CN103983999A - 采用静电收集和固体核径迹同步测量 222 Rn、220Rn浓度的装置及方法 - Google Patents

采用静电收集和固体核径迹同步测量 222 Rn、220Rn浓度的装置及方法 Download PDF

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一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置及方法，测量装置由箱体、第三过滤器、第一铝膜片、第一固体核径迹探测器、第一过滤器、第二固体核径迹探测器、第二铝膜片、第二过滤器、高压模块、电池、底板及框形密封圈组成。测量时启动测量装置中的高压模块，在测量装置的第一测量腔的内表面与第一固体核径迹探测器的表面之间、第二测量腔的内表面与第二固体核径迹探测器的表面之间形成高压静电场，然后将测量装置放置在测量环境中测量空气中的222Rn、220Rn的浓度，测量时间为T。测量过程完成后，取下第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器，并对其进行化学蚀刻，通过计算得到环境中222Rn、220Rn的浓度。

Description

采用静电收集和固体核径迹同步测量 222 Rn、220Rn浓度的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种采用静电收集和固体核径迹探测器同步测量环境中222Rn、220Rn平均浓度的装置及方法。
背景技术
环境空气中222Rn、220Rn是人体所受天然辐射的主要来源，对人体呼吸系统辐射是导致肺癌的重要原因。传统的主动式测量方法一般是对空气采样，然后通过能谱分析法来分别得到空气中222Rn、220Rn的浓度，该方法准确快速，但是只能反映采样时间段的数据，不能得到长时间的平均数据。传统的被动式测量方法一般是采用固体核径迹探测器来测量空气中的222Rn、220Rn长时间的平均浓度，由于该方法成本低，得到了广泛应用，但是其探测灵敏度低，导致统计涨落误差较大。
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采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置及方法。
本发明的技术方案是：一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置,由箱体、第三过滤器、第一铝膜片、第一固体核径迹探测器、第一过滤器、第二固体核径迹探测器、第二铝膜片、第二过滤器、高压模块、电池、底板及框形密封圈组成。
所述的箱体内设置有第一测量腔、第二测量腔及高压电源腔，第一测量腔、第二测量腔的内表面上镀有一层导电的金属材料，箱体的外壁板与第一测量腔之间设有用来安装第一过滤器的第一过滤器安装孔，第一测量腔与高压电源腔之间的壁板上设有用来安装第三过滤器的第三过滤器安装孔，高压电源腔与第二测量腔之间的壁板上设有用来安装第二过滤器的第二过滤器安装孔，各安装孔之间的距离越大越好。
所述的第一过滤器、第二过滤器及第三过滤器采用聚脂海绵制成。
所述的框形密封圈上设有与第一测量腔腔口形状对应的第一开口腔，与第二测量腔腔口形状对应的第二开口腔，与高压电源腔腔口形状对应的第三开口腔。
第一过滤器安装在第一过滤器安装孔内，第二过滤器安装在第二过滤器安装孔内，第三过滤器安装在第三过滤器安装孔内。第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器分别通过粘接方式安装在底板上，高压模块和电池固定安装在底板上，第一铝膜片覆盖在第一固体核径迹探测器的表面上，第二铝膜片覆盖在第二固体核径迹探测器的表面上，第一铝膜片和第二铝膜片通过导线与高压模块的接地端连接，高压模块的的正极通过导线与第一测量腔、第二测量腔的内表面连接。底板通过螺钉安装在箱体的开口端，框形密封圈安装在箱体的开口端与底板之间。底板安装好后，第一固体核径迹探测器处于第一测量腔的正中位置，第二固体核径迹探测器处于第二测量腔的正中位置，高压模块和电池处于高压电源腔内。
本发明还提供了一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的方法，其具体测量和计算过程如下：
