CN111551979A - 基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，抽入含氡/钍射气的空气，将氡/钍射气的子体阻留在采样头滤膜上，然后子体释放的α粒子入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹，同时，氡/钍射气被气泵抽出。另外本发明设计了四个不同厚度的铝过滤膜，在经过四个不同厚度的铝过滤膜后确保各子体衰减到CR39后能量均为3‑5MeV，确保CR39响应积准确；在累积测量结束后，取出CR39固体核径迹探测器，蚀刻后测量径迹密度，定量分析氡/钍射气及其子体的浓度。上述测量方法具有更高探测效率，可以有效实现氡/钍射气及子体分辨，累积或连续采样子体的氡/钍射气测量。

Description

基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法

技术领域

本发明涉及固体核径迹检测技术领域，尤其是涉及一种基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法。

背景技术

氡及其子体引起的照射应归于天然辐射源引起的公众附加照射，在联合国原子能辐射效应科学委员会UNSCEAR第56届会议中，将人类活动引起的天然照射增加列入4个优先关注和研究领域之一，以报告形式，专门论述了居室中氡及其子体引起体内照射剂量贡献以及放射性核素发射γ射线引起体外照射剂量贡献的复合作用。

2006年，UNSCEAR报告中指出，居民终生(75年)处在氡浓度为 100Bq·m-3环境中所致肺癌的超额相对危险因子为0.16。相比于室内环境存在着数种有害物质(例如，甲醛、苯等)，放射性危害居于首位：举例说明，放射性氡、钍射气及其子体，氡所致肺癌属电离辐射的随机性效应，其发生机率与长期吸入氡及其子体的累积剂量正相关，氡、钍射气及其子体的照射是非吸烟者诱发肺癌的首位环境病因。研究人员发现，居室内天然辐射照射对人类健康的影响正在逐步显现，然而降低居室内氡浓度和控制氡及子体危害的核心是实现对居室氡/钍射气及其衰变子体浓度的准确评价和测量。

目前，常见的氡/钍射气衰变子体的累积测量的主要方法包括固体核径迹、活性炭盒和驻极体方法。研究发现与本申请技术方案最为接近的现有检测方法是：利用CR-39固体核径迹探测器实施的固体核径迹检测技术；目前，采用CR-39固体核径迹探测器(片)及扩散室体对氡钍射气进行被动累积式测量，其基本原理是：所测量的含氡钍射气空气进入测量室后，氡钍射气及其一系列衰变子体释放α粒子，α粒子可在CR-39固体核径迹片上形成损伤径迹，单位面积上的损伤径迹密度与氡钍射气浓度具有比例关系，利用比例关系可测定辐射剂量。但现有的体核径迹检测技术存在一些明显缺陷，例如：1、较低浓度测量中，数据离散性高；2、只能测量得到氡气体或氡子体浓度的平均水平，对氡及子体无分辨；3、采用高渗透率滤膜时，钍射气(220Rn)及其子体对结果影响大。

发明内容

本发明提供的一种基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，包括如下操作：

步骤S100：将抽入含目标射气(即氡射气和/或钍射气)的空气到采样空间内，待目标射气及目标射气子体达到放射性平衡后，在采样空间内对目标射气子体实施浓度检测；

步骤S200：对采样空间进行抽气，将混合放射性气溶胶中的目标射气抽出采样空间(即抽气抽走的是氡射气、钍射气，这样具体将氡射气子体Po-218、Po-214、钍射气子体Bi-212、Po-212留在了采样空间内)；注意释放β粒子无法造成CR39固体核径迹探测元件的响应；由于释放α粒子的能量不同，因此其在铝过滤膜中的射程是不同的，因此最好衰减剩下的能量也不同；

步骤S300：将采样空间中抽气剩下的目标射气子体被阻留在沉积采样滤膜上；

步骤S400：沉积采样滤膜上的目标射气子体释放的α粒子并先后经过采样扩散腔、铝过滤膜入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹；

步骤S500：在累积测量结束后，取出CR39固体核径迹探测元件，蚀刻后测量径迹密度，定量分析目标射气子体的浓度。

优选的，作为一种可实施方案；目标射气包括氡射气和/或钍射气，且目标射气子体包括氡射气子体和/或钍射气子体。

优选的，作为一种可实施方案；铝过滤膜为四个不同厚度的铝过滤膜；

其中，厚度为100μm厚度的铝过滤膜形成了本底通道；

厚度为1.0-3.0μm厚度的铝过滤膜形成了第一通道T_I，实现接收氡射气子体Po-218、Po-214的α粒子以及钍射气子体的Bi-212、Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为 3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

厚度为10.0-15.0μm厚度的铝过滤膜形成了第二通道T_II，实现接收氡射气子体Po-214的α粒子以及钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在 CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

厚度为20.0-25.0μm厚度的铝过滤膜形成了第三通道T_III，实现接收钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应。

优选的，作为一种可实施方案；定量分析目标射气子体的浓度之前还包括如下操作步骤：对当前被检测空气组分进行分析判断，判断当前空气中是只含氡射气(即氡室中)，或者只含有钍射气，或者含有氡射气和钍射气。

定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S510：经过判断分析，若当前空气中是只含氡射气(即氡室中)，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括Po-218的净径迹密度、Po-214的净径迹密度；

步骤S520：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为 trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm ^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h ^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S530：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S540：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、 Po-214的子体浓度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓度；

