CN208888377U - 一种简易氡气和钍气探测器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用核径迹探测器制成的容易实施的氡气和钍气探测器。它的特征在于有一块金属或导电的盖板悬于第一个，第二个，第三个扩散空腔中心，用来阻挡环境空气氡钍子体因衰变而产生的α射线。此装置不但有利于排除环境氡钍子体对氡气和钍气测量的干扰，而且便于减少扩散空腔的体积。

Description

一种简易氡气和钍气探测器

技术领域：

本申请提供了一种用SSNTD(核径迹探测器)制成的氡气和钍气探测器，它能作为一种相对经济的工具用来研究和调查氡气和钍气环境。

背景技术：

氡气(222Rn)是一种广泛存在的放射性气体，被认为与一系列长期环境健康问题相关。世界各国对氡气(222Rn)的关注已有几十年，但对其同位素钍气(220Rn)的研究相对较少。尽管钍气从众多建材析出，它的辐射剂量通常被认为可以忽略。F.Bochicchioa等[9]和Jing Chen等[10]的研究报道表明以往的氡气测试结果可能存在钍气干扰。关于钍气健康效应的报道相对于氡气也较少，但是各种不同建材的钍气析出量相差悬殊。已经被报道，世界某些地区的钍气辐射剂量可能与氡气相当或超过氡气。重要的发现可参考中国QiujuGuo等[11][12]和N.Wang等[16]的研究报道，日本Doi等[13]和M.Shimo等[14] 的研究报道，还有加拿大Chen.J等[15]的研究报道。钍气半衰期短(55.6秒)，导致其行为与氡气相差很大，相应的治理措施也不相同。IAEA[17]持保守的观点，建议每个国家当局应该发布室内钍气活度的参考数值，对于释放析出钍气多的建筑装修材料应该禁止在市场上销售，但是目前钍气释放在全世界建材市场上并没有得到很好的控制。为了防止辐射剂量积累，最好在钍气健康效应被人类充分和清楚地理解之前，提前防止室内高浓度钍气出现，因此有必要尽早开发简易仪器来进行钍气的研究和调查。以下专利报道了利用SSNTD(固体核径迹探测器)来探测的氡气和钍气的方法：

JPH08201523A[1]，DE9105702U1[2]，DE9106157U1[3]，KR20170001194[4]，US4704537A[5]， US4385236[6]，US4975574[7]，US2002/0014596A1[8]。

其它文献的相关报道还有Weihai Zhuo等[18]，Xiao De-tao等[19]的研究。所有这些方法使用两个扩散空腔探测器，其中一个扩散空腔中含有阻挡氡气和钍气扩散的障碍。它们的设计都不相同，但物理道理相似。钍气的扩散距离较氡气短很多。本申请基于相似的物理道理，其特点在于有一块金属或导电的盖板悬于三个扩散空腔中心，用来阻挡氡钍子体因衰变面产生的α射线。这些氡钍子体来源于环境空气，并沉积在扩散空腔的过滤膜或聚乙烯膜上。过滤膜用于过滤子体和灰尘，聚乙烯膜用于衰减钍气。S.Y.Y.Leung等[20]研究报道，环境氡钍子体带正电荷，有粘附于过滤膜或聚乙烯膜的倾向。如果聚乙烯膜厚度不够或者过滤膜和聚乙烯膜与SSNTD的距离不够长，粘附的子体的α射线可能被 SSNTD(核径迹探测器)记录。为了保证SSNTD记录的径迹没有环境氡钍子体干扰，有几种方法可用。专利(JPH08201523A)[1]提供一种结构让过滤膜和SSNTD几乎位于一个平面来加大α射线入射角。S.Y.Y.Leung等[20]的研究建议增加聚乙烯膜厚度来消除环境空气中氡钍沉积子体的α射线，或者让过滤膜和聚乙烯膜与SSNTD的距离加长。加长距离后将增加扩散空腔的高度。D.Nikezic等[21]研究发现增加扩散空腔高度和半径会增加测量不确定度。因此增加扩散空腔高度可能有不利影响。

实用新型内容：

本实用新型申请提供的方法是用一块金属或导电的盖板悬于三个扩散空腔中心，并设置了一种方便安装和取下盖板的固定装置。此氡气和钍气探测器有利于排除环境氡钍子体对氡气和钍气测量的干扰，而且容易减少扩散空腔的体积。这些扩散空腔可做成扁平形状。

这种简易氡气和钍气探测器，包括第一个，第二个，第三个都安装有固体核径迹探测器的扩散空腔盒，第一个扩散空腔盒的盒盖上开有大孔，盒盖下设有过滤膜，第二个扩散空腔盒的盒盖上开有大孔，盒盖下设有过滤膜和聚乙烯膜，第三个扩散空腔盒的盒盖上开有一系列小孔，盒盖下设有过滤膜。第一，第二，第三个扩散空腔盒中心都含有一个带几个脚的金属或导电的盖板。在第一，第二，第三扩散空腔盒底部粘贴有在边缘含几个凸起压片的圆形底板。盖板的几个脚，能塞入位于底板的几个凸起压片下的缝隙。

