn室通过管道依次与泵、真空表、低压单闪烁室、过滤器、调节阀、流量计连接组成一个回路，由低压单闪烁室测量装置对低压单闪烁室进行计数测量。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明提供的连续定值方法测量方案简单，计算方法简单，可以通过低压单闪烁室对220Rn室内的浓度连续定值。
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为利用低压闪烁室对220Rn室浓度连续定值的装置示意图。
具体实施方式
一种利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法，其具体操作步骤如下：
启动泵2，220Rn室1内的空气通过流量计7、调节阀6，通过过滤器5滤去子体后进入低压单闪烁室4，再通过真空表3和泵2回到220Rn室1。
假设低压单闪烁室4内任意一点到涂敷有硫化锌的表面最大距离为L，222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有不同的能量，相应的射程也不同，其中222Rn衰变放出的α粒子能量最小，射程也最小。通过调节阀6调节低压单闪烁室4内的气压，使得222Rn衰变放出的α粒子在该气压下射程大于L，这样使得低压单闪烁室4在低压下对222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有相同的探测效率，该气压阈值为P1，用来表示探测效率，平均一次α衰变，可以测量到个计数。
调节调节阀6，使得闪烁室的气压为P2，P2低于P1。由于低压单闪烁室4在一个大气压下的体积较大，泵2的流率不太高，216Po的半衰期非常短只有0.15秒，这样可以认为220Rn及其子体216Po在低压单闪烁室4内处于放射性平衡状态。
设220Rn室1内的220Rn浓度为C(t)，从220Rn室1到低压单闪烁室4的平均延迟时间为t1，低压单闪烁室4内的平均220Rn浓度CTn为：
(1)
式中，为220Rn的衰变常数；P0是大气压力。
由于216Po及其子体并不能完全随气流带走，一部分附壁，导致在长时间连续测量时的积累效应，216Po的子体212Bi和212Po也会通过α衰变释放高能α粒子使得低压单闪烁室4产生额外的计数。由于216Po半衰期非常短，其附壁对后面测量周期的影响主要通过212Pb的积累及衰变产生212Bi和212Po，从而对后面周期的测量造成影响。
假设附壁驻留在低压单闪烁室4中的212Pb的浓度为：
（2）
式中为表示单位时间212Pb附壁的比例系数。同时，在气流的作用下又有少量附壁的212Pb被带出低压单闪烁室4，表示单位时间212Pb的携带系数。是212Pb的衰变常数。
测量周期为T，在每个测量周期认为220Rn浓度是不变的，跟据式（2）能得到第n个测量周期的212Pb的浓度为：
(3)
解得：
(4)
212Pb衰变成212Bi后，在气流的作用下，又有少量的212Bi被带出低压单闪烁室4，表示单位时间212Bi的携带系数，用λ Bi 表示212Bi的衰变常数。再根据放射性衰变规律可知，驻留在低压单闪烁室4中的212Bi的浓度为：
(5)
将式（4）代入式（5）：
（6）
式（6）可以简写为：
（7）
（8）
（9）
（10）
从式（7）解得：
（11）
实际上，212Po的半衰期非常短，可以将212Po通过α衰变释放高能α粒子的计数归结于212Bi。,,能通过实验得到。
那么在第n个测量周期测量得到的计数N（n）为：
(12)
V为低压单闪烁室4的体积。
根据式（12）就可以得到低压单闪烁室4内第n个测量周期220Rn的浓度，再根据式（1）就可以反推得到第n个测量周期220Rn室1内的220Rn浓度。
利用低压单闪烁室4对220Rn室1浓度连续定值的方法采用的装置由220Rn室1、泵2、真空表3、低压单闪烁室4、过滤器5、调节阀6、流量计7及低压单闪烁室测量装置8组成，220Rn室1通过管道依次与泵2、真空表3、低压单闪烁室4、过滤器5、调节阀6、流量计7连接组成一个回路，由低压单闪烁室测量装置8对低压单闪烁室4进行计数测量。

Claims (2)

1.一种利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法，其特征是：其具体操作步骤如下：
启动泵，220Rn室内的空气通过流量计、调节阀，通过过滤器滤去子体后进入低压单闪烁室，再通过真空表和泵回到220Rn室；
假设低压单闪烁室内任意一点到涂敷有硫化锌的表面最大距离为L，222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有不同的能量，相应的射程也不同，其中222Rn衰变放出的α粒子能量最小，射程也最小；通过调节阀调节低压单闪烁室内的气压，使得222Rn衰变放出的α粒子在该气压下射程大于L，这样使得低压单闪烁室在低压下对222Rn、220Rn及其子体衰变放出的α粒子具有相同的探测效率，该气压阈值为P1，用来表示探测效率，平均一次α衰变，能测量到个计数；
调节调节阀，使得闪烁室的气压为P2，P2低于P1；由于低压单闪烁室在一个大气压下的体积较大，泵的流率不太高，216Po的半衰期非常短只有0.15秒，这样能认为220Rn及其子体216Po在低压单闪烁室内处于放射性平衡状态；
设220Rn室内的220Rn浓度为C(t)，从220Rn室到低压单闪烁室的平均延迟时间为t1，低压单闪烁室内的平均220Rn浓度CTn为：
(1)
式中，为220Rn的衰变常数；P0是大气压力；
由于216Po及其子体并不能完全随气流带走，一部分附壁，导致在长时间连续测量时的积累效应，216Po的子体212Bi和212Po也会通过α衰变释放高能α粒子使得低压单闪烁室产生额外的计数；由于216Po半衰期非常短，其附壁对后面测量周期的影响主要通过212Pb的积累及衰变产生212Bi和212Po，从而对后面周期的测量造成影响；
假设附壁驻留在低压单闪烁室中的212Pb的浓度为：
（2）
式中为表示单位时间212Pb附壁的比例系数；同时，在气流的作用下又有少量附壁的212Pb被带出低压单闪烁室，表示单位时间212Pb的携带系数，是212Pb的衰变常数；
测量周期为T，在每个测量周期认为220Rn浓度是不变的，跟据式（2）能得到第n个测量周期的212Pb的浓度为：
(3)
解得：
(4)
212Pb衰变成212Bi后，在气流的作用下，又有少量的212Bi被带出低压单闪烁室，表示单位时间212Bi的携带系数，用λ Bi表示212Bi的衰变常数；再根据放射性衰变规律知道，驻留在低压单闪烁室中的212Bi的浓度为：
（5）
将式（4）代入式（5）：
（6）
式（6）能简写为：
(7）
（8）
（9）
（10）
从式（7）解得：
（11）
实际上，212Po的半衰期非常短，能将212Po通过α衰变释放高能α粒子的计数归结于212Bi；,,能通过实验得到；
那么在第n个测量周期测量得到的计数N（n）为：
(12)
V为低压单闪烁室的体积；
根据式（12）就能得到低压单闪烁室内第n个测量周期220Rn的浓度，再根据式（1）就能反推得到第n个测量周期220Rn室内的220Rn浓度。
2.根据权利要求1所述的一种利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法，其特征是：其装置由220Rn室、泵、真空表、低压单闪烁室、过滤器、调节阀、流量计及低压单闪烁室测量装置组成，220Rn室通过管道依次与泵、真空表、低压单闪烁室、过滤器、调节阀、流量计连接组成一个回路，由低压单闪烁室测量装置对低压单闪烁室进行计数测量。
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