CN105738937A - 一种静电α杯多用途测氡仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静电α杯多用途测氡仪，具体包括：α杯氡子体吸附装置、α杯状负高压静电保持装置、高压充电和检测装置、常温常压空气脉冲电离室测氡仪、α杯测氡电离室端口电场密封装置、空气测氡电离室端口电场密封装置、无线打印机；高压充电检测装置对α杯状负高压静电保持装置充电和检测；α杯状负高压静电保持装置装配在α杯氡子体吸附装置外表面，土壤测氡时将其置于土壤中对氡子体吸附取样后，取出再安装在α杯测氡电离室端口电场密封装置上，并置于电离室内进行测量；空气测氡时采用空气测氡电离室端口电场密封装置密封电离室端口进行测氡；测氡仪连接无线打印机对测试数据进行打印；本发明具有高效、可靠、灵敏、稳定等特点。

Description

一种静电α杯多用途测氡仪

技术领域：

本发明涉及针对目前地质勘查领域和环境评价领域的土壤测氡及空气测氡的应用要求，提出一种静电α杯多用途测氡仪。主要实现对土壤氡气和空气中氡气的测量需求，以实现地质勘查或环境评价的应用需求。

技术对比：

土壤测氡广泛应用于地质勘查领域和环境放射性评价领域。在地质勘查领域中，包括铀矿勘查、基岩地下水勘查、地下煤层自燃现象火灾分布勘探、地震震前氡异常监测、滑坡滑动构造带勘查、地面塌陷与采空区的勘查、建筑地基隐伏断层与地裂缝的勘查等，都可以采用土壤测氡方法来实现。在环境评价领域，比如地下商场地基氡浓度指标检测，建筑物地基土壤氡浓度指标检测等，也都需要进行土壤氡气测量。

现有主要土壤测氡的技术方法包括：抽气法瞬时测氡技术、静电α卡积累法测氡技术、α径迹测氡、Po-210法测氡、自然吸附α杯累积测氡技术、天然热释光法测氡技术。这些土壤氡气测量方法在测量工作效率、工作自动化程度、测量数据的可靠性以及测量灵敏度等都存在一些缺陷。在土壤测氡应用中，要兼顾测量灵敏度、测量准确性、多点快速高效测量、污染小等特点。静电α杯具备对氡子体吸附性能好，取样信息量大，又能兼顾累积法测量的稳定性，便于大面积布点并完成快速测量等功能，适于大规模地质勘查，在提高工作效率的同时，也能够获得瞬时法和连续测量法无法探测的氡及其子体的信息，特别是多参数测量有利于地质现象的解释。在现有自然吸附α杯测氡基础上，增加静电吸附取样功能和实现对壤中氡绝对测量。并改进空气脉冲电离室端口密封装置，实现空气氡的高灵敏度快速测量。

现有的测氡仪，如α径迹测氡、天然热释光测氡、活性碳法测氡、α能谱测氡，受环境温湿度的影响严重，测量值不确定性较大，而且灵敏度也相对较低，这些都限制了人们对环境氡气危害的进一步认识。

发明内容：

任何学科的科学理论和科学技术的发展，都要借助测试手段的科学数据和有耐于测试技术的发展而发展，才能够真实而雄辩地证实科学理论和科学技术的正确与否。所以说测量分析技术发展和进步，是一切科学理论发展和科学技术的应用的先驱，也是科技转化为生产力的先驱，是直接制约或支持科技发展的重要手段。

氡是天然放射性衰变系列中的气态放射性核素，它的衰变产物又是一种不易挥发的放射性物质，一旦被吸入人体，就会对人体肺部造成损坏并增加诱发肺癌的可能。据统计研究表明，室内氡气污染是仅次于吸烟导致肺癌的第2大诱因。为此，国家出台了国家标准GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和国家标准GB/T18883-2002《室内空气质量标准》，规定了对室内氡气检测的要求。

