CN103984001B - 提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法及装置，它是通过采用提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度，为提高测量腔腔壁附近的电场强度，在测量腔的腔壁与半导体探测器之间设有金属网，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和金属网上，这样就能够在测量腔的腔壁和金属网之间、金属网与半导体探测器表面之间分别加上高电压。由于能够直接提高测量腔腔壁和金属网之间的电压来提高测量腔腔壁附近的电场强度，这样调节测量腔腔壁和金属网之间、金属网与半导体探测器表面之间电压到合适的值就能够提高静电场对带正电的218Po的收集效率。

Description

提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种提高静电收集法测氡仪测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法及装置。
背景技术
环境中的氡（222Rn）是人类所受天然辐射的主要来源。基于不同测量原理的氡测量方法和仪器有多种，其中静电收集法测氡仪由于其自动化程度高，具有能谱分辨能力排出220Rn的干扰而得到了广泛的应用。所谓静电收集法就是具有一个测量腔，测量腔一般是半球型或圆柱型，测量腔的上部有一个半导体探测器，在测量腔壁和半导体探测器之间加上高电压，形成静电场。氡被滤除子体后随环境中的空气被泵入测量腔，在测量腔内继续衰变，产生带正电的218Po，带正电的218Po将在静电场的作用下被收集到半导体探测器的表面。收集过程中，带正电的218Po与空气中的分子、离子碰撞，如果与带负电的OH-离子碰撞就有可能复合成电中性的粒子，不能被静电场收集到半导体探测器的表面，使得收集效率降低。目前的理论仿真和实验都表明：这类测量腔的半导体探测器表面附近的电场强度非常大，而在测量腔内表面附近的电场强度较小。这就导致测量腔内表面附近的氡衰变产生的带正电的218Po在静电场作用下的漂移速度较小，收集时间较长，在收集过程中与带负电的OH-离子复合概率较大，使得带正电的218Po被静电场收集到探测器表面的效率不高，由于收集不高，导致测氡仪的探测灵敏度降低。
现有的静电收集法测量装置如附图4所示，包括测量腔1、进气管2、出气管3、泵4、高压模块5及半导体探测器6，进气管2和出气管3分别安装在测量腔1的腔壁上，并与测量腔1的内腔相通，泵4安装在出气管3或者是进气管2上，半导体探测器6安装在测量腔1内顶部的绝缘板上。测量腔1的腔壁为导电的金属壁，其顶部为绝缘板，高电压直接加在测量腔1金属壁和半导体探测器6的表面，这样导致测量腔1腔壁附近的电场强度较低，测量腔1腔壁附近氡衰变产生的带正电的218Po在电场中的漂移速度较低，较长的收集时间使得其与测量腔1内的带负电的OH-离子复合概率加大，收集到半导体探测器6表面的效率较低。即使提高电压，由于测量腔1结构的特点导致腔壁附近的电场强度的增长率远低于电压的增长率，因此提高电压到一个阈值后，收集效率不再随电压的提高而提高。
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提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度方法及装置。
本发明的技术方案是：一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，它是通过采用提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度，为提高测量腔腔壁附近的电场强度，在测量腔的腔壁与半导体探测器之间设有一层金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，金属网的几何形状小于测量腔腔壁的几何形状，通过金属网将测量腔的腔壁与半导体探测器的表面隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和金属网上，这样就能够在测量腔的腔壁与金属网之间、金属网与半导体探测器表面之间分别加上高电压。由于能够直接提高测量腔腔壁和金属网之间的电压来提高测量腔腔壁附近的电场强度，这样调节测量腔腔壁和金属网之间、金属网与半导体探测器表面之间电压到合适的值就能够提高静电场对带正电的218Po的收集效率。
其电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管上的泵打开，通过进气管将氡室的空气引入测量腔，使得测量腔内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节金属网与半导体探测器表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网与半导体探测器表面之间电压；
C、调节测量腔腔壁和金属网之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔腔壁和金属网之间电压。
上述方法采用的测量装置包括测量腔、进气管、出气管、泵、高压模块及半导体探测器，进气管和出气管分别安装在测量腔的腔壁上，并与测量腔的内腔相通，泵安装在出气管上或者是进气管上，半导体探测器安装在测量腔内顶部的绝缘板上，在测量腔的内腔设有金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，金属网的几何形状小于测量腔腔壁的几何形状，金属网固定安装在测量腔内顶部的绝缘板上，通过金属网将测量腔的腔壁与半导体探测器的表面隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和金属网上。
