CN212206776U

CN212206776U - 氡、钍射气子体采样器

Info

Publication number: CN212206776U
Application number: CN202020923619.0U
Authority: CN
Inventors: 曹磊; 兰长林; 吴鹏; 王晓涛; 党磊; 方芳
Original assignee: Nuclear And Radiation Safety Center Ministry Of Ecology And Environment; Beijing Prevention And Treatment Hospital Of Occupational Disease Of Chemical Industry; Lanzhou University
Current assignee: Nuclear And Radiation Safety Center Ministry Of Ecology And Environment; Beijing Prevention And Treatment Hospital Of Occupational Disease Of Chemical Industry; Lanzhou University
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2030-05-27

Abstract

本实用新型提供的一种氡、钍射气子体采样器，包括采样空间；沿着采样空间内自一端至另一端依次设置有沉积采样滤膜、采样扩散腔、铝过滤膜以及CR39固体核径迹探测元件；且铝过滤膜包括四个厚度不同的过滤膜，分别为第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道；第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道用于对目标射气子体释放的α粒子能量进行不同程度的衰减；沉积采样滤膜用于沉积阻留目标射气子体上，以保障目标射气子体释放的α粒子能够穿过铝过滤膜经过衰减进入CR39固体核径迹探测元件上；CR39固体核径迹探测元件用于接收经过衰减后的目标射气子体释放的α粒子在其表面形成积极响应。

Description

氡、钍射气子体采样器

技术领域

本实用新型涉及固体核径迹检测技术领域，尤其是涉及一种氡、钍射气子体采样器。

背景技术

众所周知，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。长期暴露于高氡浓集的地下工作场所或是居室内，尘肺病的发病率会明显上升，加上氡照射的影响，尘肺和肺癌危险度被进一步被推高。

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。活性炭盒的主要缺点是对居室内温度和湿度的变化敏感，结果中需要扣除出本底γ辐射的影响，相对测量时间短(小于7d)。驻极体法的主要缺点是对湿度非常敏感，无法反映氡及其子体平衡态变化(F值变化差异，即平衡当量氡浓度差异)，长期累积只能得到平均水平，而其对氡及子体分别产生的剂量贡献没有区分。

在常规技术中，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。但现有技术中固体核径迹检测技术，其仍然存在一些明显的技术缺陷，例如：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。因此说，如何克服现有技术中的上述技术缺陷是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氡、钍射气子体采样器，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型提供的一种氡、钍射气子体采样器，包括采样盒体以及采样头组件；所述采样头组件包括采样空间；

沿着所述采样空间内自气体释放方向自一端至另一端依次设置有沉积采样滤膜、采样扩散腔、铝过滤膜以及CR39固体核径迹探测元件；

且所述铝过滤膜包括四个厚度不同的过滤膜，分别为第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道；所述第一通道T_I、所述第二通道 T_II、所述第三通道T_III和所述本底通道用于对目标射气子体释放的α粒子能量进行不同程度的衰减；

所述沉积采样滤膜用于沉积阻留目标射气子体上，以保障目标射气子体释放的α粒子能够穿过所述铝过滤膜经过衰减进入CR39固体核径迹探测元件上；

所述CR39固体核径迹探测元件用于接收经过衰减后的目标射气子体释放的α粒子在其表面形成积极响应。

优选的，作为一种可实施方案；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；所述采样头组件还包括设置在沉积采样滤膜上部的第一密封圈；所述第一密封圈设置在采样扩散腔的底部，所述第一密封圈用于对所述采样扩散腔与所述沉积采样滤膜之间空间的侧周面形成密封保护。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件还包括自上而下顺序设置的滤膜垫、密封压环和第二密封圈；所述滤膜垫设置在所述沉积采样滤膜的底部，用于对所述沉积采样滤膜形成支撑作用；所述密封压环用于对滤膜垫形成压紧支撑作用；所述第二密封圈设置在采样扩散腔的内并位于密封压环的底部，所述第二密封圈用于对所述采样扩散腔与所述密封压环之间空间的侧周面形成密封保护。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件还包括探测器支架盖，所述探测器支架盖设置在所述采样空间的顶部，所述探测器支架盖与所述采样空间的顶部可拆卸连接。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件还包括采样扩散腔周壁处设置有多个扩散通孔。