本发明主要针对目前地质勘查领域和环境评价领域的土壤及空气测氡的应用要求，设计一种静电α杯多用途测氡仪，它针对现有的一些土壤测氡技术方法的缺陷，提出一种新的测量方法，主要解决土壤氡气测量效率、测量精度、测量准确性、测量可靠性以及对土壤氡浓度绝对测量，从而满足目前对土壤氡气测量的迫切需求。

由于空气中的氡浓度相对非常微弱，现有的空气测氡仪，由于其自身探测灵敏度、氡子体污染及环境空气温湿度等因素影响，在进行空气氡浓度测量时，测量稳定性较差的同时，也往往需要较长的累积测量时间。本发明设计的一种静电α杯多用途测氡仪，针对目前空气中氡浓度快速测量的要求，选用空气脉冲电离室作为探测器，具有探测效率高，测量灵敏度高的特点；在更换空气脉冲电离室端口密封装置后，即可能进行空气氡测量，达到快速对空气氡测量的目的。

为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是：α杯氡子体吸附取样装置、α杯状负高压静电保持装置、负高压充电和检测装置、常温常压空气脉冲电离室测氡仪、α杯测氡电离室端口电场密封装置、空气测氡电离室端口电场密封装置、无线打印机；高压充电检测装置对α杯状负高压静电保持装置充电和检测；α杯状负高压静电保持装置装配在α杯氡子体吸附装置外表面，土壤测氡时将其置于土壤中对氡子体吸附取样后，取出再安装在α杯测氡电离室端口电场密封装置上，并置于电离室内进行测量；空气测氡时采用空气测氡电离室端口电场密封装置密封电离室端口进行测氡；测氡仪连接无线打印机对测试数据进行打印。

按照本发明提供的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的α杯氡子体吸附取样装置为一个对氡子体具有良好吸附性能的绝缘杯状体。

按照本发明提供的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的α杯状负高压静电保持装置包括CBB高压保持电容(1)、导电杯体(2)、绝缘杯体(3)、充电及电压检测端口组成(4)，CBB高压电容密封装配金属外壳(5)；CBB高压保持电容一端接充电端口地，另一端接充电端口负高压端并连接导电杯体，CBB高压保持电容采用环氧树脂注封(6)在CBB高压电容密封装配金属外壳内，导电杯体内外两面均由高绝缘材料密封与外界进行电气绝缘隔离，α杯状负高压静电保持装置充上负高压电源后，扣置在α杯氡子体吸附取样装置(7)外表面，直接埋置于土壤中。

按照本发明提供的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的负高压充电和检测装置，包括电池、电源管理电路、负高压电源、负高压充电端口、负高压检测装置、状态信息提示模块；电池连接电源管理电路，电源管理电路连接负高压电源、负高压电源输出连接负高压输出充电端口，负高压充电端口固定在绝缘基座上，负高压检测装置连接负高压输出充电宽口，状态信息提示模块连接负高压检测装置和电源管理电路，提示负高压充电状态及电池状态；负高压充电和检测装置输出负高压对α杯状负高压静电保持装置进行充电并对其进行充电电压检测。

按照本发明提供的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的常温常压空气脉冲电离室测氡仪，具体由空气脉冲电离室、高压电源、CBB高压保持电容、低噪声电荷灵敏前端电子学模块(8)、电离室信号数据获取系统、人机交互系统组成；空气脉冲电离室由圆柱形导电腔体(9)、保护环(10)、绝缘环(11)、中央丝极(12)、电离室端口电场密封盖组成，电离室端口电场密封盖可根据测量需要选择α杯测氡电离室端口电场密封装置(13)或空气测氡电离室端口电场密封装置(14)；整个电离室一端安装在绝缘支架上(15)，另一端安装在绝缘面板上(16)，高压电源连接CBB高压电容一端，CBB高压保持电容另一端接地，由CBB高压保持电容对高压进行电压保持后再连接到空气脉冲电离室圆柱形导腔体上；空气脉冲电离室圆柱形导腔体外表面套装绝缘材料；保护环为环状金属材料，其内圆连接绝缘环，外圆连接圆柱形导电腔体端面；中央丝极一端安装在绝缘环中心位置，由金属丝与低噪声电荷灵敏前端电子学输入端连接，另一端伸入圆柱形导电腔体内腔中央并悬空；中央丝极连接低噪声电荷灵敏前端电子学；低噪声电荷灵敏前端电子学模块安装在金属屏蔽盒内(17)，低噪声电荷灵敏前端电子学模块输出连接电离室输出信号数据获取系统；电离室输出信号数据获取系统为空气脉冲电离室α能谱测量方式，采用氡特征峰位动态确定法，氡特征信息边界动态调整，重叠氡子体信息比例抠除法，获取氡静计数来计算氡含量。

