CN109991645B - 钍射气累积测量法中的探测效率确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境监测领域放射性气体钍射气（220Rn）浓度的测量，为钍射气累积测量法中的探测效率确定方法，依次通过（1）钍射气子体照射实验和（2）钍射气照射实验得到铝箔包裹后径迹片平均探测效率。本发明实现对累积测量法中钍射气的探测效率确定。

Description

钍射气累积测量法中的探测效率确定方法
技术领域
本发明涉及环境监测领域放射性气体钍射气(220Rn)浓度的测量，具体涉及一种在钍射气累积测量法中的探测效率确定方法。
背景技术
国内、外对钍射气的研究方法基本分为瞬时连续测量和长期累积测量两类。瞬时连续测量方法可以给出测量时刻或某较短时间段内钍射气的活度浓度，方便快捷，但是这对于评价钍射气对人体造成的内照射剂量引入较大误差。长期累积测量方法可以给出较长时间段内钍射气的平均活度浓度，对于内照射剂量评价较为准确，该方法在国内外使用最为广泛和普遍。
在钍射气累积测量方法中，固体核径迹法最为典型。此法可较长期地保存所测得的钍射气信息，在需要时进行蚀刻、读数，并且该方法成本较低、便于推广，尤其在大规模外部环境、厂矿和居室内钍射气水平调查以及个人剂量监测中，具有较大优势。目前国内外在固体核径迹法研究钍射气方面，肖德涛等人通过在径迹片外加吸收体实现对钍射气的测量；郭秋菊等开发的被动式累积型氡-钍射气探测器通过改变半圆形杯的底部空气换气口直径，对氡和钍射气进行测量，该方法需要两个探测杯同时进行测量；日本名古屋大学研制的钍射气探测器由不锈钢支架、CR-39径迹片和铝箔吸收体三部分组成，通过测量钍射气发射8.78MeV的α射线在径迹片产生的径迹给出活度浓度。
经文献对比分析表明，国内在进行钍射气测量时，基本上都是根据氡(222Rn)和钍射气发生的α射线能量的不同，通过在径迹盒内探测器表面覆盖吸收层，只允许钍射气发射的8.78MeV能量的射线通过，根据探测器上的径迹密度以及探测器的刻度因子，给出钍射气的活度浓度。这些方法是基于一定钍射气暴露量下探测器的刻度因子开展测量工作的，但与该专利方法相同的在钍射气累积测量法中的探测效率确定方法研究未见报道。
发明内容
发明目的：本发明的目的是实现对累积测量法中钍射气的探测效率确定。
技术方案：(1)钍射气子体照射实验：钍射气在进入照射室前已经在衰变室内完全衰变，进入到照射室的主要为212Pb、212Bi及其后衰变子体，如图1所示；这些子体中212Bi衰变时有35.9％的概率发射6.05MeV能量α射线，另有64.1％的概率衰变为212Po，212Po衰变时发射8.78MeV能量α射线；无铝箔径迹片上记录的是6.05MeV和8.78MeV能量α射线，有铝箔径迹片上只记录部分8.78MeV能量α射线；假设无铝箔径迹片上记录的6.05MeV和8.78MeV能量α射线个数分别为N6.05和N8.78，有铝箔径迹片上记录的8.78MeV能量α射线个数为n8.78，铝箔包裹后径迹片探测效率为ε1；
根据以上分析有：
N8.78：N6.05＝0.64：0.36 (1)
根据刻度实验可知：
n8.78/(N8.78+N6.05)＝C0(C0为实验值) (2)
故可得铝箔包裹后径迹片探测效率为：
ε1＝n8.78/N8.78 (3)
(2)钍射气照射实验：钍射气衰变时发射6.29MeVα射线变为216Po，216Po衰变时发射6.78MeV能量α射线，212Bi衰变如上文(1)中所述；由于钍射气半衰期只有55.6s，穿透滤膜进入剂量盒后，快速衰变为216Po，而216Po半衰期只有0.145s，因此无铝箔径迹片上记录的α射线的能量为6.05MeV、6.78MeV(或6.29MeV)和8.78MeV，有铝箔径迹片上只记录部分8.78MeV能量α射线；假设无铝箔径迹片上记录的6.05MeV、6.78MeV(或6.29MeV)和8.78MeV能量α射线个数分别为N6.05’、N6.78’和N8.78’，有铝箔径迹片上记录的8.78MeV能量α射线个数为n8.78’，铝箔包裹后径迹片探测效率为ε2；
根据以上分析有：
N6.78’：N8.78’：N6.05’＝1：0.64：0.36 (4)
根据刻度实验可知：
n8.78’/(N6.78’+N8.78’+N6.05’)＝C1(C1为实验值) (5)
故可得铝箔包裹后径迹片探测效率为：
ε2＝n8.78’/N8.78’ (6)
由钍射气照射实验和钍射气子体照射实验得到的铝箔包裹径迹片探测效率应基本一致；
由式(3)和式(6)可得到铝箔包裹后径迹片平均探测效率为：
ε＝(ε1+ε2)/2 (7)
钍射气及其子体对径迹片进行照射时，在一定厚度的铝箔下，只有212Po衰变时发射的8.78MeV能量α射线可以穿透。利用这一特性，可通过包裹铝箔的径迹片和不包裹铝箔径迹片对钍射气及其子体的照射实验得到该厚度铝箔下的探测效率。
有益效果：通过本发明的探测效率确定方法，可得到一定厚度铝箔下钍射气在径迹片上的探测效率。
当铝箔厚度为46.6μm时，分别开展钍射气和其子体照射实验，实验结果见表1。
表1钍射气及其子体对包裹46.60μm厚度铝箔和不包裹铝箔径迹片的照射结果
Figure BDA0001536588580000021
由式(2)、式(5)和表1中的数据可知：
C0＝7.27：23.22 (8)
C1＝0.53：3.05 (9)
由式(1)、式(2)、式(3)和式(8)可得：
ε1＝48.92％ (10)
由式(4)、式(5)、式(6)和式(9)可得：
ε2＝54.30％ (11)
故铝箔包裹后径迹片平均探测效率为
ε＝(ε1+ε2)/2＝51.61％ (12)
综上所述，通过本发明的探测效率确定方法，得到当铝箔厚度为46.6μm时钍射气在径迹片上的探测效率为51.61％。
附图说明
图1为本发明钍射气子体照射实验示意图；
图2为本发明钍射气照射实验示意图。
最佳实施方式
本发明是一种累积测量法中的钍射气探测效率确定方法，包括步骤：1)钍射气照射实验：首先，在剂量盒一端加装滤膜，减少钍射气子体干扰；然后，同时将包裹一定厚度铝箔的径迹片和不包裹铝箔径迹片置于该剂量盒内；最后，将该剂量盒置于至少三个不同钍射气浓度的辐射场下进行累积测量。测量结束后将两种径迹片进行蚀刻测读，得到径迹密度；2)钍射气子体照射实验：将包裹一定厚度铝箔的径迹片和不包裹铝箔径迹片同时直接置于至少三个不同钍射气浓度的辐射场下进行累积测量，测量结束后将两种径迹片进行蚀刻测读，得到径迹密度；3)数据分析：根据式(1)式(7)、钍射气照射实验得到的径迹密度和钍射气子体照射实验得到的径迹密度，计算分析后可得到该厚度铝箔下钍射气在径迹片上的探测效率。