平衡当量氡浓度关系公式表述为：

步骤S550：求解氡子体的约化平衡因子，氡子体的约化平衡因子定义为：

F_Rn＝0.105F_Po-218+0.381F_Po-214 公式3。

定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S610：经过判断分析，若当前空气中是只含钍射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括Bi-212的净径迹密度、Po-212的净径迹密度；

步骤S620：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的 Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为 trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm ^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h ^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S630：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S640：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、 Po-212的子体浓度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212 的子体浓度；

平衡当量钍射气浓度关系公式表述为：

步骤S650：求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，钍射气及子体的的约化平衡因子定义为：F_Tn＝0.084F_Bi-212

即公式7。

定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S710：经过判断分析，若当前空气中是含氡射气以及钍射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括Po-218的净径迹密度、 Po-214的净径迹密度以及Bi-212的净径迹密度、Po-212的净径迹密度；

步骤S720：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；通过前述步骤得到的 Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为 trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm ^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h ^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S730：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S740：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、 Po-214的子体浓度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓度；

平衡当量氡浓度关系公式表述为：

求解氡子体的约化平衡因子，氡子体的约化平衡因子定义为：

F_Rn＝0.105F_Po-218+0.381F_Po-214 公式3；

步骤S750：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、 Po-212的子体浓度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212 的子体浓度；

平衡当量钍射气浓度关系公式表述为：

求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，钍射气及子体的的约化平衡因子定义为：F_Tn＝0.084F_Bi-212

即公式7；

本发明实施例至少存在如下方面的技术优势：

在上述技术方案中，环境中氡钍射气及其子体达到放射性平衡后，抽入含氡/钍射气的空气，将氡/钍射气子体阻留在采样头滤膜上，然后子体释放的α粒子入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹，氡/钍射气被气泵抽出。另外本方案设计了四个不同厚度的铝过滤膜，在经过四个不同厚度的铝过滤膜后确保各子体衰减到CR39 后能量均为3-5MeV，确保CR39响应积准确；在累积测量结束后，取出 CR39固体核径迹探测器，蚀刻后测量径迹密度，定量分析氡/钍射气及其子体的浓度。上述测量方法具有更高探测效率，可以有效实现氡 /钍射气及子体分辨，累积或连续采样子体的氡/钍射气测量。

附图说明

图1为本发明研究发现的某一蚀刻条件下随能量变化α粒子在CR39固体核径迹探测元件上形成的损伤径迹直径变化示意图；

图2为本发明实施例发现的不同厚度的铝过滤膜上接收的α粒子原理示意图；

图3为本发明实施例提供的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测实施的采样设备结构示意图；

图5为图4中的采样设备爆炸结构示意图。

图6为本发明方法实施的检测方法得到测量结果与从滤膜Tomas三段法得到测量结果的相关性示意图。

标号：1-采样空间；2-沉积采样滤膜；3-采样扩散腔；4-铝过滤膜； 5-CR39固体核径迹探测元件。

具体实施方式

如图3所示，本实施例基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，包括如下步骤：步骤S100：将抽入含目标射气(即氡射气和/或钍射气)的空气到采样空间内(即实际上为一种半封闭的空气采样空间)，待目标射气及目标射气子体达到放射性平衡后，在采样空间内对目标射气子体实施浓度检测；步骤S200：对采样空间进行抽气，将混合放射性气溶胶中的目标射气抽出采样空间(即抽气抽走的是氡射气、钍射气，这样具体将氡射气子体Po-218、Po-214、钍射气子体Bi-212、Po-212留在了采样空间内)；注意释放β粒子无法造成CR39固体核径迹探测元件的响应；由于释放α粒子的能量不同，因此其在铝过滤膜中的射程是不同的，因此最好衰减剩下的能量也不同；步骤S300：将采样空间中抽气剩下的目标射气子体被阻留在沉积采样滤膜上；步骤S400：沉积采样滤膜上的目标射气子体释放的α粒子并先后经过采样扩散腔、铝过滤膜入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹；步骤S500：在累积测量结束后，取出 CR39固体核径迹探测元件，蚀刻后测量径迹密度，定量分析目标射气子体的浓度。

在本申请的上述技术方案中，其设计了一个半封闭式的采样空间，同时在采样空间内设计了沉积采样滤膜、采样扩散腔、铝过滤膜以及CR39固体核径迹探测元件。具体安装方向如图4所示，在采样空间1(即检测设备的壳体内)内自气体释放方向自一端至另一端依次设置，沿着设置方向依次设置有沉积采样滤膜2、采样扩散腔3、铝过滤膜4以及CR39固体核径迹探测元件5；同时在采样空间侧壁处设置有供给氡钍射气被抽走的侧壁通孔。