按照本发明提供的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的α杯测氡电离室端口电场密封装置与空气脉冲电离室的圆柱形导电腔体接触面为导电材料(18)，另一侧为高绝缘材料(19)，通过绝缘螺钉(20)将两个部件进行连接，绝缘材料一侧安装把手(21)，把手与电离室腔体电气绝缘隔离，把手与电离室腔体电气绝缘隔离，导电材料与电离室端口通过螺纹进行连接，在端口内侧面通过螺钉(22)安装α杯固定装置(23)，测量时将α杯氡子体吸附取样装置(24)置于α杯固定装置内侧固定，连同α杯测氡电离室端口电场密封装置装入空气脉冲电离室内部。

按照本发明提供的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的空气测氡电离室端口电场密封装置，端口为网孔状电场密封体(25)，网孔状电场密封体一侧为金属导电膜(26)，另一侧为绝缘体(27)。网孔状电场密封体安装在环状导电体上(28)，环状导电体与电离室通过内螺纹连接；在环状导电体外侧通过绝缘螺钉连接环状绝缘体(29)，环状绝缘体上连接把手，把手与电离室腔体电气绝缘隔离；

附图说明

附图1为一种静电α杯多用途测氡仪结构原理图；

附图2为负高压静电保持及壤氡子体取样装置剖视图；

附图3常温常压空气脉冲电离室α杯测氡结构剖视图；

附图4常温常压空气脉冲电离室空气测氡结构剖视图；

附图5负高压充电和检测装置原理图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。

图1为一种静电α杯多用途测氡仪结构原理图；具体包括：α杯氡子体吸附取样装置、α杯状负高压静电保持装置、负高压充电和检测装置、常温常压空气脉冲电离室测氡仪、α杯测氡电离室端口电场密封装置、空气测氡电离室端口电场密封装置、无线打印机；高压充电检测装置对α杯状负高压静电保持装置充电和检测；α杯状负高压静电保持装置装配在α杯氡子体吸附装置外表面，土壤测氡时将其置于土壤中对氡子体吸附取样后，取出再安装在α杯测氡电离室端口电场密封装置上，并置于电离室内进行测量；空气测氡时采用空气测氡电离室端口电场密封装置密封电离室端口进行测氡；测氡仪连接无线打印机对测试数据进行打印。

附图2为负高压静电保持及壤氡子体取样装置剖视图；具体包括：CBB高压保持电容(1)、导电杯体(2)、绝缘杯体(3)、充电及电压检测端口组成(4)，CBB高压电容密封装配金属外壳(5)；CBB高压保持电容一端接充电端口地，另一端接充电端口负高压端并连接导电杯体，CBB高压保持电容采用环氧树脂注封(6)在CBB高压电容密封装配金属外壳内，导电杯体内外两面均由高绝缘材料密封与外界进行电气绝缘隔离，α杯状负高压静电保持装置充上负高压电源后，扣置在α杯氡子体吸附取样装置(7)外表面，直接埋置于土壤中。

