SU1644055A1 - Aerosol characteristics determination method - Google Patents

Aerosol characteristics determination method Download PDF

Info

Publication number
SU1644055A1
SU1644055A1 SU894732760A SU4732760A SU1644055A1 SU 1644055 A1 SU1644055 A1 SU 1644055A1 SU 894732760 A SU894732760 A SU 894732760A SU 4732760 A SU4732760 A SU 4732760A SU 1644055 A1 SU1644055 A1 SU 1644055A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
particle
aerosol
radioactive
gas
radioactivity
Prior art date
Application number
SU894732760A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Петрович Полуэктов
Григорий Васильевич Надъярных
Владимир Георгиевич Шатунов
Анатолий Николаевич Семыкин
Вячеслав Анатольевич Маслянкин
Георгий Юрьевич Коломейцев
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6575
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6575 filed Critical Предприятие П/Я Р-6575
Priority to SU894732760A priority Critical patent/SU1644055A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1644055A1 publication Critical patent/SU1644055A1/en

Links

Description

(21)4732760/25 (22)22.08.89 (46)23.04.91. Бюл. № 15 (72) П. П. Полуэктов, Г. В. Надь рных, В. Г. Шатунов, А. Н. Семыкин, В. А. Масл н- кин и Г. Ю. Коломейцев (53)621.387.424(088.8)(21) 4732760/25 (22) 08.22.89 (46) 04.23.91. Bul № 15 (72) P.P. Poluektov, G.V. Nadyrnykh, V.G. Shatunov, A.N. Semykin, V.A. Maslnkin and G.Yu. Kolomeytsev (53) 621.387.424 (088.8)

(56) Муравьева С. И., Казнина Н. И., Прохорова Е. К, Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. - М.: Хими , 1988, с. 28. Патент США ISfe 4277682, кл. G 01 Т 1/18, 1981.(56) Muraveva S. I., Kaznina N. I., Prokhorova E. K, Handbook for the Control of Harmful Substances in the Air. - M .: Himi, 1988, p. 28. US Patent ISfe 4277682, cl. G 01 T 1/18, 1981.

Бад ее В. В. и др. Изучение дисперсного состава аэрозолей в выбросах АЭС с РБМК.- В сб.: Радиационна  безопасность и защита АЭС / Под ред. Ю А Егорова - М.: Энергоиздат, 1985, № 9, с. 282.Bad VV and others. The study of the dispersion composition of aerosols in the emissions of nuclear power plants with RBMK.- In coll .: Radiation safety and protection of nuclear power plants / Ed. Yu A Egorova - M .: Energoizdat, 1985, № 9, p. 282.

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОЗОЛЕЙ(54) METHOD FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF AEROSOLS

(57) Изобретение относитс  к методам контрол  дисперсного состава и свойств аэрозолей и может быть использовано дл  оперативного определени  дисперсности и радиоактивности аэрозолей при проведении аварийно-восстановительных работ в зоне радиоактивного загр знени . Целью изобретени   вл етс  определение радиоактивной и неактивной составл ющих фракций аэрозолей. Дл  этого измер ют размер и электрический зар д каждой аэрозольной частицы, а также концентрацию ионов в отбираемом газе По результатам измерений и по зависимости индуцированного на аэрозольной частице электрического зар да от типа радиоактивного распада определ ют уровень радиоактивности дл  каждой частицы 1 ил(57) The invention relates to methods for controlling the dispersed composition and properties of aerosols and can be used to quickly determine the dispersion and radioactivity of aerosols during emergency restoration works in the zone of radioactive contamination. The aim of the invention is to determine the radioactive and inactive components of the aerosol fractions. To do this, measure the size and electric charge of each aerosol particle, as well as the concentration of ions in the sampled gas. The measurement results and the dependence of the electric charge induced on the aerosol particle on the type of radioactive decay determine the level of radioactivity for each particle 1

Изобретение относитс  к методам контрол  дисперсного состава и свойств аэрозолей и может быть использовано дл  оперативного определени  дисперсности и радиоактивности аэрозолей при проведении аварийно-восстановительных работ в зоне радиоактивного загр знени .The invention relates to methods for monitoring the dispersion composition and properties of aerosols and can be used to quickly determine the dispersion and radioactivity of aerosols during emergency restoration work in the zone of radioactive contamination.

Цель изобретени  - получение дополнительной информации об уровн х радиоактивности отдельных аэрозольных частиц и, следовательно, в определении радиоактивной и реактивной составл ющих фракций аэрозолей.The purpose of the invention is to obtain additional information about the radioactivity levels of individual aerosol particles and, therefore, in determining the radioactive and reactive components of aerosol fractions.

