【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核辐射的测量方法，特别是一种利用电离室测量空气中rn-222和rn-220的装置及方法。
技术介绍
1、氡是一种无色无味的天然放射性惰性气体，氡及其子体是人类受天然辐射的主要来源之一。准确测量环境中氡的浓度对人们进行氡及其子体的辐射防护具有十分重要的意义。自然界中常见氡的同位素主要有rn-220 、rn-222，它们分别来自于钍系（th-232）、铀系（u-238），半衰期分别为55.6s、3.82d。
2、脉冲电离室法是常见的氡的测量方法之一。待测含氡空气经过滤后扩散进入或经气泵抽入电离室，在电离室内rn-222和rn-220及其新衰变产生的子体po-218和po-216等衰变释放的α粒子将气体电离产生电子-离子对，在电场的作用下，电子和正离子分别向两极漂移，在收集电极上形成电压脉冲或电流脉冲，这些脉冲经电学测量单元放大后记录，记录的脉冲数与α粒子数成正比，即与氡浓度成正比，从而通过记录的脉冲数得到氡浓度。然而这种脉冲电离室法对rn-222和rn-220及其子体的总的α计数率进行测量只记录粒子电离产生的脉冲计数，不能甄别能谱，即不能区分出rn-222和rn-220。为此，如何利用电离室准确测量环境中rn-222和rn-220的浓度是一项具有挑战性且有意义的工作。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种利用电离室测量空气中rn-222和rn-220的装置及方法。
2、本专利技术的技术方案是：利用电离室测量空气中rn
3、本专利技术提供的另一技术方案是：应用于前述利用电离室测量空气中rn-222和rn-220的装置的方法，包括测量过程和计算过程，
4、a、测量过程
5、打开第一阀门和第二阀门、并且启动气泵，环境中含rn-222和rn-220的气体在气泵的作用下进入电离室中，调节气泵的流率为l，将气体到气泵1入口处记为时刻，且记录气体从气泵入口到电离室进气口的时刻为tp，单位为s。
6、保持气泵的流率不变，气泵保持流速的时间为0～teq，其中teq满足l*teq >4*v且teq>15 min，此时认为电离室测量腔内的气体均匀分布，电离室内部rn-222与子体po-218达到衰变平衡、rn-220和子体po-216达到衰变平衡，其中v为电离室的腔体体积。
7、当电离室内的氡及其子体达到衰变平衡时，关闭气泵并关闭第一阀门和第二阀门，在关闭气泵后的t1 ~t2时间内，对电离室的脉冲数进行测量，得到计数；在t2 ~t3时间内，对电离室的脉冲数继续测量，得到计数。
8、b、计算过程
9、记录测量之前环境空气中rn-222和rn-220的浓度分别记为、，单位均为bq m-3；
10、假设电离室内部的气流是湍流的，则电离室入口处的rn-220浓度的计算式为：
11、 （1）
12、其中，是rn-220衰变常数，单位为s-1。
13、从而电离室4内rn-220的浓度随时间变化的计算式为：
14、（2）
15、当rn-220在电离室内达到衰变平衡状态时，解公式（2）得到达到平衡状态时rn-220的浓度为：
16、 （3）
17、当停止气泵并关闭第一阀门和第二阀门后，电离室内初始rn-220浓度即为平衡状态时rn-220浓度。
18、从而电离室内rn-220的活度随时间变化的表达式为：
19、 （4）
20、其中，电离室内初始rn-220活度为，单位为bq。
21、rn-222短时间测量内忽略衰变认为电离室内rn-222浓度不变，即电离室内rn-222浓度随时间变化为：；从而电离室内rn-222活度随时间变化的表达式为：
22、 （5）
23、在关闭气泵1的t1 ~t2时间内，电离室4内rn-220衰变的原子核数计算表达式为：
24、 （6）
25、rn-220和子体po-216达到衰变平衡后，二者的活度相等，则在停气泵时间t1 ~t2内，电离室内po-216衰变的原子核数为：；
26、因而得到在电离室内rn-222衰变的原子核数计算表达式为：
27、 （7）
28、rn-222和子体po-218达到衰变平衡后，二者活度相等，则在停气泵时间t1 ~t2内，电离室内po-218衰变的原子核数为：；
29、因而得到在电离室内衰变的总原子核数计算表达式为：
30、 （8）
31、同样地，关闭气泵的t2 ~t3时间内，电离室内rn-220衰变的原子核数计算表达式为：
32、 （9）
33、电离室内rn-222衰变的原子核数计算表达式为：
34、 （10）
35、由于在关闭气泵1的t2 ~t3时间内，电离室内的rn-220及其子体po-216、rn-222和子体po-218均处于衰变平衡状态，故子体po-216和子体po-218的原子核数与rn-220和rn-222分别相等，因而得到在电离室内衰变的总原子核数计算表达式为：
36、 （11）
37、和由电离室测量得到，将其测量得到的值代入公式（8）、（11）解出和，即分别得到测量环境中空气的rn-222和rn-220浓度。
38、本专利技术与现有技术相比具有如下特点：本专利技术提供的装置及方法提高了电离室测量环境中rn-222和rn-220浓度的准确性，为电离室准确测量环境中rn-222和rn-220浓度提供一种新的方法。
39、以下结合附图和具体实施方式对本专利技术的详细结构作进一步描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.利用电离室测量空气中Rn-222和Rn-220的装置，其特征是：包括气泵、第一阀门、过滤器、电离室和第二阀门，所述过滤器中设置有滤膜，用于过滤空气中的氡子体，气泵的进气口与环境空气相连通，出气口连接第一阀门的进气口连通，第一阀门的出气口与过滤器的入口连接，过滤器的出口与电离室的进气口连通，电离室的出气口与第二阀门的进气口连通，第二阀门的出气口与环境空气相连通。
2.应用于如权利要求1所述的利用电离室测量空气中Rn-222和Rn-220的装置的方法，其特征是：包括测量过程和计算过程，
【技术特征摘要】
1.利用电离室测量空气中rn-222和rn-220的装置，其特征是：包括气泵、第一阀门、过滤器、电离室和第二阀门，所述过滤器中设置有滤膜，用于过滤空气中的氡子体，气泵的进气口与环境空气相连通，出气口连接第一阀门的进气口连通，第一阀门的出气口与过滤器的入...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭延亮，刘帅彬，范钟凯，林芬，谢若梅，胡滔，袁帅，易海波，莫贻香，吴九霖，李慧颖，孙佳乐，刘志鹏，袁红志，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。