启动测量装置中的高压模块，通过高压模块将测量装置中的电池的低电压升高到100～2000V，在测量装置第一测量腔中的第一固体核径迹探测器的表面覆盖有第一铝膜片，在测量装置第二测量腔中的第二固体核径迹探测器的表面覆盖有第二铝膜片，第一铝膜片和第二铝膜片通过导线与高压模块的接地端连接，高压模块的的正极通过导线与第一测量腔、第二测量腔的内表面连接，从而在第一测量腔的内表面与第一固体核径迹探测器的表面之间、第二测量腔的内表面与第二固体核径迹探测器的表面之间形成高压静电场。然后将测量装置放置在测量环境中测量空气中的222Rn、220Rn的浓度，测量时间为T。
测量过程中，外界环境中的222Rn、220Rn通过第一测量腔上的第一过滤器进入第一测量腔，由于222Rn半衰期较长，222Rn能够通过设置在第一测量腔与高压电源腔之间的第三过滤器进入高压电源腔，再通过高压电源腔与第二测量腔之间的第二过滤器进入第二测量腔。由于220Rn半衰期很短，不能进入第二测量腔，220Rn的长寿命子体也会在通往第二测量腔的途中由于附壁效应吸附在第三过滤器和第二过滤器上，不能进入第二测量腔。
由于在第一测量腔的内表面与第一固体核径迹探测器的表面之间、第二测量腔的内表面与第二固体核径迹探测器的表面之间形成了高压静电场，使得222Rn、220Rn带正电的子体向第一固体核径迹探测器及第二固体核径迹探测器的表面漂移，极大的提高了探测效率及灵敏度。
测量过程完成后，立即从第一测量腔、第二测量腔取下第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器，并对其进行化学蚀刻。
从第一固体核径迹探测器能得到的ɑ粒子径迹数N1为：
             （1）
从第二固体核径迹探测器能得到的ɑ粒子径迹数N2为：
                     （2）
     式中、分别表示第一固体核径迹探测器对222Rn、220Rn的探测效率，是第二固体核径迹探测器对222Rn的探测效率，这三个参数能够利用标准222Rn室、220Rn室相关实验得到； 分别表示环境中222Rn、220Rn的浓度。
    利用式（1）、（2）就能够计算得到环境中222Rn、220Rn的浓度。
上述方法采用的测量装置由箱体、第三过滤器、第一铝膜片、第一固体核径迹探测器、第一过滤器、第二固体核径迹探测器、第二铝膜片、第二过滤器、高压模块、电池、底板及框形密封圈组成。
所述的箱体内设置有第一测量腔、第二测量腔及高压电源腔，第一测量腔、第二测量腔的内表面上镀有一层导电的金属材料，箱体的外壁板与第一测量腔之间设有用来安装第一过滤器的第一过滤器安装孔，第一测量腔与高压电源腔之间的壁板上设有用来安装第三过滤器的第三过滤器安装孔，高压电源腔与第二测量腔之间的壁板上设有用来安装第二过滤器的第二过滤器安装孔，各安装孔之间的距离越大越好。
所述的第一过滤器、第二过滤器及第三过滤器采用聚脂海绵制成。
所述的框形密封圈上设有与第一测量腔腔口形状对应的第一开口腔，与第二测量腔腔口形状对应的第二开口腔，与高压电源腔腔口形状对应的第三开口腔。
第一过滤器安装在第一过滤器安装孔内，第二过滤器安装在第二过滤器安装孔内，第三过滤器安装在第三过滤器安装孔内。第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器分别通过粘接方式安装在底板上，高压模块和电池固定安装在底板上，第一铝膜片覆盖在第一固体核径迹探测器的表面上，第二铝膜片覆盖在第二固体核径迹探测器的表面上，第一铝膜片和第二铝膜片通过导线与高压模块的接地端连接，高压模块的的正极通过导线与第一测量腔、第二测量腔的内表面连接。底板通过螺钉安装在箱体的开口端，框形密封圈安装在箱体的开口端与底板之间。底板安装好后，第一固体核径迹探测器处于第一测量腔的正中位置，第二固体核径迹探测器处于第二测量腔的正中位置，高压模块和电池处于高压电源腔内。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn的浓度，能够较准确的得到长时间的222Rn、220Rn平均浓度，其测量装置、测量过程及计算方法简单可靠，探测灵敏度高，统计涨落误差小。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为测量装置的结构示意图；
附图2为附图1中的A-A剖视图；
附图3为附图2中的左视图；
