DE4200308A1 - Measuring chamber for determining alpha activity of radon gas in carrier gas esp. air - has detector producing measurement signal for detecting alpha particles produced with radon conversion in chamber and unit for producing electric field. - Google Patents

Measuring chamber for determining alpha activity of radon gas in carrier gas esp. air - has detector producing measurement signal for detecting alpha particles produced with radon conversion in chamber and unit for producing electric field.

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DE4200308A1 DE19924200308 DE4200308A DE4200308A1 DE 4200308 A1 DE4200308 A1 DE 4200308A1 DE 19924200308 DE19924200308 DE 19924200308 DE 4200308 A DE4200308 A DE 4200308A DE 4200308 A1 DE4200308 A1 DE 4200308A1
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Abstract

The unit for producing the electric field (10) has at least one electret, and attracts electrically charged daughter nuclides from the effective vol., at a distance to the first detector (2, 3). This distance is greater than the range of the most energy rich alpha particles in the carrier gas, emitted by the radon daughter nuclides. The chamber (1) includes at least one further alpha detectors (4, 7, 8), producing a measurement signal (M2). This detector is so arranged in the chamber, that it can detect alpha particles which are emitted from charged radon daughter nuclides, sucked from the effective vol. of the detector (2, 3) producing the first measurement signal (M1). The further detector detects alpha particles which are emitted from the radon itself and uncharged radon daughter nuclides. It has a smaller detection sensitivity than the first detector (2, 3). ADVANTAGE - Gives quicker and more exact determination of alpha activity of radon in carrier gas than units of this type hitherto.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßkammer für die Bestimmung der α- Aktivität von Radongas in einem Trägergas, insbesondere in Luft, mit einem ein Meßsignal M1 erzeugenden Detektor (2, 3, 9) für den Nachweis von bei der Radonumwandlung in der Kammer erzeugten α- Teilchen, sowie mit einer Einrichtung für die Erzeugung eines elektrischen Feldes zum Absaugen elektrisch geladener Radon-Folge­ nuklide aus dem effektiven Volumen in einen Abstand zu dem Detek­ tor, der größer als die Reichweite der energiereichsten, von Ra­ don-Folgenukliden emittierten α-Teilchen im Trägergas ist.The invention relates to a measuring chamber for determining the α activity of radon gas in a carrier gas, in particular in air, with a detector ( 2 , 3 , 9 ) generating a measuring signal M 1 for the detection of α- generated in the chamber during radon conversion. Particles, as well as with a device for generating an electric field for the extraction of electrically charged radon sequences from the effective volume into a distance from the detector that is greater than the range of the most energetic α particles emitted by Radon sequence nuclides in the Carrier gas is.

Mit bekannten Meßkammern wird das radioaktive Edelgas Radon (z. B. in Luft) nachgewiesen, indem damit entweder nur die α-Aktivitäten der Nachfolge-Nuklide (Töchter) bestimmt oder die α-Aktivität des Radon zusammen mit den α-Aktivitäten der Töchter ermittelt werden. Beim erstgenannten indirektem Verfahren verhindert das vor Ein­ stellung des radioaktiven Gleichgewichtes wechselnde und nur schwer bestimmbare Mengenverhältnis zwischen Radon und seinen Töchtern eine exakte Bestimmung der Radon-Aktivität. Beim zweiten Verfahren bauen sich neben der Radon-Aktivität die α-Aktivitäten der Töchter auf, die beim 222Rn ca. 3,5 h nach Meßbeginn etwa doppelt so hoch sind wie die Aktivität des Radons selbst. Diese hohen Töchter-Aktivitäten verbleiben auch nach dem Entfernen des Radongases in der Meßkammer, so daß ein hoher Eigeneffekt nach­ folgende Messungen stört oder sogar verhindert. Beim 222Rn kann z. B. erst nach ca. 10 h eine zweite Messung mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden.Known measuring chambers are used to detect the radioactive noble gas radon (e.g. in air), either by determining only the α activities of the successor nuclides (daughters) or by determining the α activity of radon together with the α activities of the daughters will. In the first-mentioned indirect method, the changing ratio of radon and its daughters, which is difficult to determine before changing the radioactive equilibrium, prevents an exact determination of the radon activity. In the second method, in addition to the radon activity, the α activities of the daughters build up, which are approximately twice as high as the activity of the radon itself at 222 Rn approx. 3.5 h after the start of the measurement. These high daughter activities also remain the removal of the radon gas in the measuring chamber, so that a high intrinsic effect disturbs or even prevents after the following measurements. With the 222 Rn z. B. a second measurement can only be carried out with high accuracy after approx. 10 h.

