[发明专利]一种基于模糊逻辑的氡检测系统和方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种氡检测系统和方法，具体涉及一种基于模糊逻辑的氡检测系统和方法。

背景技术

 氡气是一种自然界广泛存在的放射性气体，氡在天然辐射剂量当量中约占一半，属公认的19种致癌物之一，对人体有害，但是利用氡气的分布情况可以了解地质构造和地下矿场的分布情况等，在解决地质学问题，地质矿场勘探中都有非常重要的作用。

人们通过研究发现氡及其子体在空气中纵向运动能力远大于横向运动能力，向上运动能力大于或等于向下运动能力，其扩散作用小，不到10%，向上浮力大于45%，地球引力导致的下沉作用小于45%；其次由于氡及其子体释放α射线，α粒子减速后成为氦核，它可以与氡及其子体和母体形成团族，当团族收到空气浮力大于重力时就向上浮动，所以氡气具有向上运动的特点，且由于大量氦核的存在，氡气团族带有正电，这也是测量氡气所必须了解的原理之一。

氡气的测量方法很多，其中主要的目的为用于矿藏资源勘探，所以选择测量方法很重要。常用的测量方法有以下几种：

1）电离室法。其工作原理是：含氡气体进入电离室后，氡及其子体放出的α粒子在空气中电离，产生电子空穴对。电离室的中央电极积累的正电荷使静电计的中央石英丝带电，在外电场的作用下，石英丝发生偏转，偏转速度与其上的电荷量成正比，也就是与氡浓度成正比，测出偏转速度即可计算出氡的浓度。使用此方法研制的仪器有德国产的DOSEman便携式氡气监测仪及成都理工大学的CD-1α杯测氡仪。优点是：方法可靠，测量速度较快，既可以直接收集空气样品进行测量，也可以使空气不断流过测量装置进行连续测量，在实验室内使用可以较快地给出氡浓度及其动态变化。电离室法的缺点是：灵敏度低，不适合低水平测量，现场使用不方便。

2）闪烁室法。工作原理氡进入闪烁室后，氡及其子体衰变产生的α粒子使闪烁室壁的ZnS(Ag)产生闪光，光电倍增管将光信号转变成电脉冲信号，经过电子学线路放大、记录。闪烁室法的优点是：操作简便，准确度高，探测下限低。其缺点是：测量时间较长(3h以上)；要求的设备较多导致仪器笨重，不便于现场检测；闪烁室的本底随时间增加；探测效率随时间减小，应用于长期连续测量时，需要定期在线刻度；沉积于室内壁的氡子体难于清除，使用时应经常用氡气或老化空气清新。

3）双滤膜法。双滤膜法是一种绝对测氡方法，它的工作原理是：含氡空气通过入口滤膜进入双滤膜筒，被滤掉子体的纯氡在通过双滤膜筒的过程中产生新的子体，其中一部分被出口滤膜收集。根据氡子体固有的积累、衰变规律，可确定被测气体中氡的浓度。优点是它探测下限低，方便快速。缺点是：必须确保出口滤膜不被二滤膜之外的氡污染；受湿度的影响较大，相对湿度越大，滤膜上测得的α放射性活度越大；装置需要使用电源，不便野外使用。

4）气球法。气球法是在双滤膜法原理的基础上发展起来的, 所不同的是用气球代替了双滤膜筒, 所采用的气路和测量原理完全相同, 它克服了双滤膜法不便携带的缺点。本方法的优点是操作简单, 方便快速, 仅需0. 5 h 即可给出氡浓度和子体潜能, 其采样体积不受限制, 增加气球体积即可降低探测限(例如20 L 的气球和一定的测量程序, 其灵敏度为37 Bq·m - 3)。其缺点是气球的球壁效应(吸附和泄漏) 和相对湿度对结果的影响较大。为此使用时, 要注意气球内外氡浓度不能差异太大, 测量时间不能过长, 对气球要在不同相对湿度下进行标定, 求出相应的湿度修正因子。

5）静电扩散法。该方法的原理是: 由于球内外存在氡浓度差, 外面的氡通过扩散经泡沫塑料进入球内,0. 25 h 左右建立平衡。泡沫的作用是阻挡氡子体的进入。扩散到灵敏体积中的氡衰变产生氡子体, 主要是218Po 正离子, 在电场作用下被收集在中央电极上, 如图2 可示, 由218Po 再衰变产生的A粒子被光电倍增管收集, 经电子学线路整形, 计数得到相应的脉冲数。通过相对刻度就可以确定待测空气的氡浓度。该方法的优点是探测限较低, 为1. 85 Bq?m 3, 既可用于室内氡浓度的测量, 也可连续监测氡浓度的动态变化。缺点是设备笨重, 不便于现场使用。中央电极的收集效率和相对湿度有关, 需分别标定。