附图说明：

图1：无衰减扩散空腔的截面图，空腔盒盖上开有一个大孔。

图2：衰减扩散空腔的截面图，空腔盒盖上开有一个大孔，下面设有聚乙烯膜。

图3：另外一种衰减扩散空腔的截面图，空腔盒盖上开有一系列环形排列的小孔。

图4：盖板固定在低板上的俯视图。

具体实施方式：

完整的探测器由三个扩散空腔组成。第一个如图1用于探测没有扩散衰减的环境氡气和钍气，第二个如图2和第三个如图3用于探测被扩散衰减的环境氡气和钍气。图1的扩散空腔是用金属或导电材料制成的圆柱型小盒。零件1是空腔盒盖，盒盖1的中间上开有一个较大的孔。零件2是过滤膜用来屏蔽环境中的氡钍子体和灰尘颗粒进入空腔。零件3是悬于空腔中心的金属或导电盖板。盖板备有4 个小脚，盖板厚度大于0.3mm。零件4是空腔盒体。零件5是SSNTD(固体核径迹探测器)。零件9是粘贴于空腔盒体4的底部上面的圆形底板，底板9在四周边缘含有四个凸起压片。用双面胶把零件5 粘于圆形底板9上面的中心部位。用铝箔胶带8密封空腔盒盖1和空腔盒体4，形成一个扩散空腔。图2是用于探测被扩散衰减的环境氡气和钍气的扩散空腔。除零件6外，它的其它零件1，2，3，4， 5，8，9同图1。零件6是聚乙烯膜用来衰减环境氡气和钍气活度。厚度在5μm和20μm之间的聚乙烯膜可让氡气几乎无衰减地穿透，但钍气因有很短半衰期，穿透后衰减较大。图3是用于探测被扩散衰减的环境氡气和钍气的另外一种扩散空腔的结构。除它的空腔盒盖7以外，它的其它零件2，3，4，5，8，9同图1。空腔盒盖7上开有一系列按圆环排列的较小的孔。孔的大小对氡气扩散影响不大，但对钍气扩散影响很大。孔越小对钍气衰减越大。图1，图2，图3中的三个扩散空腔都含有悬于空腔中心的导电或金属盖板3。盖板3可用多种方法固定，只要能阻挡过滤膜2和聚乙烯膜6上氡钍子体衰变α射线就行。本申请利用粘贴于空腔盒体4的内底部上的底板9来固定。盖板的四个脚能塞入位于底板9边缘的四个凸起压片下的缝隙中间，以达到固定盖板3的作用。盖板用后也可以方便地取出。盖板3除了四个脚同底板9的压片接触以外，与其它的零件无接触。从图1到图3中的零件8 是用来密封扩散空腔盒的铝箔胶带。

图1到图3的三个扩散空腔盒同时使用组成一个完整的氡气和钍气探测器。它们相隔非常短的距离，同时暴露在相同的空气环境中一段时间。它们可以按直线或圆周分布粘贴在一个小平板上，也可以粘在小四面体的三面上，或小三棱体的每一面上。这些小平板，小四面体和小三棱体形状的载体可由各种材料制成，如塑料，木，金属板。完整的氡气钍气探测器可放于桌上或用线悬于屋顶。这三个扩散空腔盒形成两对两空腔氡钍气探测器。第一对两空腔氡钍气探测器是由如图1的无衰减的扩散空腔盒和如图2的有衰减的扩散空腔盒组成。第二对两空腔氡钍气探测器是由如图1的无衰减的扩散空腔盒和如图3的有衰减的扩散空腔盒组成。最后根据三个空腔盒内的SSNTD的径迹数来计算氡气和钍气活度。两对两腔氡钍气探测器的结果可用于计算平均值和不确定度。两空腔氡钍气探测器方法可参考Weihai Zhuo等[18]的研究报道。

建议公众，它主要用于室内，产生的数据仅用于参考。此装置只是在目前所知的物理知识下设计的，未来的新的科学发现会不断重审它的可靠性和准确性，但这个易用装置有助于在无昂贵仪器的情况下早发现风险，研究和调查日常生活中的氡气和钍气环境。我们的检索不一定覆盖所有国家。本申请的目的在于公布其中可能存在的创新特征，以方便使用。

