开云优惠体育网页版入口

专利名称：同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置及方法

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202210343219.6

专利申请（专利权）人：衡阳师范学院
权利人地址：湖南省衡阳市雁峰区黄白路165号

专利发明（设计）人：发明人:谭延亮,莫贻香,胡滔,林芬,谢若梅,袁帅,刘帅彬,袁红志

专利摘要：同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置，包括集氡罩收集室筒体、集氡罩收集室端盖、第一CR?39固体核径迹探测器、第二CR?39固体核径迹探测器、金属片及磁铁。利用该装置进行测量的方法包括测量过程及计算过程，分别测量两个探测器在是否被金属片覆盖的情况下的不同读数，然后基于CR?39固体核径迹探测器和静电收集法测量的氡浓度相等的基础计算出有效衰变常数和氡析出率。本装置的制作成本低，测量过程简单便捷，使用两片CR?39固体核径迹探测器进行测量考虑了泄漏和反扩散作用，测量精度较高，且适用于大面积布样检测氡析出率，能够大大改善现有的有效衰变常数和氡析出率的测量的不足。

主权利要求：
1.同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置，其特征是：包括集氡罩收集室筒体、集氡罩收集室端盖、第一CR?39固体核径迹探测器、第二CR?39固体核径迹探测器、金属片及磁铁；
所述集氡罩收集室端盖内侧上设有系绳环，第一CR?39固体核径迹探测器及第二CR?39固体核径迹探测器分别通过结粘板结粘在集氡罩收集室端盖内侧，金属片通过牵引绳系在集氡罩收集室端盖上的系绳环上，磁铁放置于集氡罩收集室端盖外侧与第一CR?39固体核径迹探测器对应的位置上，通过磁铁将金属片吸附在第一CR?39固体核径迹探测器的探测面上，集氡罩收集室筒体和集氡罩收集室端盖固定密封连接；
所述的金属片的直径大于第二CR?39固体核径迹探测器探测面的直径，所述的第一CR?
39固体核径迹探测器和第二CR?39固体核径迹探测器的型号大小和探测面积S完全相同。
2.如权利要求1所述的同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置，其特征是：所述集氡罩收集室筒体和集氡罩收集室端盖采用螺纹连接，并通过密封圈密封。
3.应用于权利要求1或2所述的同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置的方法，其特征是：包括测量过程及计算过程，一、测量过程
将集氡罩收集室筒体的开口端扣在待测介质的表面，测量开始时，金属片通过磁铁吸附在第一CR?39固体核径迹探测器的探测面上，第二CR?39固体核径迹探测器完全暴露在集氡罩收集室内的空气中；
测量t1时间后，将集氡罩收集室端盖上的磁铁拿去，从而金属片失去磁铁的吸附力后从第一CR?39固体核径迹探测器的探测面掉下，被牵引绳悬挂在集氡罩收集室端盖上，使得第一CR?39固体核径迹探测器的探测面完全暴露在集氡罩收集室内的空气中；
继续测量t2时间后，将第一CR?39固体核径迹探测器及第二CR?39固体核径迹探测器分别做好标记从集氡罩收集室端盖上取下，并放入强碱溶液蚀刻环境下进行蚀刻—清洗—晾干；然后将放在显微镜下进行读数，分别记录第一CR?39固体核径迹探测器的读数为a，第二CR?39固体核径迹探测器的读数为b；
二、计算过程
通过精密测量仪器测量得到CR?39固体核径迹探测器总视野面积的读数，通过将CR?39固体核径迹探测器置于显微镜下逐个视野的读数求和得到总径迹数，即径迹数，根据CR?39固体核径迹探测器的总视野面积读数和径迹数计算得到径迹密度，公式如下：2
其中，ρ为径迹密度，单位为Track/cm ；n为CR?39固体核径迹探测器读出的径迹数，单位2