附图4为框形密封圈的结构示意图；
附图5为附图4中的B-B剖视图； 
附图6为箱体的结构示意图；
附图7为附图6中的C-C剖视图。
具体实施方式
实施例一、一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置,由箱体1、第三过滤器2、第一铝膜片3、第一固体核径迹探测器4、第一过滤器5、第二固体核径迹探测器6、第二铝膜片7、第二过滤器8、高压模块9、电池10、底板11及框形密封圈12组成。
所述的箱体1内设置有第一测量腔1-1、第二测量腔1-2及高压电源腔1-3，第一测量腔1-1、第二测量腔1-2的内表面上镀有一层导电的金属材料，箱体1的外壁板与第一测量腔1-1之间设有用来安装第一过滤器5的第一过滤器安装孔1-4，第一测量腔1-1与高压电源腔1-3之间的壁板上设有用来安装第三过滤器2的第三过滤器安装孔1-6，高压电源腔1-3与第二测量腔1-2之间的壁板上设有用来安装第二过滤器8的第二过滤器安装孔1-5，各安装孔之间的距离越大越好。
所述的第一过滤器5、第二过滤器8及第三过滤器2采用聚脂海绵制成。
所述的框形密封圈12上设有与第一测量腔1-1腔口形状对应的第一开口腔12-1，与第二测量腔1-2腔口形状对应的第二开口腔12-2，与高压电源腔腔1-3口形状对应的第三开口腔12-3。
第一过滤器5安装在第一过滤器安装孔1-4内，第二过滤器8安装在第二过滤器安装孔1-5内，第三过滤器2安装在第三过滤器安装孔1-6内。第一固体核径迹探测器4和第二固体核径迹探测器6分别通过粘接方式安装在底板11上，高压模块9和电池10固定安装在底板11上，第一铝膜片3覆盖在第一固体核径迹探测器4的表面上，第二铝膜片7覆盖在第二固体核径迹探测器6的表面上，第一铝膜片3和第二铝膜片7通过导线与高压模块9的接地端连接，高压模块9的的正极通过导线与第一测量腔1-1、第二测量腔1-2的内表面连接。底板11通过螺钉安装在箱体1的开口端，框形密封圈12安装在箱体1的开口端与底板11之间。底板11安装好后，第一固体核径迹探测器4处于第一测量腔1-1的正中位置，第二固体核径迹探测器6处于第二测量腔1-2的正中位置，高压模块9和电池10处于高压电源腔1-3内。
实施例二、一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的方法，其具体测量和计算过程如下：
启动测量装置中的高压模块9，通过高压模块9将测量装置中的电池10的低电压升高到100～2000V，在测量装置第一测量腔1-1中的第一固体核径迹探测器4的表面覆盖有第一铝膜片3，在测量装置第二测量腔1-2中的第二固体核径迹探测器6的表面覆盖有第二铝膜片7，第一铝膜片3和第二铝膜片7通过导线与高压模块9的接地端连接，高压模块9的的正极通过导线与第一测量腔1-1、第二测量腔1-3的内表面连接，从而在第一测量腔1-1的内表面与第一固体核径迹探测器4的表面之间、第二测量腔1-2的内表面与第二固体核径迹探测器6的表面之间形成高压静电场。然后将测量装置放置在测量环境中测量空气中的222Rn、220Rn的浓度，测量时间为T。
测量过程中，外界环境中的222Rn、220Rn通过第一测量腔1-1上的第一过滤器5进入第一测量腔1-1，由于222Rn半衰期较长，222Rn能够通过设置在第一测量腔1-1与高压电源腔1-3之间的第三过滤器2进入高压电源腔1-3，再通过高压电源腔1-3与第二测量腔1-2之间的第二过滤器8进入第二测量腔1-2。由于220Rn半衰期很短，不能进入第二测量腔1-2，220Rn的长寿命子体也会在通往第二测量腔1-2的途中由于附壁效应吸附在第三过滤器2和第二过滤器8上，不能进入第二测量腔1-2。
由于在第一测量腔1-1的内表面与第一固体核径迹探测器4的表面之间、第二测量腔1-2的内表面与第二固体核径迹探测器6的表面之间形成了高压静电场，使得222Rn、220Rn带正电的子体向第一固体核径迹探测器4及第二固体核径迹探测器6的表面漂移，极大的提高了探测效率及灵敏度。
测量过程完成后，立即从第一测量腔1-1、第二测量腔1-2取下第一固体核径迹探测器4和第二固体核径迹探测器6，并对其进行化学蚀刻。
从第一固体核径迹探测器能得到的ɑ粒子径迹数N1为：
             （1）
从第二固体核径迹探测器能得到的ɑ粒子径迹数N2为：
                     （2）
