[发明专利]利用低压单闪烁室对220Rn室浓度连续定值的方法

权利要求书

1.一种利用低压单闪烁室对²²⁰Rn室浓度连续定值的方法，其特征是：其具体操作步骤如下：

启动泵， ²²⁰Rn室内的空气通过流量计、调节阀，通过过滤器滤去子体后进入低压单闪烁室，再通过真空表和泵回到²²⁰Rn室；

假设低压单闪烁室内任意一点到涂敷有硫化锌的表面最大距离为L， ²²²Rn、²²⁰Rn及其子体衰变放出的α粒子具有不同的能量，相应的射程也不同，其中²²²Rn衰变放出的α粒子能量最小，射程也最小；通过调节阀调节低压单闪烁室内的气压，使得²²²Rn衰变放出的α粒子在该气压下射程大于L，这样使得低压单闪烁室在低压下对²²²Rn、²²⁰Rn及其子体衰变放出的α粒子具有相同的探测效率，该气压阈值为P₁，用h来表示探测效率，平均一次α衰变，能测量到h个计数；

调节调节阀，使得闪烁室的气压为P₂，P₂低于P₁；由于低压单闪烁室在一个大气压下的体积较大，泵的流率不太高，²¹⁶Po的半衰期非常短只有0.15秒，这样能认为²²⁰Rn及其子体²¹⁶Po在低压单闪烁室内处于放射性平衡状态；

设²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度为C(t)，从²²⁰Rn室到低压单闪烁室的平均延迟时间为t₁，低压单闪烁室内的平均²²⁰Rn浓度C_Tn为：

                (1)

式中，为²²⁰Rn的衰变常数；P₀是大气压力；

由于²¹⁶Po及其子体并不能完全随气流带走，一部分附壁，导致在长时间连续测量时的积累效应，²¹⁶Po的子体²¹²Bi和²¹²Po也会通过α衰变释放高能α粒子使得低压单闪烁室产生额外的计数；由于²¹⁶Po半衰期非常短，其附壁对后面测量周期的影响主要通过²¹²Pb的积累及衰变产生²¹²Bi和²¹²Po，从而对后面周期的测量造成影响；

假设附壁驻留在低压单闪烁室中的²¹²Pb的浓度为：

      （2）

式中为表示单位时间²¹²Pb附壁的比例系数；同时，在气流的作用下又有少量附壁的²¹²Pb被带出低压单闪烁室，表示单位时间²¹²Pb的携带系数，是²¹²Pb的衰变常数；

测量周期为T，在每个测量周期认为²²⁰Rn浓度是不变的，跟据式（2）能得到第n 个测量周期的²¹²Pb的浓度为： 

     (3)

解得：

  (4)

²¹²Pb衰变成²¹²Bi后，在气流的作用下，又有少量的²¹²Bi被带出低压单闪烁室， 表示单位时间²¹²Bi的携带系数；再根据放射性衰变规律知到，驻留在低压单闪烁室中的²¹²Bi的浓度为：

   （5）

将式（4）代入式（5）：

  （6）

式（6）能简写为：

    （7）

                                 （8）

                      （9）

                   （10）

从式（7）解得：                                                                    

    （11）

实际上，²¹²Po的半衰期非常短，能将²¹²Po通过α衰变释放高能α粒子的计数归结于²¹²Bi；,,能通过实验得到；

那么在第n个测量周期测量得到的计数N（n）为：

        (12)

V为低压单闪烁室的体积；

根据式（12）就能得到低压单闪烁室内第n个测量周期²²⁰Rn的浓度，再根据式（1）就能反推得到第n个测量周期²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度。

2.根据权利要求1所述的一种利用低压单闪烁室对²²⁰Rn室浓度连续定值的方法，其特征是：其装置由²²⁰Rn室、泵、真空表、低压单闪烁室、过滤器、调节阀、流量计及低压单闪烁室测量装置组成，²²⁰Rn室通过管道依次与泵、真空表、低压单闪烁室、过滤器、调节阀、流量计连接组成一个回路，由低压单闪烁室测量装置对低压单闪烁室进行计数测量。