CN105223600B - 基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法。本发明提出的技术方案为，首先用高压电晕采样法采集氡子体、然后用α能谱测量系统在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段，以及t_i＝1200秒到t_i＝1600秒时间段，测量RaA(²¹⁸Po)和RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，然后用公式求取平衡当量氡浓度；同时本发明提供了关键参数刻度系数K用对比法的求取步骤。使用本计算方法是一种精确、高效、易于实现的基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法，该方法也可以推广到其他氡子体测量方法中使用。

Description

基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法

技术领域

本发明设计是一种核辐射探测技术，特别是指采用高压电晕法采集氡子体后，对采样片进行测量并计算平衡当量氡浓度的一种方法。

背景技术

²²²Rn是惰性气体被人吸入后，不与肺部组织发生化学结合作用，在人体内停留的时间较短，因此大部分²²²Rn被吸入后又被呼出，在呼吸道内产生危害的剂量很小。²²²Rn的短寿命子体则不然，它们属于带电金属粒子(悬浮在空中)，极易吸附在空气中的气溶胶颗粒上，被人吸入后，大部分子体即可停留在气管壁或肺叶，它们在衰变过程中不断发射的α粒子在人体内长期照射，导致身体受害组织或细胞(主要是肺器官)发生电离化，或者说杀死肺细胞或致其变异而诱发癌症。氡子体对人体有效当量剂量的贡献要远大于氡本身，而氡及子体的辐射危害之和在天然辐射所致公众剂量中约占54％，远高于其它天然放射性，是自然界中最直接的放射性威胁。

目前国内外平衡当量氡浓度都利用气泵直接将氡子体采集沉积在滤膜上，通过不同的探测器和计数算法来测量并计算平衡当量氡浓度。由于直接通过气泵使气体中的氡子体沉积到滤膜上采集方式的采集效率比较低，不能短时间内准确并且连续测量出氡子体的浓度。高压电晕氡子体采集方法是一种小巧、高效的氡子体新型采样技术，其采用高电压产生非均匀强电场，使得电场中的空气分子被电离为正离子和电子而生成的离子雾，当氡子体微粒通过离子雾时 会被强迫带电，在电场作用下向金属采集片富集。该采样方法采用金属采样片不能用常规方法求取采样效率等参数，故也无法使用常规方法计算平衡当量氡浓度。本发明正是为高压电晕采样方法提供一种平衡当量氡浓度计算方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适合于高压电晕氡子体采集方法的单参数求解平衡当量氡浓度的计算方法。该方法具有参数求解方法简单、便于实现自动测量等特点。

本发明的目的是通过如下技术方案实现：

一种基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法，测量用的采样片为金属片或金属薄膜，计算公式中只有刻度系数K一个参数，而且测量系统用α能谱测量系统，该方法包含以下步骤：

(1)用高压电晕采样法采集氡子体，其采集装置中采集电压、针板距、采集片面积、采样流量等参数保持恒定，采集时长为t_s＝600秒；

(2)停止采样后在t_i＜120秒内将采集片放入α能谱测量系统中；

(3)用α能谱测量系统在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段测量，测量RaA(²¹⁸Po)和RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，分别记为N₁和N₂；

(4)再在t_i＝1200秒到t_i＝1600秒时间段测量，测量RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，记为N₃；

(5)用公式①求解平衡当量氡浓度。

其中：

EEC_Rn——为平衡当量氡浓度，单位Bq/m³；

t_s——为采样时间，单位s；

t_i——为衰变时间采样结束时刻为t_i＝0，单位s；

N₁——为在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段测量RaA(²¹⁸Po)α净面积，单位count；

N₂——为在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段测量RaC’(²¹⁴Po)α净面积，单位count；

N₃——为在t_i＝1200秒到t_i＝1600秒时间段测量RaC’(²¹⁴Po)α净面积，单位count；

K——为刻度系数，单位(m³·count)/Bq。

一种基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法，步骤(5)中刻度系数K，可通过方法得到：

氡子体室调整到稳定的氡子体浓度，用标准平衡当量氡浓度测量仪当前标准平衡当量氡浓度EEC_SRn。同时用高压电晕采样器也进行氡子体采样，通过权利要求1所述的(1)～(4)步得到对应核素的净面积N₁、N₂和N₃，通过公式②求出刻度系数K；刻度系数K的求解实验应在3个以上氡子体浓度点进行实验，每个浓度点进行5次以上测量，对所有测量值进行线性回归计算可以得到刻度系数。

技术方案中刻度系数K是受到采样效率、采样流量、探测效率等参数的影响，但是对于具体仪器来说上述参数都是固定的，故该参数可通过对比仪器刻度的方式求的。

本发明所设计到的计算方法，有效解决了高压电晕等氡子体采集方法，使用金属采样片采样效率难以求的，无法准确计算平衡当量氡浓度的难题。该计算方法经过大量的理论推到，将常规先得到氡子体浓度再求取平衡当量氡浓度 的计算过程，简化为直接求取平衡当量氡浓度，减少了由数据有效位取舍引入的误差，而且以本计算方案计算量较低十分容易在嵌入式系统中实现。因此，本发明所提及的计算方法是一种精确、高效、易于实现的基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法，该方法也可以推广到其他氡子体测量方法中使用。

