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1、(10)申请公布号 CN 101957328 A (43)申请公布日 2011.01.26 CN 101957328 A *CN101957328A* (21)申请号 201010258564.7 (22)申请日 2010.08.14 G01N 23/00(2006.01) G01T 1/167(2006.01) (71)申请人 南华大学 地址 421001 湖南省衡阳市蒸湘区常胜西路 28 号南华大学核科学技术学院 (72)发明人 肖德涛 周青芝 (74)专利代理机构 衡阳市科航专利事务所 43101 代理人 邹小强 (54) 发明名称 连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装置 (57) 摘要 。
2、一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装 置, 它采用抽气泵取样, 使含氡的空气以一定的流 速经干燥管和高效过滤器后进入测量室, 高压模 块在测量室内产生高压, 使得测量室的室壁和半 导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电 场, 采用静电法收集氡衰变产生的带正电的 218Po 粒子实现快速及高灵敏测量 ; 然后利用能谱法实 现对 218Po 产生的 6.00MeV 的 粒子及214Po 产生 的 7.69MeV 的 粒子的甄别, 并考虑 7.69MeV 粒子对 218Po 产生的 6.00MeV 的 粒子计数能区 的影响和前一次或前二次测量残留的 218Po 对当 次测量的影响, 得到当次测量。
3、周期内由测量室内 的氡新衰变而来的 218Po所产生的粒子计数, 最 后根据 粒子计数与氡浓度的关系即刻度系数 确定氡浓度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 CN 101957328 A1/1 页 2 1. 一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法, 其特征是 : 它采用抽气泵取样, 使含氡的 空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器后进入测量室, 高压模块在测量室内产生高压, 使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场, 采用静电法收集 氡衰变产生的带正电的 218Po 粒子实现快。
4、速及高灵敏测量 ; 然后利用能谱法实现对218Po 产 生的 6.00MeV 的 粒子及 214Po 产生的 7.69MeV 的 粒子的甄别, 并考虑 7.69MeV 粒子 对 218Po产生的6.00MeV的粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量残留的218Po对当 次测量的影响, 得到当次测量周期内由测量室内的氡新衰变而来的 218Po 所产生的 粒子 计数, 最后根据 粒子计数与氡浓度的关系即刻度系数确定氡浓度 ; 具体测量和修正过程如下 : A、 以 T 为一个测量周期, T 的测量周期为 10 60min ; 首先开启抽气泵将含氡的空气 以一定的流速经干燥管和高效过滤器之后, 在回路。
5、中循环T1分钟后停泵, T125min, 从 而使测量室内的氡浓度与被测环境中氡浓度达到一致 ; 接着一边加高压收集 218Po 粒子, 同 时一边开启多道测量系统计数 T-T1分钟, 分别得到低能区计数 N1和高能区计数 N2; 利用重 叠修正得到 218Po产生的粒子计数N 3; 若非第一次测量时, 还需要对前一次或前二次残留 的 218Po 对本次计数的贡献进行修正得到 N 3; 当测量周期大于 15min 时由于 218Po 的半衰 期仅 3.05min, 因此只需对前一次测量的残留进行修正 ; B、 重叠修正 : 高能粒子由于能量的损失在能谱上进入到低能区和低能区粒子混合的现象称作能。
6、谱 重叠, 在谱重叠示意图中 C 区域面积和 D 区域面积之比称作重叠因子 a, 若两能区的净计数 分别为 N1和 N2, 重叠修正后则有 N3, N3 N1-N2* (1) 上述公式中, 重叠因子 a 通过实验确定 ; C、 前后周期影响的修正 : 由重叠修正得到的N3还需要进一步修正前后周期的影响, 前一次或前二次残留的 218Po 对本次计数的贡献即残留份额 f1和 f2, 则有 N 3 N3-N3, 前一次*f1-N3, 前二次*f2 (2) 式中f1和f2可通过实验测定, 只有当测量周期小于15min时, 前二次修正才有意义, 而 测量周期大于 15min 时, (2) 式中前两次对。