Um das Zeitverhalten und die Meßgenauigkeit für die Radonaktivität zu verbessern, wurden α-Kammern der eingangs erwähnten Art mit elektrischem Feld gebaut, wodurch sich die Forderung des Umwelt­ schutzes nach einer schnellen und exakten Bestimmung der Radon- Konzentration in Luft mit einer erhöhten Genauigkeit erfüllen läßt, indem der Anteil durch geladene, absaugbare Radon-Folgenu­ klide am Meßsignal weitgehend unterdrückt wird. The time behavior and the measuring accuracy for the radon activity To improve, α-chambers of the type mentioned were electric field built, which increases the environmental demand protection after a quick and exact determination of the radon Meet concentration in air with increased accuracy leaves, by the portion by charged, extractable radon sequences u klide on the measurement signal is largely suppressed.  

CHITTAPORN P. u. a.: A Countinous Monitor . . ., Health Physics, vol 41, August 1981, S. 405-410, beschreibt eine α-Diffusions- Kammer mit Elektret, dessen etwa axiales elektrisches Feld die Töchter aus dem Bereich des α-Szintillators entfernt. GEORGE, A. C.: An Overview . . ., IEEE Transa. Nucl. Science, vol. 37, April 1990, S. 892-901, schätzt ein, daß diese Kammer ein verbessertes Zeitverhalten und eine gute Nachweisempfindlichkeit hat.CHITTAPORN P. u. a .: A Countinous Monitor. . ., Health Physics, vol 41, August 1981, pp. 405-410, describes an α diffusion Chamber with electret, the approximately axial electric field of which Daughters removed from the area of the α scintillator. GEORGE, A. C .: An Overview. . ., IEEE Transa. Nucl. Science, vol. April 37 1990, pp. 892-901, assesses that this chamber is an improved one Time behavior and good detection sensitivity.

Vom Erfinder wurde eine Durchfluß-α-Kammer mit radialem elektri­ schen Feld erprobt und am 25.9.1986 zum Patent angemeldet (DD 2 52 920). Diese Kammer arbeitet ähnlich wie erstgenannte, einen Elektreten aufweisende, Kammer. Beide Kammern sind aber nicht in der Lage, die Radon-Nachfolger mit dem elektrischen Feld vollstän­ dig aus dem effektivem Kammervolumen für den Radonnachweis abzu­ saugen, da nur 90-95% der Töchter positive Ionen sind, die abge­ saugt werden können. Etwa 5-10% der Folgenuklide verbleiben als neutrale Atome oder an negative Aerosole angelagert im effektiven Kammervolumen. Diese Töchter verursachen eine zwar kleine aber doch störende Aktivität.A flow-α chamber with radial electri field and tested for patent on September 25, 1986 (DD 2 52 920). This chamber works similarly to the former one Chamber with electrets. However, both chambers are not in able to complete the Radon successor with the electric field dig from the effective chamber volume for the radon detection suck, since only 90-95% of the daughters are positive ions can be sucked. About 5-10% of the follow-on nuclides remain as neutral atoms or attached to negative aerosols in the effective Chamber volume. These daughters cause a small though but disruptive activity.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Meßkammer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche eine schnellere und genauere Bestimmung der α-Aktivität von Radon in einem Trägergas als die bekannten Meßkammern dieser Art gestattet.The present invention has the task of a measuring chamber to create the kind mentioned above, which a faster and more precise determination of the α activity of radon in a carrier gas allowed as the known measuring chambers of this type.

Die diese Aufgabe lösende Meßkammer nach der vorliegenden Erfin­ dung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) wenigstens einen weiteren, ein Meßsignal M2 erzeugenden α-Detektor (4, 7, 8; 11, 12) umfaßt; wobei der das Meßsignal M2 erzeugende Detektor in der Kammer so angeordnet ist, daß er zum Nachweis von α-Teilchen, welche von geladenen Radon-Folgenukliden, die durch das elektri­ sche Feld aus dem effektiven Volumen des das Meßsignal M1 erzeugen­ den Detektor abgesaugt worden sind, emittiert werden, in der Lage ist; und wobei der das Meßsignal M2 erzeugende Detektor für α- Teilchen, welche in der Kammer vom Radon selbst und von ungelade­ nen Radon-Folgenukliden emittiert werden, eine geringere Nachweis­ empfindlichkeit als der das Meßsignal M1 erzeugende Detektor auf­ weist.The measuring chamber solving this problem according to the present inven tion is characterized in that the chamber ( 1 ) comprises at least one further, a measuring signal M 2 generating α detector ( 4 , 7 , 8 ; 11 , 12 ); wherein the measuring signal M 2 generating detector is arranged in the chamber so that it generates the detector for the detection of α-particles, which of charged radon sequence nuclides, by the electrical field from the effective volume of the measuring signal M 1 have been able to be emitted; and wherein the measuring signal M 2 generating detector for α-particles, which are emitted in the chamber by the radon itself and by uncharged NEN radon sequence nuclides, has a lower detection sensitivity than the measuring signal generating the M 1 detector.