测量的基本原理是：将含氡钍射气空气送入到上述采样空间内，同时氡钍射气被抽气吸走，氡钍射气的子体则被沉积采样滤膜上，此后在一定的累积时间内，氡钍射气子体经过一系列衰变子体释放α粒子，然而本申请设计了四个衰减通道(即不同厚度的铝过滤膜形成的通道)，这样不同类型子体释放的α粒子在经过对应厚度的铝过滤膜衰减后其能量所剩3～ 5MeV能量，这样可在CR-39固体核径迹片(即CR39固体核径迹探测元件) 上形成最为积极的损伤径迹(为后续进行子体浓度计算检测提升了可靠的高精度数据基础)，利用上述单位面积上的损伤径迹密度求解各个子体的净径迹密度；然后定量分析目标射气子体的浓度(具体通过平衡当量氡浓度关系公式，反推某子体浓度以及约化平衡因子)；因此说，本发明的技术方案其克服了现有技术中固体核径迹检测技术存在的技术缺陷，例如：1、较低浓度测量中，数据离散性高(本申请技术方案可在CR-39固体核径迹片上形成最为积极的损伤径迹，其可保障最终检测精度更高)；2、只能测量得到氡气体或氡子体浓度的平均水平，对氡及子体无分辨(本申请技术方案可在四个通道上述接收各个子体衰变的α粒子，并且将氡射气以及钍射气抽出去(分离出去)，从而只检测氡射气子体、钍射气子体的浓度，实现对子体的单独分辨)；3、采用高渗透率滤膜时，钍射气(220Rn)及其子体对结果影响大(本申请技术方案避免了高渗透率滤膜，同样也避免了因高渗透率滤膜产生的技术缺陷)。目标射气包括氡射气和/或钍射气，且目标射气子体包括氡射气子体和/或钍射气子体。需要说明的是，对采样空间进行抽气处理，这样经过采样空间进行抽气，抽气剩下的就是氡/钍射气子体(即氡射气子体、钍射气子体)。

铝过滤膜为四个不同厚度的铝过滤膜；其中，厚度为100μm厚度的铝过滤膜形成了本底通道；

厚度为1.0-3.0μm厚度的铝过滤膜形成了第一通道T_I，实现接收氡射气子体Po-218、Po-214的α粒子以及钍射气子体的Bi-212、Po-212的α粒子(即四种衰变的α粒子都有)，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

厚度为10.0-15.0μm厚度的铝过滤膜形成了第二通道T_II，实现接收氡射气子体Po-214的α粒子以及钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在 CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

厚度为20.0-25.0μm厚度的铝过滤膜形成了第三通道T_III，实现接收钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

在本实施中，第一通道T_I(1.0-3.0μm厚度的铝过滤膜)，实现对氡射气子体Po-218、Po-214和钍射气子体Bi-212(36％，6.2MeV)的α粒子径迹测量；第二通道T_II(10.0-15.0μm厚度的铝过滤膜)，实现对氡射气子体Po-214的α粒子径迹测量；第三通道T_III(20.0-25.0μm厚度的铝过滤膜)，实现对钍射气子体Po-212的α粒子径迹测量；本底通道T₀(100 μm厚度的铝过滤膜)，气体干扰排除及对本底通道的径迹扣除。

在本实施中，上述氡射气在经过衰变放射过程中，气体的只有是Rn222 和Rn220是气体状态的，然而其他的核素是固态的，例如：核素Rn222(气体)衰变成Po-218(固态)，上述Po-218就是固态的；经过衰变可以形成结合态子体和非结合态子体，关于非结合态子体就不用太多赘述了，因为非结合态子体可以形成了团簇，然后非结合态子体就会顺着空气被抽走了；关于结合态子体，氡钍射气经过衰变释放，氡射气子体中的Po-218、Po-214 以及钍射气子体的Bi-212、Po-212；在进行抽气后，氡射气子体Po-218、 Po-214以及钍射气子体的Bi-212、Po-212会沉积在沉积采样滤膜上。上述放射性混合气溶胶包括氡射气、钍射气，氡射气子体的Po-218、Po-214、钍射气子体的Bi-212、Po-212，其中，氡射气、钍射气被抽走了，剩下的氡射气子体，钍射气子体可以进行检测；

如图1所示，我方研究发现了上述某一蚀刻条件下随能量变化α粒子在CR39固体核径迹探测元件上形成的损伤径迹直径变化示意图；我方研究人员基于以上研究发现，3～5MeV能量的α粒子在CR39固体核径迹探测元件(即简称CR39元件或CR39片子)上形成圆形或椭圆形径迹的有效直径最大，分辨率好，可较为准确的加以区分并定量测量。基于上述认识，即3～ 5MeV能量的α粒子在CR39片子上的响应最好，因此针对不同的子体设计出不同厚度的铝过滤膜；需要保障无论何种子体衰变释放的α粒子，最终经过不同厚度铝过滤膜能量衰减后的α粒子到达CR39片子都只剩下都3～ 5MeV能量；即保障不同子体释放的α粒子在经过不同厚度的铝过滤膜后(即经过铝滤过率能量衰减后)在CR39片子上得到最好的响应(最后保障每个通道上的α粒子都是3～5MeV能量的α粒子)。