Измер ют зар д и размер каждой аэрозольной частицы и концентрацию ионов в отбираемом газе, а радиоактивную составл ющую фракции аэрозолей определ ют по соотношениюThe charge and size of each aerosol particle and the concentration of ions in the sampled gas are measured, and the radioactive component of the aerosol fraction is determined by the ratio

А К g п.A K g p.

где А - радиоактивность аэрозольной частицы;where A is the radioactivity of the aerosol particle;

q - зар д частицы;q is the charge of a particle;

п - концентраци  отрицательных ионов в газе;n is the concentration of negative ions in the gas;

К - коэффициент, завис щий от размера частицы и типа;радиоактивного распада.K is the coefficient depending on the particle size and type; radioactive decay.

Предлагаемый способ основываетс  на том. что при радиоактивных распадах в веществе аэрозолей происходит выбивание электронов из поверхностного сло  частиц. Вследствие этого процесса на радиоактивных аэрозольных частицах накапливаетс The proposed method is based on that. that during radioactive decays in the substance of aerosols, electrons are knocked out of the surface layer of particles. As a result of this process, radioactive aerosol particles accumulate

О 4 Јь О СП СЛAbout 4 О About JV SL

положительный зар д, величина которого зависит от уровн  радиоактивности аэрозольной частицы и типа радиоактивного распада в веществе частицы.1 С другой стороны , вследствие большей величины коэффициента диффузии отрицательных ионов в газе происходит накопление на аэрозольных частицах отрицательного зар да. Поэтому в случае радиоактивных аэрозолей необходимо учитывать оба процесса, т. е. процесс зар дки аэрозолей за счет радиоактивных распадов и процесс их диффузионной разр дки. Поток зар дов, вылетающих из частицы вследствие радиоактивных распадов , компенсируетс  ионным потоком из окружающей среды, вследствие чего достигаетс  стабилизаци  положительного зар да радиоактивной аэрозольной частицы. Зар д частицы линейно увеличиваетс  с активностью на аэрозольной частице; с другой стороны, наблюдаетс  обратно пропорциональна  зависимость зар да от концентрации отрицательных ионов в атмосфере . Поскольку количество электронов, эмиссируемых частицей при каждом распаде , зависит от размера частицы, имеет место слаба  зависимость зар да радиоактивной частицы от ее размера. Концентраци  ионов в окружающем газе формируетс  в результате ионизации газа под действием излучени  радиоактивных аэрозолей , внешнего ионизирующего излучени  (например, излучени  загр зненного грунта ), а также стоком ионов на аэрозоли и близлежащие поверхности; поскольку активность (А) аэрозольной частицы пропорциональна концентрации ионов, последн   подлежит измерению согласно данному способу.a positive charge, the value of which depends on the radioactivity level of the aerosol particle and the type of radioactive decay in the particle matter.1 On the other hand, due to the larger diffusion coefficient of negative ions in the gas, negative charge accumulates on aerosol particles. Therefore, in the case of radioactive aerosols, it is necessary to take into account both processes, i.e., the process of aerosol charging due to radioactive decays and the process of their diffusion discharge. The flow of charges emitted from the particle due to radioactive decays is compensated by the ion flow from the environment, as a result of which stabilization of the positive charge of the radioactive aerosol particle is achieved. The particle charge increases linearly with activity on the aerosol particle; on the other hand, the dependence of the charge on the concentration of negative ions in the atmosphere is inversely proportional. Since the number of electrons emitted by a particle during each decay depends on the size of the particle, there is a weak dependence of the charge of the radioactive particle on its size. The concentration of ions in the surrounding gas is formed as a result of the ionization of the gas under the action of radiation of radioactive aerosols, external ionizing radiation (for example, radiation of contaminated soil), as well as the drain of ions on the aerosols and nearby surfaces; since the activity (A) of the aerosol particle is proportional to the concentration of ions, the latter is to be measured according to this method.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  осуществлени  способа.The drawing shows a block diagram of an apparatus for carrying out the method.