7、当次的影响可忽略 ; D、 通过在标准氡室中刻度, 得到刻度系数 K, 再由下式可计算得到氡浓度 : CRn N3*K (3)。 2. 一种连续可靠测量空气中氡浓度的装置, 其特征是 : 它由干燥管、 高效过滤器、 半导 体探头、 测量室、 抽气泵、 二次仪表、 前置放大器和高压模块组成 ; 干燥管通过管道与高效过 滤器连接, 高效过滤器的另一端通过管道与测量室连接, 高压模块连接测量室的室壁, 使得 测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场, 半导体探头安装在测 量室内, 前置放大器的正极与半导体探头连接, 前置放大器的输出端与二次仪表连接, 抽气 泵通过管道与测量室连接。。
8、 权 利 要 求 书 CN 101957328 A1/3 页 3 连续可靠测量空气中氡浓度的方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种核辐射探测技术, 特别是一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法 及装置。 背景技术 0002 氡是导致肺癌的第二大因素, 也是国家 室内空气质量标准 中的四个主要控制指 标之一。环境中氡污染水平评价、 氡的特性研究及地震预报和资源勘测等示踪应用中往往 需对氡进行连续可靠的测量。当环境氡浓度起伏较大时, 目前已有的氡连续测量方法 ( 或 仪器 ) 不能准确地测量其变化规律, 即不能同时满足连续、 快速和可靠的要求。 发明内容 0003 本发明目的是公开一种连续可靠。
9、测量空气中氡浓度的方法及装置, 该方法通过能 谱重叠修正和前一次或前二次测量对当次测量影响消除等方法克服国内外已有的连续测 量氡浓度方法 ( 或仪器 ) 不适合环境氡浓度变化较大时的可靠测量的缺点。 0004 本发明的技术方案是 : 一种连续可靠测量空气中氡浓度的方法, 它采用抽气泵取 样, 使含氡的空气以一定的流速经干燥管和高效过滤器后进入测量室, 高压模块在测量室 内产生高压, 使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝半导体探头的电场。然 后采用静电法收集氡衰变产生的带正电的 218Po 粒子实现快速及高灵敏测量, 利用能谱法 实现对 218Po 产生的 6.00MeV 的 粒子及2。
10、14Po 产生的 7.69MeV 的 粒子的甄别, 并考虑 7.69MeV 粒子对 218Po 产生的 6.00MeV 的 粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量 残留的 218Po 对当次测量的影响, 得到当次测量周期内由测量室内的氡新衰变而来的218Po 所产生的 粒子计数, 最后根据 粒子计数与氡浓度的关系 ( 即刻度系数 ) 确定氡浓度。 0005 具体测量和修正过程如下 : 0006 A、 以T为一个测量周期, T的测量周期为1060min。 首先开启抽气泵将含氡的空 气以一定的流速经干燥管和高效过滤器之后, 在回路中循环T1分钟后停泵, T125min, 从而使测量室内的氡浓度与被。
11、测环境中氡浓度达到一致 ; 接着一边加高压收集 218Po 粒子, 同时一边开启多道测量系统计数 T T1分钟, 分别得到低能区计数 N1和高能区计数 N2; 利 用重叠修正得到 218Po产生的粒子计数N 3; 若非第一次测量时, 还需要对前一次或前二次 残留的 218Po 对本次计数的贡献进行修正得到 N 3; 当测量周期大于 15min 时由于 218Po 的 半衰期仅 3.05min, 因此只需对前一次测量的残留进行修正。 0007 B、 重叠修正 : 0008 高能粒子由于能量的损失在能谱上进入到低能区和低能区粒子混合的现象称作 能谱重叠。在谱重叠示意图中 C 区域面积和 D 区域面。
12、积之比称作重叠因子 a。若两能区的 净计数分别为 N1和 N2, 重叠修正后则有 N3, 0009 N3 N1-N2* (1) 0010 上述公式中, 重叠因子 a 通过实验确定。 说 明 书 CN 101957328 A2/3 页 4 0011 C、 前后周期影响的修正 : 0012 由重叠修正得到的 N3还需要进一步修正前后周期的影响, 前一次或前二次残留的 218Po 对本次计数的贡献即残留份额 f 1和 f2, 则有 0013 N 3 N3-N3, 前一次*f1-N3, 前二次*f2 (2) 0014 式中 f1和 f2可通过实验测定, 只有当测量周期小于 15min 时, 前二次修正。
13、才有意 义, 而测量周期大于 15min 时, (2) 式中前两次对当次的影响可忽略。 0015 D、 通过在标准氡室中刻度, 得到刻度系数 K, 再由下式可计算得到氡浓度。 0016 CRn N3*K (3) 0017 不同测量周期下的刻度系数 K 是经标准氡室刻度得到的。 0018 本发明还提供了一种连续可靠测量空气中氡浓度的装置, 该装置由干燥管、 高效 过滤器、 半导体探头、 测量室、 抽气泵、 二次仪表、 前置放大器和高压模块组成。干燥管通过 管道与高效过滤器连接, 高效过滤器的另一端通过管道与测量室连接, 高压模块连接测量 室的室壁, 使得测量室的室壁和半导体探头之间形成一个方向朝。