另外，我方研究人员对α粒子射程以及衰减规律进行了分析，分析结果如下：

研究发现能量范围在4～8MeV之间的α粒子在空气中的射程与能量的经验公式可表述为：

其中，R_air为平均射程，单位：cm；E为α粒子能量，单位MeV。

研究还发现能量范围在4～10MeV之间的α粒子在铝中的射程与能量的经验公式可表述为：

其中，R_Al为平均射程，单位：μm；E为α粒子能量，单位MeV。A_m为分子量或原子质量常数，ρ为密度，g cm^-3。

基于以上认识，我方研究设计了四个不同厚度的铝过滤膜(即四个通道)，设计要求保障氡射气子体、钍射气子体释放的α粒子，先后经过采样扩散腔(一段空气能量衰减一小部分)、不同厚度铝过滤膜(纯铝介质中能量衰减一大部分)最终入射至CR39固体核径迹探测元件上(即最终衰减到CR39的α粒子能量仅剩下3～5MeV能量)形成最优化最积极准确的损伤径迹。本发明设计了的铝过滤膜其实际上在圆周面积上被分割四个不同厚度的铝过滤膜(如图5所示，铝过滤膜其实际上被扇形分割成四种通道)，在经过四个不同厚度的铝过滤膜后确保各个不同子体的能量进行衰减。上述应用的采样器，其氡/钍射气子体分辨设置具有4通道的采样头组件，较为准确的估计了氡/钍射气子体浓度，与国家标准要求紧密贴合，在国内属于首创技术。

分析上述图2可知，所有子体都穿过本底通道后才能进入其他通道；首先，氡射气，钍射气都被抽走了，这样第一通道T_I上原则上会有Po-218、 Po-214以及钍射气的Bi-212、Po-212穿过，第二通道T_II上原则上会有 Po-214以及Po-212穿过，第三通道上只有Po-212释放的8.8MeV能量的α粒子能够到达；由于第三通道T_III上形成只有Po-212的径迹密度，那么就可以推算出第三通道上的Po-212的数量，因为上述Po-218、Po-214以及 Bi-212、Po-212核素中只有Po-212能量最高，只有Po-212其释放的8.8MeV 能量的α粒子能够到达第三通道上(其他子体核素释放的α粒子能量太低，导致射程有限，所以其他子体核素释放的α粒子根本射不到第三通道上)，所以据此可以判断出Po-212核素的数量。

如图2所示，关于释放能量衰减的研究：因为各个子体不同，所以其释放的α粒子的能量是不一样的，但是本发明设计要求从沉积采样滤膜上他发射到CR39上面的那个距离是一定的(根据不同子体释放α粒子的射程固定推荐设计四个不同厚度的铝过滤膜)，因此本申请设计四个通道；本实施例设计了不同厚度的铝片以适应不同的子体放射，以保证辐射到预设铝过滤膜上对应接收衰减后的α粒子的能量正好都是3～5MeV能量的α粒子；举例说明，1.0-3.0μm厚度的铝过滤膜(或称铝片)是针对Po-218、 Bi-212设计的，因为Po-218、Bi-212他的能量在6.0到6.2MeV之间，这样的话Po-218、Bi-212经过空气，α粒子发射经过空气后α粒子也会损失一部分能量(即α能量，计算空气大概损失1MeV)，α粒子继续发射经过很薄的铝片(即1.0-3.0μm的铝过滤膜)，经过该第一通道继续能量继续衰减，最后衰减得到正好那个3～5MeV能量的α粒子；然而由于3～5MeV 能量的α粒子响应最高。

同时举例说明，原7.7MeV(例如：Po-214，众所周知Po-214的能量是 7.7MeV，参见图2)的α粒子开始实施放射衰减，先经过空气衰减(例如衰减2MeV)这样的话(此时剩下能量为5.7MeV)，继续经过10.0-15.0μm 厚的铝过滤膜继续衰减(经过计算分析发现5.7MeV经过10.0-15.0μm厚的铝片衰减剩下的能量为3～5MeV能量)，最后沉积(射)在CR39片子的α粒子正好是3～5MeV能量的α粒子。

同时再举例说明，原8.8-9MeV(例如Bi-212，众所周知Bi-212的能量是8.8MeV，参见图2)的α粒子开始实施放射衰减，先经过空气衰减(空气衰减2MeV)，然后剩下能量为6.6MeV左右呢，然后经过20.0-25.0μm 厚的铝片再进行衰减；此时α粒子经过厚度更厚的铝片后，其能量衰减也越多，最后衰减射到CR39片子是3～5MeV能量的α粒子。

本申请技术方案，本申请设计了不同厚度的尺寸的铝片(衰减通道)，最终我们得到结果是经过不同通道衰减后，最后辐射到CR39片子都是3～ 5MeV能量的α粒子。

综上分析，研究人员配置不同厚度尺寸的4个通道(即四个铝过滤膜)。定义T_i表示第i个通道上测量到的径迹密度值，单位：trs/cm²。在实际的实施例中，第一通道T_I(简称第一通道，即1.0-3.0μm厚度的铝过滤膜)，实现对氡射气子体Po-218、Po-214和钍射气子体Bi-212(36％，6.2MeV) 的α粒子径迹测量；第二通道T_II(简称第二通道，即10.0-15.0μm厚度的铝过滤膜)，实现对氡子体Po-214的α粒子径迹测量；第三通道T_III(简称第三通道，即20.0-25.0μm厚度的铝过滤膜)，实现对钍子体Po-212 的α粒子径迹测量；本底通道T₀(即100μm厚度的铝过滤膜)，气体干扰排除及对本底通道的径迹密度扣除。上述铝过滤膜的厚度尺寸设计则由经验公式获得(非本申请核心技术点，对此不再赘述)，然而所有子体经过空气衰减能量都是固定的(根据设计空气衰减1MeV或2MeV)。注意上述本底通道的子体径迹密度需要进行扣除：

