[其他]壤中氡及其子体探测装置及工作方法

说明书

本发明为一种以空气脉冲电离室为探测器的α辐射探测装置，主要用于放射性勘探领域中探测土壤中氡及子体的α辐射，从而解决有关地质问题。

现有技术中，野外使用的各种壤中氡及子体的α辐射仪，普遍采用ZnS（Ag）闪烁体、金硅面垒半导体作α辐射探测器。使用这些α辐射仪虽然能解决不少地质问题，但存在以下不足：

1.ZnS（Ag）闪烁体和金硅面垒半导体作探测器都必须在严格的避光条件下使用，从而给仪器的结构设计和野外操作带来许多不便。

2.在测量过程中，上述两种探测器都容易受到氡及子体的污染，使仪器底数增高，影响测量结果的可靠性。

3.上述两种探测器野外排除污染处理都很困难。目前尚无法排除金硅面垒半导体探测器上的污染，而对ZnS（Ag）闪烁体经去污处理（通常是更换闪烁室）后，需要避光等待较长时间（不少于15分钟）才能重新开始工作，使野外工作效率降低。

4.现有技术中，由于受α辐射探测器几何结构和形状等因素的限制，氡及其子体收集器通常只能采用片状材料（如自然α卡，静电α卡等）。工作过程中，需要先将卡片安装在探杯内，然后将装有卡片的探杯埋置于土壤中;测量时，又需要从探杯内取出卡片，放入探测器中，测其上的α辐射。这样，既有备制，安装卡片之烦，限制了野外工作效率，又由于收集器的面积不能做大而使测量的灵敏度受到限制。

5.现有的野外α辐射仪通常只适用于一种方法，用途单一。

现有技术中，有人采用空气脉电离室作α辐射探测器，构成α辐射仪（参见U·S·Patent4262203）但仍存在下列不足：1用途单一，仅能用于气体的放射性测量;2测量过程中，放射性气体容易使电离室污染，其去污处理仍很困难。3仪器的信号放大、处理电路未作低功耗设计，难以适用于野外工作。

本发明的目的在于克服现有野外α辐射仪及现有空气脉冲电离室的上述不足，提供一种以空气脉冲电离室为探测器，以表面积大的α杯为氡及其子体收集器的野外α辐射探测装置。它不仅具有灵敏度高，去污容易、快速、不需避光的特点，而且机械性能好，成本低，耗电省，野外工作方法简便。尤其是本发明中的空气脉冲电离室α数字辐射仪具有一机多用的特点，它既可用于常规射气测量（瞬时测氡），即在野外直接将壤中氡气引入电离室进行α测量;又可用于累积测氡，即将各种氡及子体收集器放入电离室进行α测量。

本发明由野外α数字辐射仪和氡及子体收集器两部分组成。α数字辐射仪由空气脉冲电离室和其相应的电子线路等构成。

空气脉冲电离以空气为工作气体，结构与常用的脉冲电离室类似，其形状和大小不受限制，可根据收集器的形状而定。电离室对光线不敏感，因而不必设计专门的避光装置，使仪器结构大为简单。电离室有底盖和进气排气孔，以便放入收集器或引进、排出壤中氡气。

空气脉冲电离室α数字辐射仪的工作原理是：在电离室外壳加以数百伏至上千伏的负高压，收集电极通过负载电阻接地，则在电离室内形成电场。当α粒子进入电离室与收集电极之间的空间时，由α粒子引起空气电离而产生的电子（以及负离子）和正离子将在电场作用下移动，从而在收集电极上感生出电脉冲信号。该信号经过高输入阻抗、低噪声的前置放大器和主放大器后，送往脉冲幅度甄别器，然后由脉冲计数器记录下来。

本发明所指的收集器为内表面对氡及其子体具有吸附性的材料做成的容器，称为α杯。α杯可选用普通塑料杯，这类探杯称为自然α杯。用α杯作收集器，不但大大地增加子收集面积，充分利用了电离室的探测空间，提高了灵敏度;也简化了野外工作方法，提高了工作效率。若欲进一步提高灵敏度，可在探杯内加入活性炭或静电α卡（带静电高压的测尘滤膜），构成活性炭杯或静电α杯。

采用α杯累积测氡时，先将α杯在野外测点上埋置一定时间，然后将其取出，放入电离室内进行测量放入电离室的α杯，在测量过程中，由于α杯壁的屏蔽作用，即使电离室内壁受到污染也不影响测量结果α杯内壁与收集电极相隔一定距离，杯内壁上的氡子体不会污染收集电极。所以，测量自然α杯或静电α杯时，不会造成电离室的污染。活性炭α杯，在测量过程中对电离室的污染也很小，虽然活性炭所吸附的氡将有部分解析而进入电离室内的空气中，但由于电离室外壳带负高压，而氡的衰变子体绝大部分带正电荷它们将在电场的作用下移向杯的内壁，所以这部分氡子体不对电离室构成污染。构成污染的是直接到达收集电极并附着在其上的氡和氡子体，由于收集电极表面积很小，这种污染并不严重。若收集电极连续多次污染而使仪器底数增高，更换收集电极即可排除污染更换电极只需半分钟，更换后，仪器可立即开始工作。