Устройство содержит измеритель 1 зар дов частиц, измеритель 2 размеров частиц , измеритель 3 концентрации ионов в газе, блок 4 синхронизации, блок 5 обработки информации 5 и устройство пробоотбо- ра, включающее побудитель б расхода газа и пробоотборный канал 7.The device contains a particle charge meter 1, a particle size meter 2, a gas concentration meter 3, a synchronization unit 4, an information processing unit 5 and a sampling device including a gas flow booster and a sampling channel 7.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Проба газа, содержащего анализируемые аэрозоли, с помощью побудител  6 расхода газа через пробоотборный канал 7 последовательно подаетс  на измерители зар да 1 и размера 2 частиц. Сигналы от измерителей 1 и 2 поступают в блок 4 синх- рон изации, в котором производитс  задержка сигнала от измерител  1 зар дов частиц на врем , равное времени пролета частицами рассто ни  между двум  измерител ми.A sample of the gas containing the analyzed aerosols, with the help of the booster 6 of the gas flow through the sampling channel 7, is successively fed to the charge meter 1 and the particle size 2. Signals from meters 1 and 2 are fed to block 4 of synchronization, in which the signal from meter 1 of particle charges is delayed by a time equal to the time spent by the particles of the distance between two meters.

С выхода блока 4 синхронизации сигнал, содержащий информацию о размере и зар де каждой аэрозольной частицы, подаетс  на вход блока 5 обработки информации, гдеFrom the output of block 4 of synchronization, a signal containing information about the size and charge of each aerosol particle is fed to the input of block 5 of information processing, where

по этим данным с учетом величины сигнала от измерител  концентрации ионов в газе 3 рассчитываетс  уровень радиоактивности частиц.From these data, taking into account the magnitude of the signal from the ion concentration meter in gas 3, the level of radioactivity of the particles is calculated.

Форма выполнени  измерител  2 раэ0 меров частиц может быть различной, например могут использоватьс  оптические датчики различного типа. Основное ограничение на конструкции измерителей накладывает условие их совместимости поThe form of implementation of the meter 2 particle sizes can be different, for example, optical sensors of various types can be used. The main restriction on the design of meters imposes a condition for their compatibility

5 скорости прокачки пробы и быстродействию . Пробоотборный тракт между измерител ми 1 и 2 должен быть по возможности минимальной длины и не должен вносить изменений в дисперсный состав аэрозолей5 speeds of pumping sample and speed. The sampling path between gauges 1 and 2 should be as short as possible and should not change the dispersion composition of aerosols.

0 в пробе.0 in the sample.

Пример. Способ был реализован в устройстве, содержащем индукционный измеритель 1 зар дов частиц с кольцевым датчиком толщиной 0,5 мм, диаметр пробо5 отборного канала в датчике 1 мм. Сигналы с датчика усиливались с помощью электрометрического усилител  и подавались на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Минимальна  регистрируема  величина за0 р да составл ла 150 элементарных зар дов. Измеритель 2 размеров частиц был выполнен на основе известной схемы оптического счетчика частиц. Датчик представл л собой резонатор Не-Ые лазера (выходна Example. The method was implemented in a device containing an inductive meter 1 of particle charges with an annular sensor 0.5 mm thick, the diameter of the sampling channel 5 in the sensor 1 mm. The signals from the sensor were amplified using an electrometric amplifier and fed to an analog-to-digital converter (ADC). The minimum logged value for the order was 150 elementary charges. The meter 2 particle size was made on the basis of the known scheme of the optical particle counter. The sensor was a resonator of a non-laser (output

5 мощность 2 мВт), через который прокачивали пробу газа, выход щую из измерител  1 зар дов частиц 1. Свет, рассе нный частицами в область малых углов ( 5°) относительно оптической оси лазера, с помощью5 power of 2 mW), through which a sample of gas was pumped out of the particle charge meter 1 1. The light scattered by particles into the region of small angles (5 °) relative to the optical axis of the laser, using

0 линзы фокусировалса на фотоприемник (ФЭУ). Сигналы с фотоприемника обрабатывались с помощью логарифмирующего усилител  и подавались на АЦП. Измеритель обеспечивал регистрацию частиц в интерва5 ле размеров 0.3-10 мкм (по диаметру) при максимальной концентрации аэрозолей не более 10б частиц/л. При больших концентраци х аэрозолей работа датчика обеспечиваетс  предварительным калиброванным0 focusing lens on a photodetector (PMT). The signals from the photodetector were processed using a logarithmic amplifier and fed to the ADC. The meter provided registration of particles in the range of 5–3–10 µm in size (in diameter) with a maximum aerosol concentration of not more than 10b particles / l. At high aerosol concentrations, the sensor is pre-calibrated.

0 разбавлением пробы.0 dilution of the sample.

Датчик измерител  зар дов частиц устанавливалс  на минимально возможном рассто нии от измерительного обьема измерител  размеров частиц (5 мм).The sensor of the particle charge meter was installed at the minimum possible distance from the measuring volume of the particle size meter (5 mm).