金属网的目数为1～50目。
本发明进一步的技术方案是：在测量腔的腔壁与半导体探测器之间设有多层金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，各层金属网之间相互隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和各层金属网上，这样就能够在测量腔的腔壁和与测量腔的腔壁相邻的金属网之间、各层金属网之间、和半导体探测器表面相邻的金属网与半导体探测器表面之间分别加上高电压。
采用多层金属网的电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管上的泵打开，通过进气管将氡室的空气引入测量腔，使得测量腔内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节和半导体探测器表面相邻的金属网与半导体探测器表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节和半导体探测器表面相邻的金属网与半导体探测器表面之间电压；
C、调节相邻金属网之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节相邻金属网之间电压；
D、调节测量腔腔壁和与测量腔的腔壁相邻的金属网之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔腔壁和与测量腔的腔壁相邻的金属网之间电压。
上述方法采用的测量装置包括测量腔、进气管、出气管、泵、高压模块及半导体探测器，进气管和出气管分别安装在测量腔的腔壁上，并与测量腔的内腔相通，泵安装在出气管上或者是进气管上，半导体探测器安装在测量腔内顶部的绝缘板上，在测量腔的内腔设有多层金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，金属网分别固定安装在测量腔内顶部的绝缘板上，各层金属网之间相互隔开，通过金属网将测量腔的腔壁与半导体探测器的表面隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和各层金属网上。
金属网的目数为1～50目。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明提供的测量方法及测量装置简单，对静电收集法测氡仪测量腔内带正电的218Po收集效率高，由于提高了测氡仪测量腔内带正电的218Po收集效率，从而提高了测氡仪的探测灵敏度。
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为采用单层金属网的测量装置结构示意图，图中的箭头为气流的流动方向；
附图2为采用两层金属网的测量装置结构示意图，图中的箭头为气流的流动方向；
附图3为采用三层金属网的测量装置结构示意图，图中的箭头为气流的流动方向；
附图4为现有的静电收集法测量装置结构示意图，图中的箭头为气流的流动方向。
具体实施方式
实施例一、如图1所示的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，它是通过采用提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度，为提高测量腔1腔壁附近的电场强度，在测量腔1的腔壁与半导体探测器6之间设有一层金属网7，金属网7的几何形状与测量腔1腔壁的几何形状相似，金属网7的几何形状小于测量腔1腔壁的几何形状，通过金属网7将测量腔1的腔壁与半导体探测器6的表面隔开，高压模块5的地线接到半导体探测器6的表面，高压模块5的高压输出线分别接到测量腔1的腔壁和金属网7上，这样就能够在测量腔1的腔壁与金属网7之间、金属网7与半导体探测器6表面之间分别加上高电压。由于能够直接提高测量腔1腔壁和金属网7之间的电压来提高测量腔1腔壁附近的电场强度，这样调节测量腔1腔壁和金属网7之间、金属网7与半导体探测器6表面之间电压到合适的值就能够提高静电场对带正电的218Po的收集效率。
其电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管3上的泵4打开，通过进气管2将氡室的空气引入测量腔1，使得测量腔1内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节金属网7与半导体探测器6表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网7与半导体探测器6表面之间电压；
C、调节测量腔1腔壁和金属网7之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔1腔壁和金属网7之间电压；
上述方法采用的测量装置包括测量腔1、进气管2、出气管3、泵4、高压模块5及半导体探测器6，进气管2和出气管3分别安装在测量腔1的腔壁上，并与测量腔1的内腔相通，泵4安装在出气管3或者是进气管2上，半导体探测器6安装在测量腔1内顶部的绝缘板上，在测量腔1的内腔设有金属网7，金属网7的几何形状与测量腔1腔壁的几何形状相似，金属网7的几何形状小于测量腔1腔壁的几何形状，金属网7固定安装在测量腔1内顶部的绝缘板上，通过金属网7将测量腔1的腔壁与半导体探测器6的表面隔开，高压模块5的地线接到半导体探测器6的表面，高压模块5的高压输出线分别接到测量腔1的腔壁和金属网7上。
金属网7的目数为1～50目。