Durch diese erfindungsgemäße Lösung läßt sich die Forderung des Umweltschutzes nach einer schnellen und exakten Bestimmung der Radon-Konzentratiion in Luft mit einer von keinem bisher bekannten Meßsystemen erreichten Genauigkeit erfüllen, indem der Anteil durch ungeladene, nicht absaugbare Radon-Folgenuklide am Meßsignal M1 weitgehend korrigiert wird. Die Möglichkeit zur Korrektion gemäß der vorliegenden Erfindung beruht insbesondere darauf, daß der durch α-Teilchen von ungeladenen Radon-Folgenukliden erzeugte Meßsignalanteil am Meßsignal M1 zum Meßsignal M2 in einem zeitlich weitgehend konstanten Verhältnis entsprechend einem konstanten Faktor c steht. Da der Faktor c insbesondere unabhängig davon ist, ob sich ein laufendes radioaktives Gleichgewicht in der Meßkammer eingestellt hat oder nicht, können genaue Messungen der α-Aktivi­ tät des Radons innerhalb von Meßzeiten durchgeführt werden, die weitaus kürzer als die Zeit sind, die bis zur Einstellung des Gleichgewichtes vergeht. Der Faktor c läßt sich aus dem zeitlichen Verlauf der α-Zählraten der beiden Detektoren mit einem Eichgas ermitteln.With this solution according to the invention, the requirement of environmental protection for a fast and exact determination of the radon concentration in air can be met with an accuracy that has not been achieved by any previously known measuring systems, by largely correcting the proportion of the measuring signal M 1 by uncharged, non-extractable radon sequence nuclides becomes. The possibility of correction according to the present invention is based in particular on the fact that the measurement signal portion of measurement signal M 1 to measurement signal M 2 generated by α-particles of uncharged radon sequence nuclides is in a temporally largely constant ratio corresponding to a constant factor c. Since the factor c is in particular independent of whether an ongoing radioactive equilibrium has occurred in the measuring chamber or not, exact measurements of the α activity of the radon can be carried out within measuring times which are much shorter than the time until Setting balance goes away. The factor c can be determined from the time course of the α count rates of the two detectors with a calibration gas.

Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unterausprüchen hervor.Preferred embodiments and advantageous configurations of the Invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigen:The invention will now be described using exemplary embodiments and enclosed, referring to these embodiments Drawings are explained and described in more detail. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Meßkammer mit zwei Szintillationsdetektoren, und Fig. 1 shows a first embodiment for a measuring chamber according to the invention with two scintillation detectors, and

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Meßkammer mit einem Szintillationsdetektor und einem Halbleiterdetektor. Fig. 2 shows a second embodiment of a measuring chamber according to the invention with a scintillation detector and a semiconductor detector.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine zylindrische Kammer 1, bei der ein α-Szintillator 2 an der inneren Mantelfläche ange­ bracht ist und das effektive Kammervolumen umschließt. Die zu über 80% vom Radon selbst erzeugten Szintillationen werden von einem Lichtleiter 3 mit einer Empfängerstirnfläche 17 zu einem Sekundär­ elektronenvervielfacher 9 geführt und elektronisch verstärkt, wobei ein Meßsignal M1 erzeugt wird. Ein elektrisches Feld baut sich entsprechend einem mit 10 bezeichneten Pfeil zwischen einer inneren zylinderförmigen Elektrode 5 und der äußeren Kammerwand radial auf. Über 90% der Töchter werden auf der Oberfläche der Elektrode 5 angesammelt. Die Elektrode 5 umgibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Szintillatorschicht 4, welche ihrerseits um einen Lichtleiter 7 herum angeordnet ist. Die Elektrode 5 wird durch eine lichtundurchlässige aluminisierte Mylarfolie gebildet. Sie dient einmal zusammen mit einer Kappe 6 als negative Elektro­ de, an deren Oberfläche sich die Töchter absetzen, und zum anderen als optische, den Lichtleiter 7 gegen Szintillationen der Schicht 2 abschirmende, Trennfläche. Wegen ihrer geringen Flächenmasse (ca. 1 mg/cm2) können die α-Teilchen aus der Umwandlung der Töchter die Folie durchdringen und in der Szintillatorschicht 4 Lichtblit­ ze erzeugen. Diese werden durch den Lichtleiter 7 zum Lichtdetek­ tor 8 geführt und elektronisch verstärkt, wobei ein Meßsignal M2 erzeugt wird. Fig. 1 shows an axial section through a cylindrical chamber 1 , in which an α-scintillator 2 is placed on the inner circumferential surface and encloses the effective chamber volume. The scintillations generated to over 80% of the radon itself are guided and electronically amplified by a light guide 3 with a receiver end face 17 to a secondary electron multiplier 9 , a measurement signal M 1 being generated. An electric field builds up radially in accordance with an arrow labeled 10 between an inner cylindrical electrode 5 and the outer chamber wall. Over 90% of the daughters are accumulated on the surface of the electrode 5 . In the present exemplary embodiment, the electrode 5 surrounds a scintillator layer 4 , which in turn is arranged around a light guide 7 . The electrode 5 is formed by an opaque aluminized Mylar film. It is used together with a cap 6 as a negative electrical de, on the surface of which the daughters settle, and on the other hand as an optical separating surface shielding the light guide 7 against scintillation of the layer 2 . Because of their low mass per unit area (approx. 1 mg / cm 2 ), the α-particles from the conversion of the daughters can penetrate the film and generate 4 light flashes in the scintillator layer. These are guided through the light guide 7 to the Lichtdetek gate 8 and electronically amplified, a measurement signal M 2 being generated.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine zylindrische Kammer mit axial gerichtetem elektrischen Feld einer Feldstärke entsprechend einem Pfeil 10a. Das elektrische Feld wird mit als Maschengitter ausgeführten Elektroden 13 und 14, einer ringförmigen Elektrode 15 und einem geerdeten Halbleiterdetektor 11 erzeugt. Die Elektrode 13 ist am höchsten elektrisch positiv gespannt, es folgen die Elektroden 15 und 14. Die Ringelektrode 15 soll möglichst viele Töchter zur Empfängeroberfläche 18 des Detektors 11 fokussieren. Mit 12 ist ein ladungsabhängiger Vorverstärker bezeichnet, der zusammen mit dem Halbleiterdetektor ein Meßsignal M2 erzeugt. Ein Szintillator 2a für den Radon-Nachweis umschließt das effektive Kammervolumen zu etwa 2/3 der inneren Mantelfläche. An der Stirn­ fläche entgegengesetzt zum Halbleiterdetektor 11 sind ein Licht­ leiter 3a mit einer Stirnfläche 17a und ein SEV 9a angeordnet, welcher ein Meßsignal M1 abgibt. Diese Kammer kann mit relativ kleinem Volumen gebaut werden. Fig. 2 shows a section through a cylindrical chamber with an axially directed electric field of a field strength according to an arrow 10 a. The electric field is generated with electrodes 13 and 14 designed as a mesh, an annular electrode 15 and a grounded semiconductor detector 11 . The electrode 13 has the highest electrical positive tension, followed by the electrodes 15 and 14 . The ring electrode 15 should focus as many daughters as possible to the receiver surface 18 of the detector 11 . With 12 a charge-dependent preamplifier is designated, which generates a measurement signal M 2 together with the semiconductor detector. A scintillator 2 a for radon detection encloses the effective chamber volume to about 2/3 of the inner surface area. On the end face opposite the semiconductor detector 11 , a light guide 3 a with an end face 17 a and an SEV 9 a are arranged, which emits a measurement signal M 1 . This chamber can be built with a relatively small volume.