T_III上测得Po-212释放8.8MeV的α粒子引起的径迹密度可以表述为：

S_Po-212＝T_III；S_Bi-212＝1.563×T_III

T_II上测得Po-214释放7.7MeV的α粒子引起的径迹密度表述为：

S_Po-214＝T_II–T_III

T_I上测得Po-218释放的6.0MeV的α粒子引起的径迹密度表述为：

S_Po-218＝T_I–T_II+T_III–[1.563×T_III]＝T_I–T_II–0.563×T_III

T₀，本底径迹密度，并用于对氡气(Rn-222)和钍射气(Rn-220)影响的排除。在T_I、T_II和T_III径迹结果中扣除T₀，获得各通道净径迹密度(注意此时得到是各通道净径迹密度，不是径迹密度)；上述应用方法为极差法。

需要说明的是，环境中氡钍射气及其子体达到放射性平衡后，抽入含氡/钍射气的空气，将氡/钍射气的子体阻留在沉积采样滤膜上，然后沉积在沉积采样滤膜上的氡/钍射气子体释放的α粒子经过不同厚度的铝过滤膜能量衰减，入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹，同时，氡 /钍射气被气泵抽出。在累积测量结束后，取出CR39固体核径迹探测器，蚀刻后测量得到径迹密度，然后再定量分析氡/钍射气子体的浓度。

然而在计算氡/钍射气子体的浓度，需要引入一个平衡因子的概念，在进氡射气子体/钍射气子体的浓度测量时，实际上是通过平衡因子反推推导计算的，具体方法如下：

根据理论分析：平衡当量浓度(EEC)是指实际存在短寿命子体处于放射性平衡时的浓度，测量中主要考虑铀系子体及钍系子体核素的影响，即为平衡当量氡浓度或平衡当量钍浓度。α潜能浓度是指氡钍子体核素完全衰变为铀系核素Pb-210(RaD)或钍系核素Pb-208(ThD)时，所释放α粒子的能量总和。处于平衡状态时，铀系和钍系短寿命子体物理量的衰变特性列入表1。

表1处于平衡状态时，铀系和钍系短寿命子体物理量的衰变特性

注：

和

采用固体核径迹方法测量α粒子损伤径迹时，根据能量权窗理论，在某一蚀刻条件下，3～5MeV的α粒子在CR39元件上形成圆形或椭圆形径迹的有效直径最大，分辨率好，可较为准确的加以区分并定量测量，见图1。

定量分析目标射气子体的浓度之前还包括如下操作步骤：对当前被检测空气组分进行分析判断，判断当前空气中是只含氡射气(即氡室中)，或者只含有钍射气，或者含有氡射气和钍射气。

定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S510：经过判断分析，若当前空气中是只含氡射气(即氡室中)，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度求解各子体的净径迹密度；上述各子体的净径迹密度包括Po-218的净径迹密度、Po-214的净径迹密度；

步骤S520：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为 trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm ^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h ^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S530：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S540：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、 Po-214的子体浓度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓度；

根据表1数据可知，平衡当量氡浓度关系公式表述为：

需要说明的是，上述公式2中

氯气体被抽出，因而Rn-222 释放的α粒子未形成CR39响应；同时，铀系衰变链上的子体Po-218衰变为Pb-214，Pb-214衰变为Bi-214，Bi-214衰变为Po-214，历经1次α衰变和2次β衰变，上述Pb-214和Bi-214的β衰变对CR39无影响，即径迹贡献来源于Po-218和Po-214；关于各个浓度范围内，平衡当量氡浓度EECRn的均值都是一种整体浓度监测设备获得的测量数据，举例说明，在低浓度时，平衡当量氡浓度EECRn的均值为：1097Bqm^-3h；中浓度时，平衡当量氡浓度EECRn的均值为：3568Bqm^-3h^-1；高浓度时，平衡当量氡浓度EECRn的均值为：7645Bqm^-3h^-1；

步骤S550：求解氡子体的约化平衡因子，氡子体的约化平衡因子定义为：

F_Rn＝0.105F_Po-218+0.381F_Po-214 公式3；

另外验证一下，需要说明的是，因此，氡子体Po-218和Po-214的浓度与第一通道I上测量到CR39径迹密度的关系表述为：

同理可得，第二通道II的径迹密度主要来自Po-214。

在本发明实施例的具体技术方案中，定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S610：经过判断分析，若当前空气中是只含钍射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度求解各子体的净径迹密度；上述各子体的净径迹密度包括Bi-212的净径迹密度、Po-212 的净径迹密度；

步骤S620：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的 Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为 trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm ^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h ^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S630：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S640：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、Po-212的子体浓度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212 的子体浓度；

根据表1数据可知，平衡当量钍射气浓度关系公式表述为：

需要说明的是，钍射气被抽出，因而Rn-220释放的α粒子未形成CR39 响应。钍系衰变链上，Bi-212经β衰变至Po-212的分支比为64％，Po-212 半衰期极短，仅为299ns，Po-212经α衰变为稳定核素Pb-208，可将其视为与Bi-212同时释放α粒子，则Bi-212衰变时，以64％几率放出8.8MeV 的α粒子，以36％几率释放6.2MeV的α粒子而衰变为T l-208。根据表1数据，可将平衡当量钍射气浓度EECTn表述为：

即上述公式6；

步骤S650：求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，钍射气及子体的的约化平衡因子定义为：F_Tn＝0.084F_Bi-212