为Track；s为总视野面积，单位为cm；
根据计算得到的径迹密度和在暴露时间下测量的氡浓度得到刻度系数K为如下公式：3
其中，CRn为氡浓度，单位为Bq/m；t为曝光时间，单位为h；
将公式(1)代入公式(2)，得到氡浓度的计算公式为：分别将第一CR?39固体核径迹探测器的读数a和第二CR?39固体核径迹探测器的读数代入公式(3)，计算得到t1～t2时间段内的平均氡浓度值A和0～t2时间段内的平均氡浓度值B分别为：由于静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度C(t)为：
2
其中，J为被测介质表面氡析出率，单位为Bq/m/s；S为集氡罩收集室的底面积，面积单
2 ?1
位为m ；V为集氡罩收集室的体积，体积单位为L；λe为有效衰变常数，单位为s ；t为收集氡的时间，单位为h；
对公式(6)进行求解，得到氡浓度C(t)的计算式为：由于集氡罩收集室内测量的初始氡浓度为零，将t＝0代入方程(7)能够求出参数C0的值，从而公式(7)简化为如下表达式：由公式(8)分别得到静电收集法测氡仪在段t1～t2时间段和0～t2时间测量腔内的平均氡浓度计算式为：由集氡罩收集室内CR?39固体核径迹探测器所测量的氡浓度与静电收集法测氡仪测量氡浓度相等，得到下边的方程组：求解上述方程组(10)，即得到被测介质表面的有效衰变常数λe和氡析出率J。 说明书 : 同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种采用两片CR?39固体核径迹探测器同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置及方法。背景技术[0002] 空气环境中氡是人体所受天然辐射的主要来源。氡析出率是指在单位时间内穿过单位面积的介质表面析出到空气中的氡的活度。氡析出率的测量是环境氡污染及治理中寻找源项的手段。测量介质表面的氡析出率是评价天然辐射水平、判断建筑材料氡是否达标和评价铀矿山退役治理是否合格的重要手段之一。[0003] 目前常用的测量氡析出率的方法有累积法、活性炭吸附法及开环式测量法。累积法是在射气介质的表面扣一个集氡罩收集室，集氡罩收集室与被测介质的接触部分用不透气的材料密封，被测介质表面析出的氡被集氡罩收集室收集，罩内氡浓度随测量时间延长而增加，通过RAD7测氡仪测量罩内氡浓度的变化计算得到一段时间内的平均氡析出率；该方法测量仪器昂贵、需要进行泄漏和反扩散修正且不利于大规模布置。活性炭吸附法即用活性炭盒吸附使氡及其子体全部沉积在活性炭内，用γ谱仪测量活性炭盒的氡子体特征γ射线峰或峰群强度，根据峰面积、累积时间、炭盒取样面积计算氡析出率；该方法测量时间长、测量仪器γ谱仪非常昂贵，且需要进行吸湿量修正和停滞时间修正。开环式测量法是利用泵将外界空气主动引入集氡罩收集室，然后通过干燥管送入RAD7测氡仪内的静电收集测量腔，测定集氡罩收集室内的稳定氡浓度得到氡析出率；该方法测量仪器昂贵且不利于大规模布置。发明内容[0004] 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置及方法。[0005] 本发明的技术方案是：同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置，包括集氡罩收集室筒体、集氡罩收集室端盖、第一CR?39固体核径迹探测器、第二CR?39固体核径迹探测器、金属片及磁铁。[0006] 所述集氡罩收集室端盖内侧上设有系绳环，第一CR?39固体核径迹探测器及第二CR?39固体核径迹探测器分别通过结粘板结粘在集氡罩收集室端盖内侧，金属片通过牵引绳系在集氡罩收集室端盖上的系绳环上，磁铁放置于集氡罩收集室端盖外侧与第一CR?39固体核径迹探测器对应的位置上，通过磁铁将金属片吸附在第一CR?39固体核径迹探测器的探测面上，集氡罩收集室筒体和集氡罩收集室端盖固定密封连接。