Bei der Bestimmung der α-Aktivität von Radon in einem Trägergas mit Hilfe der in der Fig. 1 gezeigten Meßkammer erreichen die Szintillatorschicht 2 nur solche α-Teilchen, die in der Kammer von radioaktivem Radon selbst und von ungeladenen Folgenukliden emit­ tiert werden. Geladene Folgenuklide schlagen sich auf der Elek­ trode 5 nieder, die unmittelbar an der Szintillatorschicht 4 an­ liegt, und von der Szintillatorschicht 2 so weit entfernt ist, daß auch die energiereichsten, von Folgenukliden emittierten α-Teil­ chen die Szintillatorschicht 2 nicht erreichen können, weil ihre Reichweite im Trägergas, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Luft, kleiner als der Abstand zwischen der Elektrode 5 und der Szintillatorschicht 2 ist.When determining the α-activity of radon in a carrier gas with the aid of the measuring chamber shown in FIG. 1, the scintillator layer 2 only reaches those α-particles which are emitted in the chamber by radioactive radon itself and by uncharged follow-on nuclides. Charged sequence nuclides are deposited on the electrode 5 , which lies directly on the scintillator layer 4 , and is so far away from the scintillator layer 2 that even the most energetic α-particles emitted by sequence nuclides cannot reach the scintillator layer 2 because their range in the carrier gas, in the present exemplary embodiment in air, is smaller than the distance between the electrode 5 and the scintillator layer 2 .

Damit erzeugen in der Szintillatorschicht 2 nur von Radon selbst und ungeladenen Folgenukliden emittierte α-Teilchen Lichtblitze.Thus, in the scintillator layer 2, only α particles emitted by radon itself and uncharged follow-on nuclides generate light flashes.