5 Цифровые сигналы от обоих АЦП, соответствующие максимальным уровн м сигналов детекторов, подавали на блок синхронизации, представл ющий собой буферное запоминающее устройство, обеспечивающее задержку сигнала от измерител 5 Digital signals from both ADCs corresponding to the maximum signal levels of the detectors were applied to a synchronization unit, which is a buffer memory that provides a signal delay from the meter.

зар дов частиц на врем  0,5 мс, соответствующее времени пролета частиц рассто ни  между датчиками. Выдача полного цифрового кода из блока синхронизации в блок обработки сигналов, в качестве которого использовали микроЭВМ ДВК-3, производилась в момент поступлени  данных от измерител  размера частиц.particle charges for a time of 0.5 ms, corresponding to the transit time of particles between the sensors. The issuance of a complete digital code from the synchronization unit to the signal processing unit, which was used for the DVK-3 microcomputer, was performed at the moment the data were received from the particle size meter.

Измеритель концентрации ионов в газе был выполнен на основе ионизационной камеры. Часть отбираемого газа пропускали через аэрозольный фильтр (чтобы исключить вли ние радиоактивности частиц на показани  измерител ) и подавали в ионизационную камеру. Токовый сигнал от каме- ры усиливали электрометрическим усилителем и подавали на АЦП. Цифровой код с АЦП, соответствующий концентрации ионов в газе, периодически считывалс  в блок обработки информации(1 раз в5-10с).An ion concentration meter in a gas was made on the basis of an ionization chamber. A part of the sampled gas was passed through an aerosol filter (in order to exclude the effect of the radioactivity of the particles on the meter readings) and was fed into the ionization chamber. The current signal from the camera was amplified by an electrometric amplifier and fed to an ADC. A digital code with an ADC corresponding to the concentration of ions in the gas was periodically read into the information processing unit (1 time in 5-10 s).

Коэффициент К определ лс  с помощью калибровки устройства на аэрозол х, содержащих известные количества ft и у -актив- ных изотопов (использовали солевыеThe coefficient K was determined by calibrating the device on aerosols containing known quantities of ft and y-active isotopes (salt

131131

радиоактивные аэрозоли, содержащие J или S). Радиоактивность частиц контролировали после их фракционировани  в им- пакторе авторадиографическим методом. Работоспособность устройства провер ли на сери х аэрозольных проб, содержащих частицы с различным уровнем радиоактивности . Результаты, полученные по предлагаемому способу, провер ли независимыми методами - путем измерени  суммарной радиоактивности отдельных фракций аэрозолей и авторадиографически. Эксперименты показали хорошее совпадение результатов, полученных различными методами, в случа х , когда имело место неравномерное распределение радиоактивности по частицам (т. е. когда в пробе аэрозолей содержалось относительно малое число частиц с высоким уровнем радиоактивности). В случае равномерного распределени  радиоактивности по частицам и малой удельной активности частиц предлагаемый способ давал заниженные результаты.radioactive aerosols containing J or S). The radioactivity of the particles was controlled after their fractionation in the importer by an autoradiographic method. The operability of the device was tested on a series of aerosol samples containing particles with different levels of radioactivity. The results obtained by the proposed method were checked by independent methods — by measuring the total radioactivity of individual aerosol fractions and autoradiographically. Experiments showed a good agreement between the results obtained by various methods in cases where there was an uneven distribution of radioactivity among particles (i.e., when a relatively small number of particles with a high level of radioactivity were contained in the aerosol sample). In the case of a uniform distribution of radioactivity in the particles and a low specific activity of the particles, the proposed method gave underestimated results.

Это св зано с тем, что минимальный измер емый уровень радиоактивности вThis is due to the fact that the minimum measurable level of radioactivity in

данном варианте устройства составл л Бк/частицу. Поэтому частицы, имевшие меньшие уровни радиоактивности, не учитывались в результатах, полученных по предлагаемому способу. Однако указанный предел может быть понижен за счет повышени  чувствительности измерителей зар да и размера частиц.This device variant has Bq / particle. Therefore, particles that had lower levels of radioactivity were not taken into account in the results obtained by the proposed method. However, this limit can be lowered by increasing the sensitivity of the charge and particle size gauges.