即公式7；

另外验证一下，上述第三通道III的径迹密度来自Bi-212的α衰变子体Po-212，则有：

在本发明实施例的具体技术方案中，定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S710：经过判断分析，若当前空气中是含氡射气以及钍射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度求解各子体的净径迹密度；上述各子体的净径迹密度包括Po-218的净径迹密度、Po-214的净径迹密度以及Bi-212的净径迹密度、Po-212的净径迹密度；

步骤S720：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前述步骤得到的 Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；通过前述步骤得到的 Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为 trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm ^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h ^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S730：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S740：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、 Po-214的子体浓度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓度；

根据表1数据可知，平衡当量氡浓度关系公式表述为：

求解氡子体的约化平衡因子，氡子体的约化平衡因子定义为：

F_Rn＝0.105F_Po-218+0.381F_Po-214 公式3；

步骤S750：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、 Po-212的子体浓度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212 的子体浓度；

根据表1数据可知，平衡当量钍射气浓度关系公式表述为：

求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，钍射气及子体的的约化平衡因子定义为：F_Tn＝0.084F_Bi-212

即公式7；

综上本发明实施例涉及的技术方案其最终反推求解得到了各子体的浓度以及约化平衡因子的均值，这是本发明技术最终得到的目标计算结果。关于平衡因子以及平衡当量(氡)浓度需要说明的是，平衡因子F:是空气中实际存在的氡子体的总α潜能与该空气中跟氡浓度达到放射性平衡时的氡子体总α潜能之比。平衡当量(氡)浓度EECRn：氡与其短寿命衰变产物处于平衡状态，并具有与实际非平衡混合物相同的α潜能浓度时氡的活度浓度，SI单位为Bq·m^-3。对子体称为平衡当量(氡)潜能浓度。

下面对本发明上述技术方案配合具体应用案例进行说明：

实验案例一

标准氡室内，分别采用RTM-2100氡气体测量仪监测氡气体浓度，WLM-2000氡子体测量仪监测氡子体α潜能浓度。未通入气溶胶时，氡及其子体的浓度呈一致变化趋势。通入气溶胶后，氡子体α潜能浓度升高，氡气体的浓度变化差异不明显，测量得到的平衡因子F范围在0.15至0.53 之间。标准氡室的氡源来自Ra-226，存在微量Ra-224，可以认为衰变生成的钍系子体Bi-212浓度很低，其释放的α粒子不致引起CR39的响应，则不需考虑第三通道T_III的测量计数，因此此时的净径迹密度S_Po-214＝T_II； S_Po-218＝T_I-T_II。

测量及数据处理结果如下：

在低浓度时，平衡氡子体浓度与刻度实验结果如下表1：

表1低浓度时(900～1300Bq/m³h)，氡子体浓度与净径迹密度刻度实验结果(时间48h)

依据测量数据，计算可知：

1、实验采用的CR39对α粒子响应的刻度系数(灵敏系数)ε约为 2.1trs·cm^-2·kBq^-1·m³·h^-1，公式1中累计时间为48h，由式(1)可知，低浓度时，平衡当量氡浓度EEC_Rn的均值为：1096.73Bqm^-3h≈1097Bqm^-3h；

2、Po-214累积浓度均值为C_Po-214＝(32-1)/2.1≈15.4kBq·m^-3，除以 48个小时，Po-214的子体浓度约为321Bqm^-3h^-1；其中上述32是指第二通道 T_II值的均值，第三通道数值不考虑，其中的1指T₀值的均值；2.1为刻度系数ε，48是指48小时；这样由该公式1可以获得Po-214的子体浓度；

3、Po-218累积浓度均值为C_Po-218＝(93-32-1)/2.1≈29.37kBq·m^-3，除以48个小时，Po-218的子体浓度约为612Bqm^-3h^-1；其中上述93是指第一通道T_I值的均值，32是指第二通道T_II值的均值，第三通道数值不考虑，其中的1指T₀值的均值；2.1为刻度系数ε，48是指48小时；这样由该公式 1可以获得Po-218的子体浓度；

4、测量得平衡因子F均值(0.41+0.25+0.35)/3＝0.34；

5、依据公式2平衡当量氡浓度EEC_Rn，实际上也反应了平衡因子的关系；即平衡当量氡浓度EEC_Rn为测量得平衡因子F均值即0.34；由此可反推得到 Pb-214浓度：0.34＝0.105×612+0.381×321+0.514×C_Pb-214可知：平衡时，反推得到Pb-214浓度均值为C_Pb-214约为-362Bqm^-3h^-1，取其绝对值为362 Bqm^-3h^-1；即Pb-214是β衰变子体，为保持平衡关系，计算时其C_Pb-214值为负，最终求解应当取其浓度均值的绝对值即为362Bqm^-3h^-1。上述C_Pb-214在公式2计算过程如下：上述C_Pb-214的浓度均值绝对值为{0.105×612+0.381× 321-0.34}除以0.514最终等于362Bqm^-3h^-1；在公式2中，因Bi-214会立即衰变成Po-214,所以代入公式2中与0.381份额匹配的是Po-214的321 Bqm^-3h^-1。

6、约化平衡因子均值：F_Rn＝0.105×(605/1097)+0.381×(294/1097) ＝0.170；这样根据上述公式3可以计算得到该约化平衡因子的均值。