实施例二、如图2所示的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，它是通过采用提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度，为提高测量腔1腔壁附近的电场强度，在测量腔1的腔壁与半导体探测器5之间设有两层金属网，两层金属网分别为金属网8和金属网9，金属8和金属网9的几何形状与测量腔1腔壁的几何形状相似，金属8的几何形状小于金属网9的几何形状，金属网9的几何形状小于测量腔1腔壁的几何形状，通过金属网将测量腔1的腔壁与半导体探测器6的表面隔开，高压模块5的地线接到半导体探测器5的表面，高压模块5的高压输出线分别接到测量腔1的腔壁、金属网8及金属网9上，这样就能够在测量腔1的腔壁与金属网9之间、金属网9与金属网8之间及金属网8与半导体探测器6表面之间分别加上高电压。由于能够直接提高测量腔1腔壁与金属网9之间、金属网9与金属网8之间及金属网8与半导体探测器6表面之间的电压来提高测量腔1腔壁附近的电场强度，这样调节测量腔1腔壁和金属网9之间、金属网9与金属网8之间及金属网8与半导体探测器6表面之间电压到合适的值就能够提高静电场对带正电的218Po的收集效率。
其电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管3上的泵4打开，通过进气管2将氡室的空气引入测量腔1，使得测量腔1内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节金属网8与半导体探测器6表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网8与半导体探测器6表面之间电压；
C、调节金属网9与金属网8表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网9与金属网8表面之间电压；
D、调节测量腔1腔壁和金属网9之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔1腔壁和金属网9之间电压。
上述方法采用的测量装置包括测量腔1、进气管2、出气管3、泵4、高压模块5及半导体探测器6，进气管2和出气管3分别安装在测量腔1的腔壁上，并与测量腔1的内腔相通，泵4安装在出气管3或者是进气管2上，半导体探测器6安装在测量腔1内顶部的绝缘板上，在测量腔1的内腔设有两层金属网，金属网的几何形状与测量腔1腔壁的几何形状相似，两层金属网分别为金属网8和金属网9，金属网9的几何形状小于测量腔1腔壁的几何形状，金属8的几何形状小于金属网9的几何形状，金属网分别固定安装在测量腔1内顶部的绝缘板上，通过金属网将测量腔1的腔壁与半导体探测器6的表面隔开，高压模块5的地线接到半导体探测器6的表面，高压模块5的高压输出线分别接到测量腔1的腔壁、金属网8及金属网9上。
金属网的目数为1～50目。
实施例三、如图3所示的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，它是通过采用提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度，为提高测量腔1腔壁附近的电场强度，在测量腔1的腔壁与半导体探测器6之间设有三层金属网，金属网的几何形状与测量腔1腔壁的几何形状相似，三层金属网分别为金属网10、金属网11及金属网12，金属网12的几何形状小于测量腔1腔壁的几何形状，金属网11的几何形状小于金属网12的几何形状，金属网10的几何形状小于金属网11的几何形状，通过金属网将测量腔1的腔壁与半导体探测器6的表面隔开，高压模块5的地线接到半导体探测器5的表面，高压模块5的高压输出线分别接到测量腔1的腔壁、金属网10、金属网11及金属网12上，这样就能够在测量腔1的腔壁与金属网12之间、金属网12与金属网11之间、金属网11与金属网10之间及金属网10与半导体探测器6表面之间分别加上高电压。由于能够直接提高测量腔1腔壁和金属网12之间、金属网12与金属网11之间、金属网11与金属网10之间及金属网10与半导体探测器6表面之间的电压来提高测量腔1腔壁附近的电场强度，这样调节测量腔1腔壁和金属网12之间、金属网12与金属网11之间、金属网11与金属网10之间及金属网10与半导体探测器6表面之间电压到合适的值就能够提高静电场对带正电的218Po的收集效率。
其电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管3上的泵4打开，通过进气管2将氡室的空气引入测量腔1，使得测量腔1内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节金属网10与半导体探测器6表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网10与半导体探测器6表面之间电压；
C、调节金属网11与金属网10表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网11与金属网10表面之间电压；
D、调节金属网12与金属网11表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网12与金属网11表面之间电压；
E、调节测量腔1腔壁和金属网12之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器6测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔1腔壁和金属网12之间电压。
上述方法采用的测量装置包括测量腔1、进气管2、出气管3、泵4、高压模块5及半导体探测器6。进气管2和出气管3分别安装在测量腔1的腔壁上，并与测量腔1的内腔相通，泵4安装在出气管3或者是进气管2上，半导体探测器6安装在测量腔1内顶部的绝缘板上，在测量腔1的内腔设有三层金属网，金属网的几何形状与测量腔1腔壁的几何形状相似，三层金属网分别为金属网10、金属网11和金属网12，金属网12的几何形状小于测量腔1腔壁的几何形状，金属网11的几何形状小于金属网12的几何形状，金属网10的几何形状小于金属网11的几何形状，金属网分别固定安装在测量腔1内顶部的绝缘板上，通过金属网将测量腔1的腔壁与半导体探测器6的表面隔开，高压模块5的地线接到半导体探测器6的表面，高压模块5的高压输出线分别接到测量腔1的腔壁、金属网10、金属网11及金属网12上。