     式中、分别表示第一固体核径迹探测器对222Rn、220Rn的探测效率，是第二固体核径迹探测器对222Rn的探测效率，这三个参数能够利用标准222Rn室、220Rn室相关实验得到； 分别表示环境中222Rn、220Rn的浓度。
    利用式（1）、（2）就能够计算得到环境中222Rn、220Rn的浓度。
上述方法采用的测量装置由箱体1、第三过滤器2、第一铝膜片3、第一固体核径迹探测器4、第一过滤器5、第二固体核径迹探测器6、第二铝膜片7、第二过滤器8、高压模块9、电池10、底板11及框形密封圈12组成。
所述的箱体1内设置有第一测量腔1-1、第二测量腔1-2及高压电源腔1-3，第一测量腔1-1、第二测量腔1-2的内表面上镀有一层导电的金属材料，箱体1的外壁板与第一测量腔1-1之间设有用来安装第一过滤器5的第一过滤器安装孔1-4，第一测量腔1-1与高压电源腔1-3之间的壁板上设有用来安装第三过滤器2的第三过滤器安装孔1-6，高压电源腔1-3与第二测量腔1-2之间的壁板上设有用来安装第二过滤器8的第二过滤器安装孔1-5，各安装孔之间的距离越大越好。
所述的第一过滤器5、第二过滤器8及第三过滤器2采用聚脂海绵制成。
所述的框形密封圈12上设有与第一测量腔1-1腔口形状对应的第一开口腔12-1，与第二测量腔1-2腔口形状对应的第二开口腔12-2，与高压电源腔腔1-3口形状对应的第三开口腔12-3。
第一过滤器5安装在第一过滤器安装孔1-4内，第二过滤器8安装在第二过滤器安装孔1-5内，第三过滤器2安装在第三过滤器安装孔1-6内。第一固体核径迹探测器4和第二固体核径迹探测器6分别通过粘接方式安装在底板11上，高压模块9和电池10固定安装在底板11上，第一铝膜片3覆盖在第一固体核径迹探测器4的表面上，第二铝膜片7覆盖在第二固体核径迹探测器6的表面上，第一铝膜片3和第二铝膜片7通过导线与高压模块9的接地端连接，高压模块9的的正极通过导线与第一测量腔1-1、第二测量腔的内表面连接。底板11通过螺钉安装在箱体1的开口端，框形密封圈12安装在箱体1的开口端与底板11之间。底板11安装好后，第一固体核径迹探测器4处于第一测量腔1-1的正中位置，第二固体核径迹探测器6处于第二测量腔1-2的正中位置，高压模块9和电池10处于高压电源腔1-3内。

Claims (6)

1.一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置，其特征是：由箱体、第三过滤器、第一铝膜片、第一固体核径迹探测器、第一过滤器、第二固体核径迹探测器、第二铝膜片、第二过滤器、高压模块、电池、底板及框形密封圈组成；
所述的箱体内设置有第一测量腔、第二测量腔及高压电源腔，第一测量腔、第二测量腔的内表面上镀有一层导电的金属材料，箱体的外壁板与第一测量腔之间设有用来安装第一过滤器的第一过滤器安装孔，第一测量腔与高压电源腔之间的壁板上设有用来安装第三过滤器的第三过滤器安装孔，高压电源腔与第二测量腔之间的壁板上设有用来安装第二过滤器的第二过滤器安装孔，各安装孔之间的距离越大越好；
第一过滤器安装在第一过滤器安装孔内，第二过滤器安装在第二过滤器安装孔内，第三过滤器安装在第三过滤器安装孔内；第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器分别通过粘接方式安装在底板上，高压模块和电池固定安装在底板上，第一铝膜片覆盖在第一固体核径迹探测器的表面上，第二铝膜片覆盖在第二固体核径迹探测器的表面上，第一铝膜片和第二铝膜片通过导线与高压模块的接地端连接，高压模块的的正极通过导线与第一测量腔、第二测量腔的内表面连接；底板通过螺钉安装在箱体的开口端，框形密封圈安装在箱体的开口端与底板之间，底板安装好后，第一固体核径迹探测器处于第一测量腔的正中位置，第二固体核径迹探测器处于第二测量腔的正中位置，高压模块和电池处于高压电源腔内。
2.根据权利要求1所述的一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置，其特征是：所述的第一过滤器、第二过滤器及第三过滤器采用聚脂海绵制成。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的装置，其特征是：所述的框形密封圈上设有与第一测量腔腔口形状对应的第一开口腔，与第二测量腔腔口形状对应的第二开口腔，与高压电源腔腔口形状对应的第三开口腔。