附图3常温常压空气脉冲电离室α杯测氡结构剖视图；具体由空气脉冲电离室、高压电源、CBB高压保持电容、低噪声电荷灵敏前端电子学模块(8)、电离室信号数据获取系统、人机交互系统组成；空气脉冲电离室由圆柱形导电腔体(9)、保护环(10)、绝缘环(11)、中央丝极(12)、电离室端口电场密封盖组成；电离室端口电场密封盖可根据测量需要选择α杯测氡电离室端口电场密封装置(13)或空气测氡电离室端口电场密封装置(14)；整个电离室一端安装在绝缘支架上(15)，另一端安装在绝缘面板上(16)，高压电源连接CBB高压电容一端，CBB高压保持电容另一端接地，由CBB高压保持电容对高压进行电压保持后再连接到空气脉冲电离室圆柱形导腔体上；空气脉冲电离室圆柱形导腔体外表面套装绝缘材料；保护环为环状金属材料，其内圆连接绝缘环，外圆连接圆柱形导电腔体端面；中央丝极一端安装在绝缘环中心位置，由金属丝与低噪声电荷灵敏前端电子学输入端连接，另一端伸入圆柱形导电腔体内腔中央并悬空；中央丝极连接低噪声电荷灵敏前端电子学；低噪声电荷灵敏前端电子学模块安装在金属屏蔽盒内(17)，低噪声电荷灵敏前端电子学模块输出连接电离室输出信号数据获取系统。

电离室端口电场密封盖为α杯测氡电离室端口电场密封装置，其与空气脉冲电离室的圆柱形导电腔体接触面为导电材料(18)，另一侧为高绝缘材料(19)，通过绝缘螺钉(20)将两个部件进行连接，绝缘材料一侧安装把手(21)，把手与电离室腔体电气绝缘隔离，把手与电离室腔体电气绝缘隔离，导电材料与电离室端口通过螺纹进行连接，在端口内侧面通过螺钉(22)安装α杯固定装置(23)，测量时将α杯氡子体吸附取样装置(24)置于α杯固定装置内侧固定，连同α杯测氡电离室端口电场密封装置装入空气脉冲电离室内部。

附图4常温常压空气脉冲电离室空气测氡结构剖视图；其电离室结构与图3相同，不同之处在于电离室端口电场密封盖为空气测氡电离室端口电场密封装置，端口为网孔状电场密封体(25)，网孔状电场密封体一侧为金属导电膜(26)，另一侧为绝缘体(27)。网孔状电场密封体安装在环状导电体上(28)，环状导电体与电离室通过内螺纹连接；在环状导电体外侧通过绝缘螺钉连接环状绝缘体(29)，环状绝缘体上连接把手，把手与电离室腔体电气绝缘隔离；

附图5负高压充电和检测装置原理图；包括电池、电源管理电路、负高压电源、负高压充电端口、负高压检测装置、状态信息提示模块；电池连接电源管理电路，电源管理电路连接负高压电源、负高压电源输出连接负高压输出充电端口，负高压充电端口固定在绝缘基座上，负高压检测装置连接负高压输出充电宽口，状态信息提示模块连接负高压检测装置和电源管理电路，提示负高压充电状态及电池状态；负高压充电和检测装置输出负高压对α杯状负高压静电保持装置进行充电并对其进行充电电压检测。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些不需要创造性劳动就能做出的各种改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.本发明提供一种静电α杯多用途测氡仪，具体包括：α杯氡子体吸附取样装置、α杯状负高压静电保持装置、负高压充电和检测装置、常温常压空气脉冲电离室测氡仪、α杯测氡电离室端口电场密封装置、空气测氡电离室端口电场密封装置、无线打印机；高压充电检测装置对α杯状负高压静电保持装置充电和检测；α杯状负高压静电保持装置装配在α杯氡子体吸附装置外表面，土壤测氡时将其置于土壤中对氡子体吸附取样后，取出再安装在α杯测氡电离室端口电场密封装置上，并置于电离室内进行测量；空气测氡时采用空气测氡电离室端口电场密封装置密封电离室端口进行测氡；测氡仪连接无线打印机对测试数据进行打印。

2.根据权利要求1所述的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的α杯氡子体吸附取样装置为一个对氡子体具有良好吸附性能的绝缘杯状体。