Das von dem diese Lichtblitze über den Lichtleiter 3 empfangenden Sekundärelektronenvervielfacher 9 erzeugte Meßsignal M1 hängt demnach nur von der Aktivität des Radons selbst und derjenigen der ungeladenen Folgenuklide ab. Dagegen wird das Meßsignal M2 des über den Lichtleiter 7 aus der Szintillatorschicht 4 Lichtblitze emp­ fangenden Sekundärelektronenvervielfachers 8 im wesentlichen nur durch α-Teilchen erzeugt, die von Radon-Töchtern bei deren α-Zer­ fall emittiert werden. Dies wird im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel erreicht, indem fast sämtliche geladenen Folgenuklide auf der Elektrode 5 niedergeschlagen und damit nahe der Empfängerflä­ che 19 des die Szintillatorschicht 4, den Lichtleiter 7 und den SEV 8 umfassenden Detektors konzentriert werden. Zum anderen ist die durch die Szintillatorschicht 4 gebildete Empfängerfläche wesentlich kleiner als die Empfängerfläche, welche durch die Szin­ tillatorschicht 2 gebildet ist. Damit ist die Nachweisempfindlich­ keit der Szintillatorschicht 4 für α-Teilchen, die von dem unge­ ladenen Radon selbst und ungeladenen Folgeprodukten emittiert werden, wesentlich kleiner als diejenige der Szintillator­ schicht 2.The measurement signal M 1 generated by the secondary electron multiplier 9 receiving these flashes of light via the light guide 3 therefore depends only on the activity of the radon itself and that of the uncharged sequence nuclides. On the other hand, the measurement signal M 2 of the light electron 7 from the scintillator layer 4 light flashes receiving secondary electron multiplier 8 is generated essentially only by α-particles, which are emitted by Radon daughters during their α-decay. This is achieved in the present exemplary embodiment by depositing almost all of the charged sequence nuclides on the electrode 5 and thus concentrating them near the receiver surface 19 of the scintillator layer 4 , the light guide 7 and the SEV 8 . On the other hand, the receiver area formed by the scintillator layer 4 is significantly smaller than the receiver area which is formed by the scintillator layer 2 . The detection sensitivity of the scintillator layer 4 for α-particles, which are emitted by the uncharged radon itself and uncharged secondary products, is thus significantly smaller than that of the scintillator layer 2 .

Bei der beschriebenen Anordnung steht der Anteil am Meßsignal M1, welcher durch α-Teilchen von ungeladenen, nicht absaugbaren Folge­ nukliden erzeugt wird, in einem weitgehend konstanten Verhältnis zum Meßsignal M2, unabhängig davon, ob sich in der Kammer ein, wenigstens laufendes, radioaktives Gleichgewicht eingestellt hat oder nicht. Dieses Verhältnis läßt sich experimentell wie folgt bestimmen:In the arrangement described, the proportion of the measurement signal M 1 which is generated by α-particles of uncharged, non-suctionable sequence nuclides is in a largely constant ratio to the measurement signal M 2 , regardless of whether there is an at least ongoing radioactive balance or not. This ratio can be determined experimentally as follows:

Bei vorhandenem elektrischen Feld läßt man Radongas mit bekannter Aktivität zusammen mit einem Trägergas in die Kammer einströmen. 222Rn-Gas wird z. B. durch Emanieren einer geeichten 225Ra-Quelle hergestellt. Das Einströmen erfolgt in möglichst kurzer Zeit. Unmittelbar nach dem Einströmen registriert der α-Detektor 1 (2, 3, 9) das Meßsignal M1(0) und der α-Detektor 2 (4, 7, 8; 11, 12) das Meßsignal M2(0). Dabei ist M1(0)<M2(0). Diese beiden Signale werden durch die α-Teilchen bei der Umwandlung des Radon selbst verursacht. Gegebenenfalls lassen sie sich aus den späteren Meß­ werten auf den Zeitpunkt Null extrapolieren. Diese beiden Meßsi­ gnale können näherungsweise als zeitlich konstant angenommen wer­ den, da sich die 222Rn-Aktivität pro Stunde nur um 0,75% ändert.In the presence of an electric field, radon gas with known activity is allowed to flow into the chamber together with a carrier gas. 222 Rn gas is e.g. B. prepared by emanating a calibrated 225 Ra source. The inflow takes place in the shortest possible time. Immediately after the inflow, the α detector 1 ( 2, 3, 9 ) registers the measurement signal M 1 (0) and the α detector 2 ( 4, 7, 8; 11, 12 ) registers the measurement signal M 2 (0). M 1 (0) <M 2 (0). These two signals are caused by the α-particles during the conversion of the radon itself. If necessary, they can be extrapolated from the later measured values to zero time. These two measuring signals can approximately be assumed to be constant over time, since the 222 Rn activity per hour changes by only 0.75%.

Die bei der Radon-Umwandlung entstehenden Töchter bauen eine zusätzliche zeitabhängige α-Aktivität mit dem Meßwert T(t) auf. Die Meßsignale M1(t) und M2(t) verändern sich mitThe daughters created during the radon conversion build up an additional time-dependent α activity with the measured value T (t). The measurement signals M 1 (t) and M 2 (t) change with

M₁(t) = M₁(0) + T₁(t)
M₂(t) = M₂(0) + T₂(t).M₁ (t) = M₁ (0) + T₁ (t)
M₂ (t) = M₂ (0) + T₂ (t).

T₁(t) = c * T₂(t) kann vorausgesetzt werden. Damit istT₁ (t) = c * T₂ (t) can be assumed. So that is

Die Größe M1(0), die dem tatsächlichen Radongehalt proportional ist, ergibt sich zuThe size M 1 (0), which is proportional to the actual radon content, results in

M₁(0) = M₁(t) - c (M₂(t) - M₂(0)).M₁ (0) = M₁ (t) - c (M₂ (t) - M₂ (0)).