引用的参考资料

专利文献

[1]JPH08201523A 土居et cl 08/09/1996

[2]DE9105702U1 Laboratorium für Strahlungsmessumgen08/14/1991

[3]DE9106157U1 Laboratorium für Strahlungsmessungen08/29/1991

[4]KR20170001194 Kim Hong Gi et cl 01/04/2017

[5]US4704537A Manfred Urban，Hans Kiefer 11/03/1987

[6]US4385236 Kernforschungszentrun Karlsruhe 05/24/1983

[7]US4975574 Henry Lucas 12/04/1990

[8]US 2002/0014596A1 Naomi H.Harley，Hoboken 02/07/2002

其它文献

[9]F.Bochicchioa，M.Ampollinia，L.Tommasinob，A.Sorimachic，S.Tokonamic，″Sensitivity to Thoron of an SSNTD-Based Passive Radon Measuring Device：Experimental Evaluation and Implications for Radon Concentration Measurementsand Risk assessment″，Radiation Measurements，v44，Issues910，Oct-Nov，p1024-1027，2009。

[10]Jing Chen，Bill Walker，Atsuyuki Sorimachi，Hiroyuki Takahashi andShinji Tokonami，″An Investigation on Radon and Thoron Response of Alpha-TrackDetectors Used in The Winnipeg Case Control Study″，Radiation ProtectionDosimetry Vol.138，No.1，p83-86，2010。

[11]Qiuju Guo，Jianyong Sun and Weihai Zhuo″Potential of High ThoronExposure in China″， Journal of Nuclear Science and Technology，V37，n8，p716-719，2000。

[12]Qiuju Guo，Jianping Cheng″Measurement of 222Rn/220Rn Progeny andExhalation Rates For 222Rn/220Rn From Soil in Zhuhai Area″，RadiationProtection v24，n2，p110-115，2004。

[13]Doi，M.，Kobayashi，S.，Fujimoto，K.″Radiat.Prot.Dosim.59，p135-140，1995。

[14]M.Shimo，Y.Ishimori，M.Hosoda and S.Tokonami，″Thoron ExhalationRates in Areas of Japan″Radiation Protection Dosimetry，Vol.141，No.4，p473-476，2010。

[15]Chen，J，Dessau.J.C，Frenette.E，Moir.D，Cornett.R.J，″Preliminaryassessment of thoron exposure in Canada″，Radiation Protection Dosimetry，Vol.141 No.4，p322-327，2010。

[16]N.Wang，A.Peng，L.Xiao，X.Chu，Y.Yin，C.Qin and L.Zheng″The Level andDistribution of 220Rn Cconcentration in Soil-Gas in Guangdong Province，China″，Radiation Protection Dosimetry Vol.152，No.1-3，p204-209，2012。

[17]IAEA Safety Standards for protecting people and the environment-Protection of the Public against Exposure Indoors due to Radon and OtherNatural Source of Radiation Specific Safety Guide No.SSG-32 IAEAInternational Atomic Energy Agency Vienna。

[18]Weihai Zhuo，Shinji Tokonami，Hidenori Yonehara，and Yuji Yama″ASimple Passive Monitor for Integrating Measunements of Indoor ThoronConcentrations″，Review of Scientific Instruments.v73，n8 August p2877-2881，2002。

[19]XIAO De-tao，ZHAO Gui-zhi″Passive and Integrated Thron MonitoringMethods and Their Applications″Journal of Nanhua University Science andTechnology v18 n4，7，2004。

[20]S.Y.Y.Leung，D.Nikezic，J.K.C.Leung，K.N.Yu″A Study of thePolyethylene Membrane Used in Diffusion Chambers for Radon Gas ConcentrationMeasurements″.Nuclear Instruments and Methods in Physics Research，B263，p311-316，2007。

[21]D.Nikezic，H，K.N.Yu，″Uncertainty in Radon Measurements with CR39Detector Due to Unknown Deposition of 218Po″，Nuclear Instruments and Methodsin Physics Research，A450， p568-572，2000。

Claims (4)

1.一种简易氡气和钍气探测器，包括第一个，第二个，第三个都安装有固体核径迹探测器的扩散空腔盒，其特征是在所述的第一个扩散空腔盒的盒盖上开有大孔，盒盖下设有过滤膜，所述的第二个扩散空腔盒的盒盖上开有大孔，盒盖下设有过滤膜和聚乙烯膜，所述的第三个扩散空腔盒的盒盖上开有一系列小孔，盒盖下设有过滤膜。

2.如权利要求1所述的简易氡气和钍气探测器，其特征是在所述的第一，第二，第三个扩散空腔盒中心都含有一个带几个脚的金属或导电的盖板。

3.如权利要求2所述的简易氡气和钍气探测器，其特征是在所述的第一，第二，第三扩散空腔盒底部粘贴有在边缘含几个凸起压片的圆形底板。

4.如权利要求3所述的简易氡气和钍气探测器，其特征是所述的盖板的几个脚，能塞入位于所述的底板的几个凸起压片下的缝隙。