3.根据权利要求1所述的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的α杯状负高压静电保持装置包括CBB高压保持电容（1）、导电杯体（2）、绝缘杯体（3）、充电及电压检测端口组成（4），CBB高压电容密封装配金属外壳（5）；CBB高压保持电容一端接充电端口地，另一端接充电端口负高压端并连接导电杯体，CBB高压保持电容采用环氧树脂注封（6）在CBB高压电容密封装配金属外壳内，导电杯体内外两面均由高绝缘材料密封与外界进行电气绝缘隔离，α杯状负高压静电保持装置充上负高压电源后，扣置在α杯氡子体吸附取样装置（7）外表面，直接埋置于土壤中。

4.根据权利要求1所述的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的负高压充电和检测装置，包括电池、电源管理电路、负高压电源、负高压充电端口、负高压检测装置、状态信息提示模块；电池连接电源管理电路，电源管理电路连接负高压电源、负高压电源输出连接负高压输出充电端口，负高压充电端口固定在绝缘基座上，负高压检测装置连接负高压输出充电宽口，状态信息提示模块连接负高压检测装置和电源管理电路，提示负高压充电状态及电池状态；负高压充电和检测装置输出负高压对α杯状负高压静电保持装置进行充电并对其进行充电电压检测。

5.根据权利要求1所述的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的常温常压空气脉冲电离室测氡仪，具体由空气脉冲电离室、高压电源、CBB高压保持电容、低噪声电荷灵敏前端电子学模块（8）、电离室信号数据获取系统、人机交互系统组成；空气脉冲电离室由圆柱形导电腔体（9）、保护环（10）、绝缘环（11）、中央丝极（12）、电离室端口电场密封盖组成；电离室端口电场密封盖可根据测量需要选择α杯测氡电离室端口电场密封装置（13）或空气测氡电离室端口电场密封装置（14）；整个电离室一端安装在绝缘支架上（15），另一端安装在绝缘面板上（16），高压电源连接CBB高压电容一端，CBB高压保持电容另一端接地，由CBB高压保持电容对高压进行电压保持后再连接到空气脉冲电离室圆柱形导腔体上；空气脉冲电离室圆柱形导腔体外表面套装绝缘材料；保护环为环状金属材料，其内圆连接绝缘环，外圆连接圆柱形导电腔体端面；中央丝极一端安装在绝缘环中心位置，由金属丝与低噪声电荷灵敏前端电子学输入端连接，另一端伸入圆柱形导电腔体内腔中央并悬空；中央丝极连接低噪声电荷灵敏前端电子学；低噪声电荷灵敏前端电子学模块安装在金属屏蔽盒内（17），低噪声电荷灵敏前端电子学模块输出连接电离室输出信号数据获取系统；电离室输出信号数据获取系统为空气脉冲电离室α能谱测量方式，采用氡特征峰位动态确定法，氡特征信息边界动态调整，重叠氡子体信息比例抠除法，获取氡静计数来计算氡含量。

6.根据权利要求1所述的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的α杯测氡电离室端口电场密封装置与空气脉冲电离室的圆柱形导电腔体接触面为导电材料（18），另一侧为高绝缘材料（19），通过绝缘螺钉（20）将两个部件进行连接，绝缘材料一侧安装把手（21），把手与电离室腔体电气绝缘隔离，把手与电离室腔体电气绝缘隔离，导电材料与电离室端口通过螺纹进行连接，在端口内侧面通过螺钉（22）安装α杯固定装置（23），测量时将α杯氡子体吸附取样装置（24）置于α杯固定装置内侧固定，连同α杯测氡电离室端口电场密封装置装入空气脉冲电离室内部。

7.根据权利要求1所述的一种静电α杯多用途测氡仪，其特征在于：所述的空气测氡电离室端口电场密封装置，端口为网孔状电场密封体（25），网孔状电场密封体一侧为金属导电膜（26），另一侧为绝缘体（27）；网孔状电场密封体安装在环状导电体上（28），环状导电体与电离室通过内螺纹连接；在环状导电体外侧通过绝缘螺钉连接环状绝缘体（29），环状绝缘体上连接把手，把手与电离室腔体电气绝缘隔离。