Da c≦ωτ1 und M₂(0)≦ωτM₂(t), kann näherungsweiseSince c ≦ ωτ1 and M₂ (0) ≦ ωτM₂ (t), can approximately

M₁(0) = M₁(t) - c * M₂(t) (2)M₁ (0) = M₁ (t) - c * M₂ (t) (2)

gesetzt werden.be set.

Die Bestimmung von c erfolgt mit (1), die Messung der Radongehalte mit (2). Indem nicht die Einstellung eines radioaktiven Gleichge­ wichts abgewartet werden muß, kann eine sehr schnelle Bestimmung der Radonaktivität entsprechend den Erfordernissen des Umwelt­ schutzes erfolgen.The determination of c takes place with (1), the measurement of the radon content with (2). By not setting a radioactive equilibrium waiting to be weighted can be a very quick determination the radon activity according to environmental requirements protection.

Die Kammer kann vorteilhaft so konstruiert sein, daß sich die Elektrode 5 mit den darauf niedergeschlagenen Folgenukliden zur Verringerung des Eigeneffekts im bestimmten Intervallen leicht auswechseln läßt.The chamber can advantageously be constructed in such a way that the electrode 5 with the sequential nuclides deposited thereon can be easily replaced at certain intervals in order to reduce the intrinsic effect.

Bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird durch die Ringelektrode 15 eine Konzentration von geladenen Folgenukli­ den auf die Empfängerfläche 18 des Halbleiterdetektors 11 er­ reicht. Ansonsten erfolgt die Bestimmung der Radonaktivität in der gleichen Weise, wie sie anhand der Meßkammer von Fig. 1 beschrie­ ben wurde. Bei dieser Kammer verläuft das elektrische Feld par­ allel zur Kammerachse. Die Forderung, daß der geometrische Abstand der beiden Detektoren größer als die α-Reichweite sein muß, läßt sich mit einer langgestreckten Kammer erreichen, so daß das Kam­ mervolumen und das Gewicht klein gehalten werden können.In the embodiment shown in FIG. 2, a concentration of charged sequence nuclides on the receiver surface 18 of the semiconductor detector 11 is sufficient by the ring electrode 15 . Otherwise, the determination of the radon activity is carried out in the same manner as was described using the measuring chamber of FIG. 1. In this chamber, the electrical field runs parallel to the chamber axis. The requirement that the geometric distance between the two detectors must be greater than the α range can be achieved with an elongated chamber, so that the chamber volume and the weight can be kept small.

Claims (26)