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет экспрессно(врем  обработки сигнала от одной частицы 10 мс, полное врем  получени  информации о дисперсном составе и радиоактивности частиц определ етс  концентрацией аэрозолей и составл ет в среднем 0,5-10 мин) определ ть уровень радиоактивности аэрозолей . Поскольку при этом дл  каждой частицы имеетс  информаци  о ее размере, то можно рассчитать удельные активности частиц в различных размерных диапазонах, определить долю радиоактивных частиц среди общего количества аэрозолей и т. п. Способ может быть использован дл  оперативного контрол  радиоактивного загр знени  воздуха при проведении аварийно-восстановительных работ, при радиационной разведке местности, дл  оценки количества и формы поступлени  радиоактивных веществ в легкие персонала,Thus, the use of the proposed method allows rapid (the processing time of a signal from a single particle is 10 ms, the total time for obtaining information on the dispersed composition and radioactivity of particles is determined by the concentration of aerosols and averages 0.5-10 minutes) to determine the level of radioactivity of aerosols . Since there is information on its size for each particle, it is possible to calculate the specific activities of particles in different size ranges, determine the proportion of radioactive particles among the total amount of aerosols, etc. The method can be used for the operative control of radioactive air pollution during emergency -recovery, during radiation survey of the area, to assess the amount and form of radioactive substances entering the lungs of personnel,

зан того в работах и т. д.engaged in works, etc.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ определени  характеристик аэрозолей, включающий отбор пробы газа и измерение радиоактивности аэрозолей в пробе, отличающийс  тем, что, с целью определени  радиоактивной и неактивной составл ющих фракций аэрозолей, измер ют зар д и размер каждой аэрозольной ча- стицы, концентрацию ионов в отбираемом газе, а радиоактивную составл ющую А фракции аэрозолей определ ют по соотношениюClaims A method for determining the characteristics of aerosols, including sampling a gas and measuring the radioactivity of an aerosol in a sample, characterized in that, to determine the radioactive and inactive component aerosol fractions, the charge and size of each aerosol particle are measured, the concentration of ions in the sample taken gas, and the radioactive component A of the aerosol fraction is determined by the ratio А К q п, где q - зар д частицы;A q q p, where q is the charge of a particle; п - концентраци  отрицательных ионов в газе;n is the concentration of negative ions in the gas; К - коэффициент, завис щий от размера частицы и типа распада. K is a coefficient depending on the particle size and decay type. Проба цэрозол Test tsarosol
SU894732760A 1989-08-22 1989-08-22 Aerosol characteristics determination method SU1644055A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894732760A SU1644055A1 (en) 1989-08-22 1989-08-22 Aerosol characteristics determination method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894732760A SU1644055A1 (en) 1989-08-22 1989-08-22 Aerosol characteristics determination method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1644055A1 true SU1644055A1 (en) 1991-04-23

Family

ID=21467536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894732760A SU1644055A1 (en) 1989-08-22 1989-08-22 Aerosol characteristics determination method

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1644055A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3646352A (en) Method of measuring the concentration and/or size of suspended particles by forward scattering of light
Chiappini et al. Development of a high-sensitivity inductively coupled plasma mass spectrometer for actinide measurement in the femtogram range
Nomizu et al. Determination of femto-gram amounts of zinc and lead in individual airborne particles by inductively coupled plasma mass spectrometry with direct air-sample introduction
US6822235B2 (en) Environmental radioactivity monitor
FR2634561A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS MEASUREMENT OF ALPHA ACTIVITY CARRIED BY A GAS
SU1644055A1 (en) Aerosol characteristics determination method
JPS5871541A (en) Ion microanalyzer
US5319208A (en) Forced air flow radon detector having electrically conductive inlet and exhaust filter
Zhuo et al. An instrument for measuring equilibrium-equivalent 222Rn and 220Rn concentrations with etched track detectors
JPH09211133A (en) Radiation monitor
US4972081A (en) Detection of contaminants in air
JPS5977346A (en) Analyzing apparatus for element composition of substance
JP2002107458A (en) Radioactive ion detector
Pickering The interpretation of alpha energy spectra from particulate sources
JP2001116844A (en) Instrument for measuring radiation
JPH08136663A (en) Radon/thoron measuring instrument
Macias et al. Carbon analysis of atmospheric aerosols using GRALE and reflectance analysis
SU1375953A1 (en) Method of checking surface of roughness
JPS62287177A (en) Monitor for iodine 129
SU1741092A1 (en) Method of determining volumetric activity of aerosols of alpha-emitting radionuclides
JPH08114674A (en) Fluorescent glass dose measuring apparatus
SU1052955A1 (en) Process for checking presence defects in semiconductor or ionic crystal
CN113866819A (en) Device and method for calibrating transuranic nuclide aerosol on-line monitoring equipment
RU2185667C1 (en) Method and system for checking enrichment of uranium hexafluoride
RU2065181C1 (en) Method for measuring fluency of thermonuclear neutrons