[发明专利]采用0阶近似快速测量氡浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是采用0阶近似快速测量氡浓度的方法。

背景技术

氡是铀衰变产生的放射性惰性气体，当人们吸入氡后，氡及其子体产物沉积在呼吸道和肺部，造成辐射损伤，并可导致癌症。寻找铀矿的物探工作者也将氡监测作为一种重要的找矿方法。当前对空气环境中氡的测量有多种方法，如闪烁室、电离室、固体径迹、静电收集法等。静电收集法（如RAD7）在现场自动化测量中得到了广泛的应用，其主要优点有：测量方便，成本较低，能连续测量。但是当前测量氡浓度的变化响应比较慢，人们发现在使用大干燥管时，RAD7一般需要40分钟后才能测量得到标准氡室的浓度。虽然使用多个闪烁室抽真空快速采样也可以实时跟踪氡浓度的变化，但是其难以实现自动化测量，而且需要静置3个小时后（母、子体达到平衡），才能测量得到氡浓度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种在泵的流率较高的条件下的氡浓度的测量方法。当测氡仪器的内置泵或外置泵的流率较高时，可以近似认为静电收集法测氡仪测量室内的氡浓度与外界环境氡浓度变化相同，对静电收集法测氡仪测量室内的氡浓度变化进行0阶近似，从而快速得到外界环境氡浓度。该方法解决了氡浓度变化时，当前测量仪器响应较慢的问题，得到的较准确的测量结果。

本发明的技术方案是：一种采用0阶近似快速测量氡浓度的方法，它包括测量和计算：

A、测量过程：开启测氡仪器，测氡仪器的内置泵4将外界的空气通过管道1和高效过滤器3过滤氡子体后连续抽入测量室7内，然后通过排气管8再排出到外界。测量室7的上部有一个半导体探测器6，在测量室7腔体到半导体探测器6之间通过高压模块5加上2000-3000V的电压，形成强电场。空气中的氡被高效过滤器3滤除子体后进入测量室7，会衰变产生新的子体，这些子体带正电，在强电场作用下就被吸附到半导体探测器6表面，被吸附的子体再次衰变后放出的高能α粒子打到半导体探测器6内，产生电信号，通过前置放大器10放大后，再由计数及显示模块9能量识别后计数，就可得到一个测量周期内氡衰变链上不同子体衰变的次数，由此可以反推氡的浓度。由于空气中的水蒸气分子一般带负电，高湿度的空气会影响带正电的氡子体吸附到半导体探测器6表面的效率，从而影响测量结果的准确性。可以采取在高效过滤器3前加一个干燥管2，或者利用温度、湿度曲线进行修正。

测氡仪器内设有两种模式，分别为刻度模式和0阶近似模式。刻度模式与RAD7的sniff模式相同，是传统的测量方法，可以用来刻度仪器，得到刻度因子。0阶近似模式与刻度模式的测量原理和方法相同，但是使用了改进的算法对刻度模式得到的数据进行了重新处理，能够连续快速跟踪氡浓度变化。

先将测氡仪器工作于刻度模式下，在标准氡室中利用较长时间的218Po峰的计数反推氡浓度，得到刻度因子，这样其相当于一台工作于sniff模式的RAD7测氡仪。再将氡测量装置切换到0阶近似模式，设置好测量周期和循环次数，开启测氡仪器后，外界的空气通过一个高效过滤器过滤氡子体后被连续抽入测量室内，然后再排出到外界。测量室内的氡衰变产生新的子体218Po在强电场作用下就被吸附到半导体探测器表面，218Po进一步衰变释放的高能α粒子产生的电信号通过能量识别后计数，就可得到218Po的浓度，从而得到氡浓度。测量得到的氡浓度数据，再运用以下具体算法计算，就能快速得到氡浓度。

B、计算方法：

一、     刻度模式：

设外界氡浓度恒定为C₀，测量室内氡浓度为C(t)，测量室内218Po的浓度为                                                ，描叙测量室内氡衰变链的微分方程为：

                      （1）

          （2）

是氡的衰变常数，是218Po的衰变常数。测量室与外界抽气循环到一定时间后，可以认为C(t)=C₀。

式（2）改写为：

            （3）

初值条件：

                            （4）

式（3）的解为：

                   （5）

当t足够大时有：

                             （6）

即可由218Po的浓度反推得到氡的浓度。

二、0阶近似模式：