4.一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的方法，其特征是：其具体测量和计算过程如下：
启动测量装置中的高压模块，通过高压模块将测量装置中的电池的低电压升高到100～2000V，在测量装置第一测量腔中的第一固体核径迹探测器的表面覆盖有第一铝膜片，在测量装置第二测量腔中的第二固体核径迹探测器的表面覆盖有第二铝膜片，第一铝膜片和第二铝膜片通过导线与高压模块的接地端连接，高压模块的的正极通过导线与第一测量腔、第二测量腔的内表面连接，从而在第一测量腔的内表面与第一固体核径迹探测器的表面之间、第二测量腔的内表面与第二固体核径迹探测器的表面之间形成高压静电场；然后将测量装置放置在测量环境中测量空气中的222Rn、220Rn的浓度，测量时间为T；
测量过程中，外界环境中的222Rn、220Rn通过第一测量腔上的第一过滤器进入第一测量腔，由于222Rn半衰期较长，222Rn能够通过设置在第一测量腔与高压电源腔之间的第三过滤器进入高压电源腔，再通过高压电源腔与第二测量腔之间的第二过滤器进入第二测量腔；由于220Rn半衰期很短，不能进入第二测量腔，220Rn的长寿命子体也会在通往第二测量腔的途中由于附壁效应吸附在第三过滤器和第二过滤器上，不能进入第二测量腔；
由于在第一测量腔的内表面与第一固体核径迹探测器的表面之间、第二测量腔的内表面与第二固体核径迹探测器的表面之间形成了高压静电场，使得222Rn、220Rn带正电的子体向第一固体核径迹探测器及第二固体核径迹探测器的表面漂移；
测量过程完成后，立即从第一测量腔、第二测量腔取下第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器，并对其进行化学蚀刻；
从第一固体核径迹探测器能得到的ɑ粒子径迹数N1为：
             （1）
从第二固体核径迹探测器能得到的ɑ粒子径迹数N2为：
                     （2）
     式中、分别表示第一固体核径迹探测器对222Rn、220Rn的探测效率，是第二固体核径迹探测器对222Rn的探测效率，这三个参数能够利用标准222Rn室、220Rn室相关实验得到； 分别表示环境中222Rn、220Rn的浓度；
利用式（1）、（2）就能够计算得到环境中222Rn、220Rn的浓度；
上述方法采用的测量装置由箱体、第三过滤器、第一铝膜片、第一固体核径迹探测器、第一过滤器、第二固体核径迹探测器、第二铝膜片、第二过滤器、高压模块、电池、底板及框形密封圈组成；
所述的箱体内设置有第一测量腔、第二测量腔及高压电源腔，第一测量腔、第二测量腔的内表面上镀有一层导电的金属材料，箱体的外壁板与第一测量腔之间设有用来安装第一过滤器的第一过滤器安装孔，第一测量腔与高压电源腔之间的壁板上设有用来安装第三过滤器的第三过滤器安装孔，高压电源腔与第二测量腔之间的壁板上设有用来安装第二过滤器的第二过滤器安装孔，各安装孔之间的距离越大越好；
第一过滤器安装在第一过滤器安装孔内，第二过滤器安装在第二过滤器安装孔内，第三过滤器安装在第三过滤器安装孔内；第一固体核径迹探测器和第二固体核径迹探测器分别通过粘接方式安装在底板上，高压模块和电池固定安装在底板上，第一铝膜片覆盖在第一固体核径迹探测器的表面上，第二铝膜片覆盖在第二固体核径迹探测器的表面上，第一铝膜片和第二铝膜片通过导线与高压模块的接地端连接，高压模块的的正极通过导线与第一测量腔、第二测量腔的内表面连接；底板通过螺钉安装在箱体的开口端，框形密封圈安装在箱体的开口端与底板之间，底板安装好后，第一固体核径迹探测器处于第一测量腔的正中位置，第二固体核径迹探测器处于第二测量腔的正中位置，高压模块和电池处于高压电源腔内。
5.根据权利要求4所述的一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的方法，其特征是：所述的第一过滤器、第二过滤器及第三过滤器采用聚脂海绵制成。
6.根据权利要求4或5所述的一种采用静电收集和固体核径迹同步测量222Rn、220Rn浓度的方法，其特征是：所述的框形密封圈上设有与第一测量腔腔口形状对应的第一开口腔，与第二测量腔腔口形状对应的第二开口腔，与高压电源腔腔口形状对应的第三开口腔。
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