实验案例2：中浓度时，平衡氡子体浓度与刻度实验结果表2：

表2中浓度时(3300～3900Bq/m³h)，氡及子体浓度与净径迹密度刻度实验结果(时间10h)

依据测量数据，计算可知：

1、实验采用的CR39对α粒子响应的刻度系数(灵敏系数)ε约为 2.1trs·cm^-2·kBq^-1·m³·h^-1，由公式1可知，中浓度时，平衡当量氡浓度EEC_Rn的均值为：3568Bqm^-3h^-1；

2、Po-214累积浓度均值为C_Po-214＝(23-1)/2.1≈10.25kBq·m^-3，除以10个小时，即浓度约为1025Bqm^-3h^-1；

3、Po-218累积浓度均值为C_Po-218＝(62-23-1)/2.1≈17.72kBq·m^-3，除以10个小时，即浓度约为1772Bqm^-3h^-1；

4、测量得平衡因子F均值(0.31+0.35+0.43)/3＝0.36；

5、依据公式2平衡因子关系可得到Pb-214浓度：0.36＝0.105× 1772+0.381×1025+0.514×C_Pb-214可知：Pb-214浓度均值绝对值为C_Pb-214约为 1121Bqm^-3h^-1；即C_Pb-214的浓度均值绝对值为{0.105×1772+0.381× 1025-0.34}除以0.514最终等于1121Bqm^-3h^-1；注意在公式2中，因Bi-214 会立即衰变成Po-214,所以代入公式2中与0.381份额匹配的是Po-214的 1025Bqm^-3h^-1；

6、约化平衡因子均值：F_Rn＝0.105×(1772/3568)+0.381×(1025/3568) ＝0.162；这样根据上述公式3可以计算得到该约化平衡因子的均值。

实验案例3：高浓度时，平衡氡子体浓度与刻度实验结果表3：

表3高浓度时(6500～8300Bq/m³h)，氡及子体浓度与净径迹密度刻度实验结果(时间5h)

依据测量数据，计算可知：

1、实验采用的CR39对α粒子响应的刻度系数(灵敏系数)ε约为 2.1trs·cm^-2·kBq^-1·m³·h^-1，由式(1)可知，高浓度时，平衡当量氡浓度EEC_Rn的均值为：7645Bqm^-3h^-1；

2、Po-214累积浓度均值为C_Po-214≈(19-1)/2.1＝8.89kBq·m^-3，除以5 个小时，即浓度约为1777Bqm^-3h^-1；其中上述19是指第二通道T_II值的均值，第三通道数值不考虑，其中的1指T₀值的均值；2.1为刻度系数ε，5是指 5小时；这样由该公式1可以获得Po-214的子体浓度；

3、Po-218累积浓度均值为C_Po-218≈(69-19-1)/2.1＝23.17kBq·m^-3，除以5个小时，即浓度约为4635Bqm^-3h^-1；其中上述69是指第一通道T_I值的均值，19是指第二通道T_II值的均值，第三通道数值不考虑，其中的1指T₀值的均值；2.1为刻度系数ε，5是指5小时；这样由该公式1可以获得Po-218 的子体浓度；

4、测量得平衡因子F为0.34；

5、依据公式2平衡因子关系可得到Pb-214浓度：0.34＝0.105× 4635+0.381×1777+0.514×C_Pb-214：Pb-214浓度均值为C_Pb-214约为2263 Bqm^-3h^-1；

6、约化平衡因子均值：F_Rn＝0.105×(4635/7645)+0.381×(1777/7645) ＝0.152；这样根据上述公式3可以计算得到该约化平衡因子的均值。

关于本发明应用的检测方法的实验数据验证说明：

为验证本发明中氡及子体浓度测量的具体实施例，同时采用《环境空气中氡的标准测量方法》GB14582-1993推荐的抽气滤膜采样方法对氡室内低浓度、中浓度和高浓度氡浓度及其子体浓度进行了测量。根据氡子体浓度测量的Tomas三段法原理，测量滤膜采样后3个时刻的α计数率，分别计算²¹⁸Po、²¹⁴Pb和²¹⁴Bi铀系核素的子体浓度，将结果列入表4。

表4滤膜Tomas三段法与本发明测量及计算结果的比较

放射性平衡条件下，氡浓度与子体²¹⁴Pb的气溶胶动力学行为具有一致性(良好线性关系)，从滤膜Tomas三段法及本发明方法获得的测量结果中均可以得到证实，见图6，本发明计算得到的氡浓度与子体²¹⁴Pb的相关系数为99.94％，说明了该方法在一定程度上提高氡及子体浓度测量的可靠性。取滤膜Tomas三段法与RTM-2100氡气体测量仪测量平衡氡浓度相近结果比较，得到结果的相对偏差值见附表4，最大偏差约为13.5％，说明了这一方法的可行性(下表为附表4)。

实验案4：某地下室内，温湿度较大，氡钍射气具有积聚条件。采用德国RTM-2100氡/钍射气气体测量仪，测量地下室内氡/钍射气浓度，结果见表5。

表5累积测量氡钍射气与净径迹密度实验结果(时间10days)

依据测量数据，计算可知：

1、CR39对α粒子响应的刻度系数(灵敏系数)ε约为2.1trs·cm^-2·kBq ^-1·m³·h^-1，

2、放射性平衡时，氡浓度C_Rn的均值为：86.8Bqm^-3h^-1；钍射气浓度的均值为：30.8Bqm^-3h^-1

2、Po-214累积浓度为C_Po-214≈(33-18-1)/2.1＝6.67kBq·m^-3，这里计算除以时间应当是240小时即10day,浓度约为27.8Bqm^-3h^-1；主要应用公式为公式1；