14、半导体探头的电场, 半导 体探头安装在测量室内, 前置放大器的正极与半导体探头连接, 前置放大器的输出端与二 次仪表连接, 抽气泵通过管道与测量室连接。 0019 本发明与现有技术相比具有如下特点 : 0020 利用本发明提供的测量装置, 采用静电收集、 谱重叠修正、 前后测量修正等方法, 在氡浓度变化较大的情况下, 可实现氡的连续可靠测量。 0021 以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。 附图说明 0022 附图 1 为本发明提供的测量装置示意图, 图中箭头 A 表示进气, 箭头 B 表示出气 ; 0023 附图 2 为谱重叠示意图。 具体实施方式 0024 实施例、 一种连续可。
15、靠测量空气中氡浓度的方法, 它采用抽气泵 5 取样, 使含氡的 空气以一定的流速经干燥管 1 和高效过滤器 2 后进入测量室 4 ; 高压模块 8 在测量室 4 内 产生高压, 使得测量室 4 的室壁和半导体探头 3 之间形成一个方向朝半导体探头 3 的电 场, 采用静电法收集氡衰变产生的带正电的 218Po 粒子实现快速及高灵敏测量 ; 利用能谱法 实现对 218Po 产生的 6.00MeV 的 粒子及214Po 产生的 7.69MeV 的 粒子的甄别 ; 并考虑 7.69MeV 粒子对 218Po产生的6.00MeV的粒子计数能区的影响和前一次或前二次测量 残留的 218Po对当次测量的影。
16、响, 得到当次测量周期内由测量室4内的氡新衰变而来的218Po 所产生的 粒子计数 ; 最后根据 粒子计数与氡浓度的关系 ( 既刻度系数 ) 确定氡浓度。 0025 具体测量和修正过程如下 : 0026 A、 以 T 为一个测量周期, T 的测量周期为 10 60min。首先开启抽气泵 4 将含氡 的空气以一定的流速经干燥管 1 和高效过滤器 2 之后, 在回路中循环 T1分钟后停泵, T1 25min, 从而使测量室4内的氡浓度与被测环境中氡浓度达到一致 ; 接着一边加高压收集 218Po 粒子, 同时一边开启多道测量系统计数 T-T 1分钟, 分别得到低能区计数 N1和高能区计 数 N2;。
17、 利用重叠修正得到 218Po 产生的 粒子计数 N 3; 若非第一次测量时, 还需要对前一次 说 明 书 CN 101957328 A3/3 页 5 或前二次残留的 218Po 对本次计数的贡献进行修正得到 N 3; 当测量周期大于 15min 时由 于 218Po 的半衰期仅 3.05min, 因此只需对前一次测量的残留进行修正。 0027 B、 重叠修正 : 0028 高能粒子由于能量的损失在能谱上进入到低能区和低能区粒子混合的现象称作 能谱重叠。如图 2 所示, 在谱重叠示意图中 C 区域面积和 D 区域面积之比称作重叠因子 a。 若两能区的净计数分别为 N1和 N2, 重叠修正后则有。
18、 N3, 0029 N3 N1-N2* (1) 0030 上述公式中, 重叠因子 a 通过实验确定。 0031 C、 前后周期影响的修正 : 0032 由重叠修正得到的 N3还需要进一步修正前后周期的影响, 前一次或前二次残留的 218Po 对本次计数的贡献即残留份额 f 1和 f2, 则有 0033 N 3 N3-N3, 前一次*f1-N3, 前二次*f2 (2) 0034 式中f1和f2通过实验测定, 只有当测量周期小于15min时, 前二次修正才有意义, 而测量周期大于 15min 时, (2) 式中前两次对当次的影响可忽略。 0035 D、 通过在标准氡室中刻度, 得到刻度系数 K, 。
19、再由下式可计算得到氡浓度。 0036 CRn N3*K (3) 0037 不同测量周期下的刻度系数 K 是经标准氡室刻度得到的。 0038 例如在标准氡室中 ( 温度为 : 16; 湿度为 : 50 ) 通过实验测得其重叠因子 a 为 0.311, 并测定周期为 30min 时其残留份额 f1为 0.178, 刻度系数 K 为 7.31。以 30min 为周 期连续测量某一密闭容器内的氡浓度 ( 氡浓度稳定, 参考浓度平均值 C0为 15975Bq/m3), 测 量结果平均为 15910.25Bq/m3, 与参考值一致性很好, 各个结果与参考值的差异均在 10以 内。 0039 本发明还提供了。
20、一种连续可靠测量空气中氡浓度的装置, 该装置由干燥管 1、 高效 过滤器 2、 半导体探头 3、 测量室 4、 抽气泵 5、 二次仪表 6、 前置放大器 7 和高压模块 8 组成。 干燥管 1 通过管道与高效过滤器 2 连接, 高效过滤器 2 的另一端通过管道与测量室 4 连接, 高压模块 8 连接测量室 4 的室壁, 使得测量室 4 的室壁和半导体探头 3 之间形成一个方向 朝半导体探头 3 的电场, 半导体探头 3 安装在测量室 4 内, 前置放大器 7 的正极与半导体探 头 3 连接, 前置放大器 7 的输出端与二次仪表 6 连接, 抽气泵 5 通过管道与测量室 4 连接。 说 明 书 CN 101957328 A1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 。