优选的，作为一种可实施方案；所述扩散通孔为沿着所述采样扩散腔周壁处均匀分布设置的3个扩散通孔。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样盒体包括气泵、控制面板以及电池组；所述电池组分别与所述控制面板以及所述气泵电连接实施供电。

优选的，作为一种可实施方案；所述气泵与所述采样头组件的底部实现可拆卸连接；所述气泵用于对所述采样头组件实施抽气处理，所述控制面板用于对所述气泵实施的抽气频率进行控制。

本实用新型实施例至少存在如下方面的技术优势：

本实用新型提供的一种氡、钍射气子体采样器，包括采样空间；另外，沿着采样空间内自气体释放方向自一端至另一端依次设置有沉积采样滤膜、采样扩散腔、铝过滤膜以及CR39固体核径迹探测元件；且铝过滤膜包括四个厚度不同的过滤膜，分别为第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道；沉积采样滤膜用于沉积阻留目标射气子体上，以保障目标射气子体释放的α粒子能够穿过所述铝过滤膜经过衰减进入CR39固体核径迹探测元件上；CR39固体核径迹探测元件用于接收经过衰减后的目标射气子体释放的α粒子在其表面形成积极响应。上述目标射气指氡/钍射气，上述目标射气子体指的是氡/ 钍射气子体。这样经过本实用新型提供的氡、钍射气子体采样器(即采样头组件)进行处理；

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，利用抽气泵抽入含氡/钍射气的空气，该空气从采样扩散腔的侧壁通孔进入，随后氡/钍射气的子体阻留在采样头滤膜上，然后氡射气/钍射气被抽走，被阻隔在沉积采样滤膜上的目标射气子体开始释放的α粒子并经过特定尺寸厚度的铝过滤膜入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹，由于上述过程氡/钍射气已被气泵抽出。这样可分离得到目标子体浓度实施单独检测。

另外本实用新型设计了的铝过滤膜，其实际上在圆周面积上被分割四个不同厚度的铝过滤膜，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，最终理想状态确保其衰减后到达CR39 固体核径迹探测元件上的能量为3-5MeV，从而对CR39固体核径迹探测元件的损伤响应积极准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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他的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的氡、钍射气子体采样器的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的氡、钍射气子体采样器的结构示意图；

图3为本实用新型提供的氡、钍射气子体采样器的整体结构示意图；

标号：

采样头组件10；采样空间11；沉积采样滤膜12；采样扩散腔13；铝过滤膜14；CR39固体核径迹探测元件15；第一密封圈16；滤膜垫 17；密封压环18；第二密封圈19；探测器支架盖111；扩散通孔112；过滤器支架113；

采样盒体20；气泵21；控制面板22；电池组23。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种氡、钍射气子体采样器，包括采样头组件10和采样盒体20；所述采样头组件10包括采样空间11；

沿着所述采样空间11内自气体释放方向自一端至另一端依次设置有沉积采样滤膜12、采样扩散腔13、铝过滤膜14以及CR39固体核径迹探测元件15；

且所述铝过滤膜14包括四个厚度不同的过滤膜，分别为第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道；所述第一通道T_I、所述第二通道T_II、所述第三通道T_III和所述本底通道用于对目标射气子体释放的α粒子能量进行不同程度的衰减；