1. Meßkammer für die Bestimmung der α-Aktivität von Radongas in einem Trägergas, insbesondere in Luft, mit einem ein Meßsi­ gnal M1 erzeugenden Detektor (2, 3, 9) für den Nachweis von bei der Radonumwandlung in der Kammer erzeugten α-Teilchen, sowie mit einer Einrichtung für die Erzeugung eines elektrischen Feldes zum Absaugen elektrisch geladener Radon-Folgenuklide aus dem effektivem Volumen in einen Abstand zu dem Detektor, der größer als die Reichweite der energiereichsten, von Ra­ don-Folgenukliden emittierten α-Teilchen im Trägergas ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) wenigstens einen weiteren, ein Meßsignal M2 erzeugenden α-Detektor (4, 7, 8; 11, 12) umfaßt; wobei der das Meßsignal M2 erzeugende Detektor in der Kammer so angeordnet ist, daß er zum Nachweis von α-Teil­ chen, welche von geladenen Radon-Folgenukliden, die durch das elektrische Feld aus dem effektiven Volumen des das Meßsignal M1 erzeugenden Detektor abgesaugt worden sind, emittiert werden, in der Lage ist; und wobei der das Meßsignal M2 er­ zeugende Detektor für α-Teilchen, welche in der Kammer von Radon selbst und von ungeladenen Radonfolgenukliden emittiert werden, eine geringere Nachweisempfindlichkeit als der das Meßsignal M1 erzeugende Detektor aufweist.1. Measuring chamber for the determination of the α-activity of radon gas in a carrier gas, in particular in air, with a Messsi signal M 1 generating detector ( 2 , 3 , 9 ) for the detection of α-particles generated in the chamber during radon conversion , and with a device for generating an electric field for extracting electrically charged radon sequence nuclides from the effective volume at a distance from the detector which is greater than the range of the most energetic α-particles in the carrier gas emitted by Radon sequence nuclides, characterized in that the chamber ( 1 ) comprises at least one further α detector ( 4 , 7 , 8 ; 11 , 12 ) generating a measurement signal M 2 ; the detector generating the measurement signal M 2 is arranged in the chamber such that it is used for the detection of α-particles, which are extracted from charged radon sequence nuclides, by the electric field from the effective volume of the detector generating the measurement signal M 1 are able to be emitted; and wherein the measurement signal M 2 he generating detector for α-particles, which are emitted in the chamber by radon itself and by uncharged radon sequence nuclides, has a lower detection sensitivity than the detector generating the measurement signal M 1 . 2. Meßkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Meßsignal M2 erzeugende Detektor eine Empfängerfläche (19; 18) für α-Teilchen aufweist, die kleiner als die Empfän­ gerfläche (16; 16a) für α-Teilchen des das Meßsignal M1 er­ zeugenden Detektors ist.2. Measuring chamber according to claim 1, characterized in that the detector generating the measurement signal M 2 has a receiver surface ( 19 ; 18 ) for α-particles which is smaller than the receiver surface ( 16 ; 16 a) for α-particles of the measurement signal M 1 he is generating detector. 3. Meßkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geladenen Radon-Folgenuklide in der Kammer durch das elektrische Feld auf eine Empfängerfläche (5/19; 18) des das Meßsignal M2 erzeugenden Detektors konzentrierbar sind. 3. Measuring chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the charged radon sequence nuclides can be concentrated in the chamber by the electric field on a receiver surface ( 5/19 ; 18 ) of the detector generating the measurement signal M 2 . 4. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand der Flächen, auf denen die abgesaugten Radon-Folgenuklide abgelagert sind zu dem das Meßsignal M1 erzeugenden Detektor (2, 3, 9) größer als die Reichweite der energiereichsten α-Teilchen aus den Hauptum­ wandlungsreihen des Radons ist.4. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the surfaces on which the extracted radon sequence nuclides are deposited to the measuring signal M 1 generating detector ( 2 , 3 , 9 ) is greater than the range is the most energetic α particle from the main conversion series of radon. 5. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem das Meßsi­ gnal M1 erzeugenden Detektor (2, 3, 9) und dem weiteren Detek­ tor (4; 11, 12) größer als die Reichweite der energiereichsten α-Teilchen der Hauptumwandlungsreihen des Radons ist.5. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the Meßsi signal M 1 generating detector ( 2 , 3 , 9 ) and the further detector ( 4 ; 11 , 12 ) larger than that Range of the most energetic α-particles of the main transformation series of radon. 6. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, d. g., daß im Innenraum für die Erzeugung des elektrischen Feldes mit einer äußeren Spannung beaufschlagbare Elektroden (1, 5; 13-15) angeordnet sind.6. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 5, dg that electrodes ( 1 , 5 ; 13-15 ) can be arranged in the interior for the generation of the electric field with an external voltage. 7. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß sich wenigstens eine der Elektroden (1, 5; 13, 14) angrenzend an eine Detektorempfängerfläche für α-Teilchen oder Detektorempfängerfläche für Szintillations­ blitze und in ihrer Flächenausdehnung wenigstens über die Detektorempfängerfläche erstreckt.7. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that at least one of the electrodes ( 1 , 5 ; 13 , 14 ) flashes adjacent to a detector receiver surface for α-particles or detector receiver surface for scintillation and in its area dimension at least over the detector receiver surface extends. 8. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der das Meßsignal M1 erzeugende Detektor (2, 3, 9) eine Szintillatorschicht (2), die wenig­ stens zum Teil in der Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist, umfaßt.8. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the detector M 2 generating the measurement signal ( 2 , 3 , 9 ) has a scintillator layer ( 2 ) which is at least partially formed in the form of a hollow cylinder, includes. 9. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der weitere Detektor (4, 7, 8) eine Szintillatorschicht (4) in der Form eines Hohlzylinders um­ faßt. 9. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the further detector ( 4 , 7 , 8 ) comprises a scintillator layer ( 4 ) in the form of a hollow cylinder. 10. Meßkammer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Szintillatorschichten (2, 4) der beiden Detektoren zueinander koaxial, ineinander geschachtelt angeordnet sind.10. Measuring chamber according to claim 9, characterized in that the scintillator layers ( 2 , 4 ) of the two detectors are arranged coaxially, nested one inside the other. 11. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der das Meßsignal M1 erzeugende Detektor (2, 3, 9) eine sich im wesentlichen senkrecht zu der Hohlzylinderachse erstreckende Empfängerfläche (17) für Szin­ tillationsblitze umfaßt.11. Measuring chamber according to at least one of claims 8 to 10, characterized in that the detector M 2 generating the measurement signal ( 2 , 3 , 9 ) comprises a substantially perpendicular to the hollow cylinder axis extending receiver surface ( 17 ) for scintillating flashes. 12. Meßkammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerfläche (17) für Szintillationsblitze konzentrisch zu der Hohlzylinderachse vorgesehen ist.12. Measuring chamber according to claim 11, characterized in that the receiver surface ( 17 ) for scintillation flashes is provided concentrically to the hollow cylinder axis. 13. Meßkammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerfläche (17) für Szintillationsblitze durch eine Endfläche eines Lichtleiters (3) für die Weiterleitung der Szintillationsblitze zu einem Lichtdetektor (9) gebildet ist.13. Measuring chamber according to claim 10, characterized in that the receiver surface ( 17 ) for scintillation flashes is formed by an end face of a light guide ( 3 ) for the transmission of the scintillation flashes to a light detector ( 9 ). 14. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Szintillatorschicht des wei­ teren Detektors auf einer Seite durch eine leitfähige, lich­ tundurchlässige Folie (5) abgedeckt ist.14. Measuring chamber according to at least one of claims 9 to 13, characterized in that the scintillator layer of the white direct detector is covered on one side by a conductive, Lich opaque film ( 5 ). 15. Meßkammer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Folie (5) als Absaugelektrode für geladene Radon- Folgenuklide mit einer Spannungsquelle verbindbar ist.15. Measuring chamber according to claim 14, characterized in that the conductive film ( 5 ) can be connected as a suction electrode for charged radon sequence nuclides to a voltage source. 16. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der hohlzylindrischen Szintillatorschicht (4) des weiteren Detektors ein Lichtlei­ ter (7) für die Leitung von Szintillationsblitzen zu einem Lichtdetektor (8) angeordet ist.16. Measuring chamber according to at least one of claims 9 to 15, characterized in that within the hollow cylindrical scintillator layer ( 4 ) of the further detector a Lichtlei ter ( 7 ) for the conduction of scintillation flashes to a light detector ( 8 ) is arranged. 17. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß als weiterer Detektor ein Halblei­ terdetektor (11) vorgesehen ist. 17. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that a semiconductor detector ( 11 ) is provided as a further detector. 18. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Halbleiterdetektor (11) eine zu der Achse des Hohlzylinders konzentrische Empfängerfläche (18) für α-Teilchen aufweist.18. Measuring chamber according to at least one of claims 8 to 17, characterized in that the semiconductor detector ( 11 ) has a to the axis of the hollow cylinder concentric receiver surface ( 18 ) for α-particles. 19. Meßkammer nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung der Feldstärke des elektrischen Feldes vor dem Halb­ leiterdetektor (11) eine Ringelektrode (15) zum Fokussieren geladener Radon-Folgenuklide auf die Empfängerfläche (18) des Halbleiterdetektors (11) vorgesehen ist.19. Measuring chamber according to claim 18, characterized in that in the direction of the field strength of the electric field in front of the semiconductor detector ( 11 ) an annular electrode ( 15 ) for focusing charged radon sequence nuclides on the receiver surface ( 18 ) of the semiconductor detector ( 11 ) is provided. 20. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Szintilla­ torschicht (2a) des das Meßsignal M1 erzeugenden Detektors in Richtung der Hohlzylinderachse zwischen der Empfängerfläche (18) des Halbleiterdetektors (11) und der Empfängerfläche (17a) für Szintillationsblitze angeordnet ist.20. Measuring chamber according to at least one of claims 8 to 19, characterized in that the hollow cylindrical scintilla gate layer ( 2 a) of the detector generating the measurement signal M 1 in the direction of the hollow cylinder axis between the receiver surface ( 18 ) of the semiconductor detector ( 11 ) and the receiver surface ( 17 a) is arranged for scintillation flashes. 21. Meßkammer nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an die Ringelektrode (15) und/oder angrenzend an die Empfängerfläche (17a) für Szintillationsblitze jeweils eine Gitter- oder Netzelektrode (13, 14) angeordnet ist.21. Measuring chamber according to claim 19 or 20, characterized in that a grid or mesh electrode ( 13 , 14 ) is arranged adjacent to the ring electrode ( 15 ) and / or adjacent to the receiver surface ( 17 a) for scintillation flashes. 22. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Erzeugung eines elektrischen Feldes wenigstens einen Elektreten umfaßt.22. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that the device for the generation of an electric field comprises at least one electret. 23. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) ein Metallgehäuse aufweist.23. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 22, characterized in that the chamber ( 1 ) has a metal housing. 24. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1a) ein aus einem isolierenden Material hergestelltes Gehäuse, das wenigstens teilweise mit einem leitfähigen Belag versehen ist, umfaßt. 24. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 22, characterized in that the chamber ( 1 a) comprises a housing made of an insulating material which is at least partially provided with a conductive coating. 25. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammer eine die Meßsignale M1 und M2 verarbeitenden Rechnereinrichtung für die Ermittlung von Momentanwerten der α-Aktivität des Radons umfaßt.25. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 24, characterized in that the chamber comprises a computer device processing the measurement signals M 1 and M 2 for determining instantaneous values of the α activity of the radon. 26. Meßkammer nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kammer mit unterschiedlichen Trägergasdichten, d. h. mit verändertem Druck oder anderen Atommassen, betrieben wird, wodurch die Reichweite der α- Teilchen im Trägergas variiert werden kann.26. Measuring chamber according to at least one of claims 1 to 25, there characterized in that the chamber with different Carrier gas densities, d. H. with changed pressure or other Atomic masses is operated, whereby the range of the α- Particles in the carrier gas can be varied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2428791B (en) * 2003-12-22 2008-02-06 British Nuclear Fuels Plc Improvements in and relating to investigations
US7408161B2 (en) 2003-12-22 2008-08-05 Bil Solutions Limited Investigations
CN109655872A (en) * 2019-01-29 2019-04-19 衡阳师范学院 Fast measurement of radon device and method
CN110954935A (en) * 2019-10-22 2020-04-03 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 Radon measuring device based on ionization chamber and semiconductor detector

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