本发明的优点：本计算方法是一种精确、高效、易于实现的基于高压电晕采样法的平衡当量氡浓度计算方法，该方法也可以推广到其他氡子体测量方法中使用。

附图说明

图1、本发明优选实施例的处理流程图；

图2、本发明优选实施例的刻度系数求取结果图；

图3、本发明优选实施例的测试对比结果图。

具体实施方式

下面通过附图和具体实施方式对本发明作更为详细的描述。对于一个新制作的高压电晕采样器，首先应采用比对法求取刻度系数K。求取刻度系数K的实验应在氡子体浓度稳定的环境中进行，例如在标准氡子体室中刻度系数K求解方法如下：

氡子体室调整到稳定的氡子体浓度，用标准平衡当量氡浓度测量仪当前标准平衡当量氡浓度EEC_SRn。同时用高压电晕采样器也进行氡子体采样，通过本发明提供的技术方案(1)～(4)步得到对应核素的净面积N₁、N₂和N₃，通过公式②求出刻度系数K。

刻度系数K的求解实验应在3个以上氡子体浓度点进行实验，每个浓度点进 行5次以上测量，对所有测量值进行线性回归计算可以得到刻度系数。附图2是上述刻度系数求解方法优选实施例得到的求解结果图。

在实验得到刻度系数K后，即可根据本发明所提及的技术方案来计算平衡当量氡浓度。附图1所示为利用本发明所提及的技术方案优选实施例的处理流程图，具体操作步骤如下：

(a)用高压电晕采样器采样600秒，采样结束后计时器t开始计时；

(b)将采样片放入α能谱测量系统中；

(c)当t＝120s时开始第一次测量α能谱，当t＝320s时停止测量；

(d)计算RaA(²¹⁸Po)和RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，分别记为N₁和N₂；

(e)当t＝1200s时开始第二次测量α能谱，当t＝1600s时停止测量；

(f)计算RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，分别记为N₃；

(g)用公式①求解平衡当量氡浓度。

附图3是利用本发明所述方法，对用标准平衡当量氡浓度测量仪和本方法对未知平衡当量氡浓度进行测量的对比结果，可以看出本方法求取的平衡当量氡浓度与标准平衡当量氡浓度吻合较好度。

Claims (2)

1.一种适合于高压电晕氡子体采集方法的单参数求解平衡当量氡浓度的计算方法，其特征在于测量用的采集片为金属片或金属薄膜，计算公式中只有刻度系数K一个参数，而且测量系统用α能谱测量系统，该方法包含以下步骤：

(1)用高压电晕采样法采集氡子体，其采集装置中采集电压、针板距、采集片面积、采样流量四个参数保持恒定，采集时长为t_s＝600秒；

(2)停止采样后在t_i＜120秒内将采集片放入α能谱测量系统中；

(3)用α能谱测量系统在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段测量，测量RaA(²¹⁸Po)和RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，分别记为N₁和N₂；

(4)再在t_i＝1200秒到t_i＝1600秒时间段测量，测量RaC’(²¹⁴Po)对应的α净面积，记为N₃；

(5)用公式①求解平衡当量氡浓度；

其中：

EEC_Rn——为平衡当量氡浓度，单位Bq/m³；

t_s——为采样时间，单位s；

t_i——为衰变时间，并设采样结束时刻为t_i＝0时刻，单位s；

N₁——为在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段测量RaA(²¹⁸Po)α净面积，单位count；

N₂——为在t_i＝120秒到t_i＝320秒时间段测量RaC’(²¹⁴Po)α净面积，单位count；

N₃——为在t_i＝1200秒到t_i＝1600秒时间段测量RaC’(²¹⁴Po)α净面积，单位count；

K——为刻度系数，单位(m³·count)/Bq。

2.根据权利要求1所述的一种适合于高压电晕氡子体采集方法的单参数求解平衡当量氡浓度的计算方法，其特征在于步骤(5)中刻度系数K，可通过以下方法得到：

氡子体室调整到稳定的氡子体浓度，用标准平衡当量氡浓度测量仪，测量得到当前氡子体室标准平衡当量氡浓度EEC_SRn；同时用高压电晕采样器也进行氡子体采样，通过权利要求1所述的(1)～(4)步得到对应核素的净面积N₁、N₂和N₃，通过公式②求出刻度系数K；刻度系数K的求解实验应在3个以上氡子体浓度点进行实验，每个浓度点进行5次以上测量，对所有测量值进行线性回归计算可以得到刻度系数；