金属网的目数为1～50目。

Claims (8)

1.一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其特征是：它是通过采用提高静电收集法测氡仪静测量腔内带正电的218Po收集效率来提高静电收集法测氡仪探测灵敏度，为提高测量腔腔壁附近的电场强度，在测量腔的腔壁与半导体探测器之间设有一层金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，金属网的几何形状小于测量腔腔壁的几何形状，通过金属网将测量腔的腔壁与半导体探测器的表面隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和金属网上，这样就能够在测量腔的腔壁与金属网之间、金属网与半导体探测器表面之间分别加上高电压；由于能够直接提高测量腔腔壁和金属网之间的电压来提高测量腔腔壁附近的电场强度，这样调节测量腔腔壁和金属网之间、金属网与半导体探测器表面之间电压到合适的值就能够提高静电场对带正电的218Po的收集效率。
2.根据权利要求1所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其特征是：其电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管上的泵打开，通过进气管将氡室的空气引入测量腔，使得测量腔内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节金属网与半导体探测器表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节金属网与半导体探测器表面之间电压；
C、调节测量腔腔壁和金属网之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔腔壁和金属网之间电压。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其采用的测量装置包括测量腔、进气管、出气管、泵、高压模块及半导体探测器，进气管和出气管分别安装在测量腔的腔壁上，并与测量腔的内腔相通，泵安装在出气管上或者是进气管上，半导体探测器安装在测量腔内顶部的绝缘板上，其特征是：在测量腔的内腔设有金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，金属网的几何形状小于测量腔腔壁的几何形状，金属网固定安装在测量腔内顶部的绝缘板上，通过金属网将测量腔的腔壁与半导体探测器的表面隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和金属网上。
4.根据权利要求3所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其特征是：金属网的目数为1～50目。
5.根据权利要求1所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其特征是：在测量腔的腔壁与半导体探测器之间设有多层金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，各层金属网之间相互隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和各层金属网上，这样就能够在测量腔的腔壁和与测量腔的腔壁相邻的金属网之间、各层金属网之间、和半导体探测器表面相邻的金属网与半导体探测器表面之间分别加上高电压。
6.根据权利要求5所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其特征是：采用多层金属网的电压调节方法如下：
A、将测量装置中出气管上的泵打开，通过进气管将氡室的空气引入测量腔，使得测量腔内的氡浓度与氡室内的氡浓度相同；
B、调节和半导体探测器表面相邻的金属网与半导体探测器表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节和半导体探测器表面相邻的金属网与半导体探测器表面之间电压；
C、调节相邻金属网之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节相邻金属网之间电压；
D、调节测量腔腔壁和与测量腔的腔壁相邻的金属网之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量得到218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节测量腔腔壁和与测量腔的腔壁相邻的金属网之间电压。
7.根据权利要求5或6所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其采用的测量装置包括测量腔、进气管、出气管、泵、高压模块及半导体探测器，进气管和出气管分别安装在测量腔的腔壁上，并与测量腔的内腔相通，泵安装在出气管上或者是进气管上，半导体探测器安装在测量腔内顶部的绝缘板上，其特征是：在测量腔的内腔设有多层金属网，金属网的几何形状与测量腔腔壁的几何形状相似，金属网分别固定安装在测量腔内顶部的绝缘板上，各层金属网之间相互隔开，通过金属网将测量腔的腔壁与半导体探测器的表面隔开，高压模块的地线接到半导体探测器的表面，高压模块的高压输出线分别接到测量腔的腔壁和各层金属网上。
8.根据权利要求7所述的一种提高静电收集法测氡仪探测灵敏度的方法，其特征是：金属网的目数为1～50目。
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