所述沉积采样滤膜12用于沉积阻留目标射气子体上，以保障目标射气子体释放的α粒子能够穿过所述铝过滤膜经过衰减进入CR39 固体核径迹探测元件上；

所述CR39固体核径迹探测元件15用于接收经过衰减后的目标射气子体释放的α粒子在其表面形成积极响应。

本实用新型提供的一种氡、钍射气子体采样器，包括采样盒体和采样头组件；所述采样头组件包括采样空间；另外，沿着采样空间内自气体释放方向自一端至另一端依次设置有沉积采样滤膜、采样扩散腔、铝过滤膜以及CR39固体核径迹探测元件；且铝过滤膜包括四个厚度不同的过滤膜，分别为第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道；沉积采样滤膜用于沉积阻留目标射气子体上，以保障目标射气子体释放的α粒子能够穿过所述铝过滤膜经过衰减进入CR39固体核径迹探测元件上；CR39固体核径迹探测元件用于接收经过衰减后的目标射气子体释放的α粒子在其表面形成积极响应。上述目标射气指氡/钍射气，上述目标射气子体指的是氡/钍射气子体。这样经过本实用新型提供的氡、钍射气子体采样器(即采样头组件)进行处理；

另外本实用新型设计了的铝过滤膜，其实际上在圆周面积上被分割四个不同厚度的铝过滤膜，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，最终理想状态确保其衰减后到达CR39 固体核径迹探测元件上的能量为3-5MeV，从而对CR39固体核径迹探测元件的损伤响应积极准确。在后续的测量方法中，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。所以说上述氡、钍射气子体采样器是实施氡、钍射气子体的浓度检测设备基础，如果没有氡、钍射气子体采样器则将无法实施后续的氡/钍射气子体的浓度检测。

本实用新型提供的一种氡、钍射气子体采样器，区别于现有氡/ 钍射气测量仪器，动力抽气设计，排除了氡气体和钍射气对测量结果的影响；本实用新型的技术方案，其氡/钍射气子体分辨采取设置采样头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。

优选的，作为一种可实施方案；所述铝过滤膜14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。参见图2，本方案设计了的铝过滤膜为四个不同厚度的铝过滤膜，是一个铝过滤膜具有四个不同厚度，即实际上铝过滤膜在圆周面积上被分割四个不同厚度的铝过滤膜(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。

需要说明的是，上述不同厚度的铝过滤膜可以进行更换使用，3～ 5MeV能量的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。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件10还包括设置在沉积采样滤膜上部的第一密封圈16；所述第一密封圈16设置在采样扩散腔的底部，所述第一密封圈16用于对所述采样扩散腔13与所述沉积采样滤膜12之间空间的侧周面形成密封保护。

需要说明的是，在本实用新型实施例的具体技术方案中，上述第一密封圈实际上被安装在采样扩散腔的内部，其可以对采样扩散腔与沉积采样滤膜之间空间的侧周面形成密封保护，避免由沉积采样滤膜上的氡钍射气子体释放的α粒子从该处泄露出去。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件10还包括自上而下顺序设置的滤膜垫17、密封压环18和第二密封圈19；所述滤膜垫17设置在所述沉积采样滤膜12的底部，用于对所述沉积采样滤膜形成支撑作用；所述密封压环18用于对滤膜垫形成压紧支撑作用；所述第二密封圈19设置在采样扩散腔的内并位于密封压环的底部，所述第二密封圈19用于对所述采样扩散腔13与所述密封压环18之间空间的侧周面形成密封保护。

需要说明的是，在本实用新型实施例的具体技术方案中，上述第二密封圈实际上也是被安装在采样扩散腔的内部，只是其更为靠近下部，即第二密封圈设置在采样扩散腔的内并位于密封压环的底部，第二密封圈对采样扩散腔与密封压环之间空间的侧周面形成密封保护，避免由沉积采样滤膜上的氡钍射气子体释放的α粒子从该处泄露出去。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件10还包括探测器支架盖111，所述探测器支架盖111设置在所述采样空间10的顶部，所述探测器支架盖111与所述采样空间10的顶部可拆卸连接。