Claims (1)

1.一种钍射气累积测量法中的探测效率确定方法，其特征在于：(1)钍射气子体照射实验：钍射气在进入照射室前已经在衰变室内完全衰变，进入到照射室的主要为212Pb、212Bi及其后衰变子体；这些子体中212Bi衰变时有35.9％的概率发射6.05MeV能量α射线，另有64.1％的概率衰变为212Po，212Po衰变时发射8.78MeV能量α射线；无铝箔径迹片上记录的是6.05MeV和8.78MeV能量α射线，有铝箔径迹片上只记录部分8.78MeV能量α射线；假设无铝箔径迹片上记录的6.05MeV和8.78MeV能量α射线个数分别为N6.05和N8.78，有铝箔径迹片上记录的8.78MeV能量α射线个数为n8.78，铝箔包裹后径迹片探测效率为ε1；
根据以上分析有：N8.78：N6.05＝0.64：0.36 (1)
根据刻度实验可知：n8.78/(N8.78+N6.05)＝C0(C0为实验值) (2)
故可得铝箔包裹后径迹片探测效率为：
ε1＝n8.78/N8.78 (3)
(2)钍射气照射实验：钍射气衰变时发射6.29MeVα射线变为216Po，216Po衰变时发射6.78MeV能量α射线，212Bi衰变如步骤(1)中所述；由于钍射气半衰期只有55.6s，穿透滤膜进入剂量盒后，快速衰变为216Po，而216Po半衰期只有0.145s，因此无铝箔径迹片上记录的α射线的能量为6.05MeV、6.78MeV、6.29MeV或8.78MeV有铝箔径迹片上只记录部分8.78MeV能量α射线；假设无铝箔径迹片上记录的6.05MeV、6.78MeV、6.29MeV或8.78MeV能量α射线个数分别为N6.05’、N6.78’和N8.78’，有铝箔径迹片上记录的8.78MeV能量α射线个数为n8.78’，铝箔包裹后径迹片探测效率为ε2；
根据以上分析有：
N6.78’：N8.78’：N6.05’＝1：0.64：0.36 (4)
根据刻度实验可知：
n8.78’/(N6.78’+N8.78’+N6.05’)＝C1(C1为实验值) (5)
故可得铝箔包裹后径迹片探测效率为：
ε2＝n8.78’/N8.78’ (6)
由钍射气照射实验和钍射气子体照射实验得到的铝箔包裹径迹片探测效率应基本一致；
由式(3)和式(6)可得到铝箔包裹后径迹片平均探测效率为：
ε＝(ε1+ε2)/2 (7)
钍射气及其子体对径迹片进行照射时，在一定厚度的铝箔下，只有212Po衰变时发射的8.78MeV能量α射线可以穿透；利用这一特性，可通过包裹铝箔的径迹片和不包裹铝箔径迹片对钍射气及其子体的照射实验得到该厚度铝箔下的探测效率。
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