3、Po-218累积浓度为C_Po-218≈(63-18-0.563×13-1)/2.1＝17.47kBq·m^-3，这里计算除以时间应当是240小时即10day，浓度约为72.8Bqm^-3h^-1；主要应用公式为公式1；

4、Bi-212累积浓度为C_Bi-212≈(1.563×13-1)/2.1＝9.76kBq·m^-3，除以时间应当是240，即浓度约为40.7Bqm^-3h^-1；主要应用公式为公式1。

5、测量得到氡平衡因子为：0.38-0.39，依据式公式2平衡因子关系公式可反推得到Pb-214浓度：Pb-214浓度均值绝对值为C_Pb-214约为 34.7Bqm^-3h^-1；

6、测量得到钍射气平衡因子为：0.0018-0.0918，均值为0.0293。依据式公式6平衡因子关系公式，可反推得到Pb-212浓度：Pb-212浓度范围为3.6-3.9Bqm^-3h^-1，均值为3.69Bqm^-3h^-1。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

步骤S100：将抽入含目标射气的空气到采样空间内，待目标射气及目标射气子体达到放射性平衡后，在所述采样空间内对目标射气子体实施浓度检测；

步骤S200：对所述采样空间进行抽气，将所述混合放射性气溶胶中的目标射气抽出所述采样空间；

步骤S300：将所述采样空间中抽气剩下的目标射气子体被阻留在沉积采样滤膜上；

步骤S400：所述沉积采样滤膜上的目标射气子体释放的α粒子并先后经过采样扩散腔、铝过滤膜入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹；

步骤S500：在累积测量结束后，取出所述CR39固体核径迹探测元件，蚀刻后测量径迹密度，定量分析目标射气子体的浓度。

2.根据权利要求1所述的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，所述目标射气包括氡射气和/或钍射气，且所述目标射气子体包括氡射气子体和/或钍射气子体。

3.根据权利要求2所述的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，所述铝过滤膜为四个不同厚度的铝过滤膜；

其中，厚度为100μm厚度的铝过滤膜形成了本底通道；

厚度为1.0-3.0μm厚度的铝过滤膜形成了第一通道T_I，实现接收氡射气子体Po-218、Po-214的α粒子以及钍射气子体的Bi-212、Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

厚度为10.0-15.0μm厚度的铝过滤膜形成了第二通道T_II，实现接收氡射气子体Po-214的α粒子以及钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应；

厚度为20.0-25.0μm厚度的铝过滤膜形成了第三通道T_III，实现接收钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应。

4.根据权利要求3所述的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，所述定量分析目标射气子体的浓度之前还包括如下操作步骤：对当前被检测空气组分进行分析判断，判断当前空气中是只含氡射气，或者只含有钍射气，或者含有氡射气和钍射气。

5.根据权利要求4所述的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，所述定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S510：经过判断分析，若当前空气中是只含氡射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括Po-218的净径迹密度、Po-214的净径迹密度；

步骤S520：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前述步骤得到的Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数，单位为trs·cm^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S530：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S540：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、Po-214的子体浓度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓度；

所述平衡当量氡浓度关系公式表述为：

步骤S550：求解氡子体的约化平衡因子，所述氡子体的约化平衡因子定义为：

F_Rn＝0.105F_Po-218+0.381F_Po-214 公式3。

6.根据权利要求4所述的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，

所述定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S610：经过判断分析，若当前空气中是只含钍射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括Bi-212的净径迹密度、Po-212的净径迹密度；

步骤S620：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数，单位为trs·cm^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S630：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S640：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、Po-212的子体浓度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212的子体浓度；

所述平衡当量钍射气浓度关系公式表述为：

步骤S650：求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，所述钍射气及子体的的约化平衡因子定义为：F_Tn＝0.084F_Bi-212

即公式7。

7.根据权利要求4所述的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，其特征在于，

所述定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤：

步骤S710：经过判断分析，若当前空气中是含氡射气以及钍射气，则通过预设时间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括Po-218的净径迹密度、Po-214的净径迹密度以及Bi-212的净径迹密度、Po-212的净径迹密度；

步骤S720：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的C_i(t)为t时间内第i种子体浓度；通过前述步骤得到的Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前述步骤得到的Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；通过前述步骤得到的Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度；

即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为；

其中，S_i-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为trs·cm^-2；ε为固体核径迹探测器的刻度系数，单位为trs·cm^-2·kBq^-1·m³·h^-1；C_i(t)为t时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m^-3·h^-1；t为测量累积时间，单位为h；

步骤S730：测量得到多个子体平衡因子F均值；

步骤S740：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、Po-214的子体浓度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓度；

所述平衡当量氡浓度关系公式表述为：

求解氡子体的约化平衡因子，所述氡子体的约化平衡因子定义为：

F_Rn＝0.105F_Po-218+0.381F_Po-214 公式3；

步骤S750：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、Po-212的子体浓度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212的子体浓度；

所述平衡当量钍射气浓度关系公式表述为：

求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，所述钍射气及子体的的约化平衡因子定义为：F_Tn＝0.084F_Bi-212

即公式7。

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