需要说明的是，在本实用新型实施例的具体技术方案中，探测器支架盖被安装设置在采样空间的顶部，通过探测器支架盖对上述CR39 固体核径迹探测元件在采样头组件的安装位置实施固定。

优选的，作为一种可实施方案；所述采样头组件10还包括采样扩散腔周壁处设置有多个扩散通孔112。所述扩散通孔112为沿着所述采样扩散腔周壁处均匀分布设置的3个扩散通孔。

需要说明的是，在本实用新型实施例的具体技术方案中，采样扩散腔周壁处设置有多个扩散通孔，该扩散通孔用于吸入含有目标射气的空气；扩散通孔为沿着采样扩散腔周壁处均匀分布设置的3个扩散通孔，通过上述均匀的结构分布可以广泛且均匀吸入空气。

优选的，作为一种可实施方案；如图3所示，所述采样盒体20 包括气泵21、控制面板22以及电池组23；所述电池组分别与所述控制面板以及所述气泵电连接实施供电。

优选的，作为一种可实施方案；所述气泵21与所述采样头组件 10的底部实现可拆卸连接(具体连接方式为，采样头组件10利用过滤器支架113与气泵21实现连接)；所述气泵21用于对所述采样头组件10实施抽气处理，所述控制面板用于对所述气泵实施的抽气频率进行控制。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的氡、钍射气子体采样器由一个(采样头组件)滤膜采样头和采样盒体组成；其中，采样头组件被连接在抽气泵上，通过控制面板控制采样方式(累积或连续采样) 气泵，电池或外接电源提供控制面板和抽气泵所需动力。气泵抽气速率为500mL/min。控制面板调节累积采样方式，可选择5min/h(每小时抽气5min)、10min/h和30min/h等，选择60min/h档则进入连续采样方式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种氡、钍射气子体采样器，其特征在于，包括采样盒体以及采样头组件；所述采样头组件包括采样空间；

且所述铝过滤膜包括四个厚度不同的过滤膜，分别为第一通道T_I、第二通道T_II、第三通道T_III和本底通道；所述第一通道T_I、所述第二通道T_II、所述第三通道T_III和所述本底通道分别用于对目标射气子体释放的α粒子能量进行不同程度的衰减；

2.根据权利要求1所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，

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；

3.根据权利要求2所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述采样头组件还包括设置在沉积采样滤膜上部的第一密封圈；所述第一密封圈设置在采样扩散腔的底部，所述第一密封圈用于对所述采样扩散腔与所述沉积采样滤膜之间空间的侧周面形成密封保护。

4.根据权利要求3所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述采样头组件还包括自上而下顺序设置的滤膜垫、密封压环和第二密封圈；所述滤膜垫设置在所述沉积采样滤膜的底部，用于对所述沉积采样滤膜形成支撑作用；所述密封压环用于对滤膜垫形成压紧支撑作用；所述第二密封圈设置在采样扩散腔的内并位于密封压环的底部，所述第二密封圈用于对所述采样扩散腔与所述密封压环之间空间的侧周面形成密封保护。

5.根据权利要求4所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述采样头组件还包括探测器支架盖，所述探测器支架盖设置在所述采样空间的顶部，所述探测器支架盖与所述采样空间的顶部可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述采样扩散腔周壁处设置有多个扩散通孔。

7.根据权利要求6所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述扩散通孔为沿着所述采样扩散腔周壁处均匀分布设置的3个扩散通孔。

8.根据权利要求6所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述采样盒体包括气泵、控制面板以及电池组；所述电池组分别与所述控制面板以及所述气泵电连接实施供电。

9.根据权利要求8所述的氡、钍射气子体采样器，其特征在于，所述气泵与所述采样头组件的底部实现可拆卸连接；所述气泵用于对所述采样头组件实施抽气处理，所述控制面板用于对所述气泵实施的抽气频率进行控制。