CN112051603A - 一种检测氡含量的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测氡含量的装置及方法，检测氡含量的装置包括流气式腔室，所述流气式腔室的相对两侧分别为开设有进气口和出气口，所述流气式腔室的另外两侧的内壁上分别设置有漂移电极和带金属电极的半导体探测器，其中，所述漂移电极接负电压，所述带金属电极的半导体探测器接地。直接测量氡衰变子体的alpha粒子径迹并实时给出测量结果，避免了滞留效应，提高了仪器的稳定度和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测技术领域，尤其涉及一种检测氡含量的装置及方法。
背景技术
氡是自然界中存在的一种放射性气体。在低本底暗物质实验和中微子实验中，氡是主要的本底之一。另外，氡的衰变子体是放射性气溶胶,吸入人体产生的内辐照可诱发肺癌。随着科学技术水平发展，新的测量氡浓度的方法和仪器有许多种，按采样时间可分为：瞬时快速测量，连续测量和长期累计测量三种。其中快速测量典型的方法有：双滤膜法、闪烁室法等。连续测量典型的方法有：闪烁室法、电离室静电计法、脉冲电离室法等。累计测量典型的方法有：活性炭法、驻极体法等。这些方法各有优缺点，但都不能实时对氡的衰变径迹进行测量，因此其测量下限往往受制与环境和材料的本底。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种检测氡含量的装置及方法。
根据第一方面，提供了一种检测氡含量的装置，包括流气式腔室，所述流气式腔室的相对两侧分别为开设有进气口和出气口，所述流气式腔室的另外两侧的内壁上分别设置有漂移电极和带金属电极的半导体探测器，其中，所述漂移电极接负电压，所述带金属电极的半导体探测器接地。
在一种可能的实施方式中，所述进气口处安装有滤膜。
在一种可能的实施方式中，所述出气口处安装有滤膜。
根据第二方面，提供了一种检测氡含量的方法，应用于如第一方面所述的检测氡含量的装置，包括：将待测气体通过流气系统充入流气式腔室内，利用漂移电极吸收产生的alpha粒子，利用带金属电极的半导体探测器测量alpha粒子的轨迹和能量，进而测量出氡含量。
本发明的有益效果：
(1)直接测量氡衰变子体的alpha粒子径迹并实时给出测量结果。
(2)给出alpha粒子的能量和径迹，可有效排除周围环境和材料的放射性本底。
(3)采用带金属电极的像素型半导体探测器，噪声小，无需信号放大即可直接测量alpha粒子径迹。
(4)氡衰变子体被阴极吸附，而不是和其他探测方法中的被半导体探测器收集，从而避免了滞留效应，提高了仪器的稳定度和使用寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种检测氡含量的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的检测氡含量的装置另一视角下的剖视图；
附图标记说明：
1-漂移电极，2-滤膜，3-进气口，4-出气口，5-带金属电极的半导体探测器，6-流气式腔室。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1，本发明实施例提供一种检测氡含量的装置，包括流气式腔室6，所述流气式腔室6的相对两侧分别为开设有进气口3和出气口4，所述流气式腔室6的另外两侧的内壁上分别设置有漂移电极1和带金属电极的半导体探测器5，其中，所述漂移电极1接负电压，所述带金属电极的半导体探测器5接地。
在一个示例中，所述进气口3处安装有滤膜2，用于过滤掉气体中已经含有的氡子体气溶胶。
在一个示例中，所述出气口4处安装有滤膜2，用于过滤进气气体中的氡的衰变子体，使结果更准确。
原理：
当含有氡的气体从进气口3进入探测器的灵敏区后，氡发生衰变产生alpha粒子，产生的alpha粒子带正电，因此会被漂移电极1所吸收，避免吸附在半导体探测器上，进而可提高半导体探测器的寿命。衰变产生的alpha粒子在1个大气压的空气中飞行约3～4cm，并在飞行途中电离气体，产生电离电子，电离电子在电场作用下漂移到半导体探测器上，被像素半导体探测器上的金属电极拾取并产生信号，最后通过处理器实时读取。
像素半导体探测器读出的信号正比于alpha粒子的能量，并且可以给出alpha粒子在如图2中x和y方向上的二维径迹信息，通过将径迹上的电荷求和，即可得到alpha粒子的能量。
此外，由于周围环境和材料中的beta衰变和gamma衰变，以及宇宙线本底产生的径迹和alpha粒子的径迹有很大差别，例如beta衰变和宇宙线的径迹长度可达米级，gamma粒子的径迹电荷远小于alpha粒子。可以通过径迹特征有效的排除这些本底，从而可以给出更低的测量下限。
实施例2
本发明实施例提供一种检测氡含量的方法，应用于实施例1的检测氡含量的装置，包括：
将待测气体通过流气系统充入流气式腔室内，利用漂移电极1吸收产生的alpha粒子，利用带金属电极的半导体探测器5测量alpha粒子的轨迹和能量，进而测量出氡含量。
本发明提供的实时直接测量氡含量的方法，具有可实时给出测量数据，可给出氡衰变子体的alpha能量，而且本发明采用是采用氡子体衰变后电离气体的电子来进行测量，避免了氡子体在探测器表面的富集和滞留效应。进一步的，本发明还可以通过核粒子的径迹信息，将氡衰变的alpha粒子和周围环境和材料的其他放射性本底分开，从而进一步提高了氡子体的测量准确性。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种检测氡含量的装置，其特征在于，包括流气式腔室(6)，所述流气式腔室(6)的相对两侧分别为开设有进气口(3)和出气口(4)，所述流气式腔室(6)的另外两侧的内壁上分别设置有漂移电极(1)和带金属电极的半导体探测器(5)，其中，所述漂移电极(1)接负电压，所述带金属电极的半导体探测器(5)接地。
2.根据权利要求1所述的检测氡含量的装置，其特征在于，所述进气口(3)处安装有滤膜(2)。
3.根据权利要求1所述的检测氡含量的装置，其特征在于，所述出气口(4)处安装有滤膜(2)。
4.一种检测氡含量的方法，其特征在于，应用于如权利要求1-3任一所述的检测氡含量的装置，包括：
将待测气体通过流气系统充入流气式腔室内，利用漂移电极(1)吸收产生的alpha粒子，利用带金属电极的半导体探测器(5)测量alpha粒子的轨迹和能量，进而测量出氡含量。
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