[0007] 所述的金属片的直径大于第二CR?39固体核径迹探测器探测面的直径，所述的第一CR?39固体核径迹探测器和第二CR?39固体核径迹探测器的型号大小和探测面积S完全相同。[0008] 本发明进一步的技术方案是：所述集氡罩收集室筒体和集氡罩收集室端盖采用螺纹连接，并通过密封圈密封。[0009] 本发明提供的另一技术方案是：应用于前述同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置的方法，包括测量过程及计算过程，[0010] 一、测量过程[0011] 将集氡罩收集室筒体的开口端扣在待测介质的表面，测量开始时，金属片通过磁铁吸附在第一CR?39固体核径迹探测器的探测面上，第二CR?39固体核径迹探测器完全暴露在集氡罩收集室内的空气中。[0012] 测量t1时间后，将集氡罩收集室端盖上的磁铁拿去，从而金属片失去磁铁的吸附力后从第一CR?39固体核径迹探测器的探测面掉下，被牵引绳悬挂在集氡罩收集室端盖上，使得第一CR?39固体核径迹探测器的探测面完全暴露在集氡罩收集室内的空气中。[0013] 继续测量t2时间后，将第一CR?39固体核径迹探测器及第二CR?39固体核径迹探测器分别做好标记从集氡罩收集室端盖上取下，并放入强碱溶液蚀刻环境下进行蚀刻—清洗—晾干；然后将放在显微镜下进行读数，分别记录第一CR?39固体核径迹探测器的读数为a，第二CR?39固体核径迹探测器的读数为b。[0014] 二、计算过程[0015] 通过精密测量仪器测量得到CR?39固体核径迹探测器总视野面积的读数，通过将CR?39固体核径迹探测器置于显微镜下逐个视野的读数求和得到总径迹数，即径迹数，根据CR?39固体核径迹探测器的总视野面积读数和径迹数计算得到径迹密度，公式如下：[0016][0017] 其中，ρ为径迹密度，单位为Track/cm2；n为CR?39固体核径迹探测器读出的径迹2数，单位为Track；s为总视野面积，单位为cm。[0018] 根据计算得到的径迹密度和在暴露时间下测量的氡浓度得到刻度系数K为如下公式：[0019][0020] 其中，CRn为氡浓度，单位为Bq/m3；t为曝光时间，单位为h。[0021] 将公式(1)代入公式(2)，得到氡浓度的计算公式为：[0022][0023] 分别将第一CR?39固体核径迹探测器的读数a和第二CR?39固体核径迹探测器的读数代入公式(3)，计算得到t1～t2时间段内的平均氡浓度值A和0～t2时间段内的平均氡浓度值B分别为：[0024][0025] 由于静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度C(t)为：[0026][0027] 其中，J为被测介质表面氡析出率，单位为Bq/m2/s；S为集氡罩收集室的底面积，面2 ?1积单位为m；V为集氡罩收集室的体积，体积单位为L；λe为有效衰变常数，单位为s ；t为收集氡的时间，单位为h；[0028] 对公式(6)进行求解，得到氡浓度C(t)的计算式为：[0029][0030] 由于集氡罩收集室内测量的初始氡浓度为零，将t＝0代入方程(7)能够求出参数C0的值，从而公式(7)简化为如下表达式：[0031][0032] 由公式(8)分别得到静电收集法测氡仪在段t1～t2时间段和0～t2时间测量腔内的平均氡浓度计算式为：[0033][0034] 由集氡罩收集室内CR?39固体核径迹探测器所测量的氡浓度与静电收集法测氡仪测量氡浓度相等，得到下边的方程组：[0035][0036] 求解上述方程组(10)，即得到被测介质表面的有效衰变常数λe和氡析出率J。[0037] 本发明与现有技术相比具有如下特点：[0038] 本装置的制作成本低，测量过程简单便捷，使用两片CR?39固体核径迹探测器进行测量考虑了泄漏和反扩散作用，测量精度较高，且适用于大面积布样检测氡析出率，能够大大改善现有的有效衰变常数和氡析出率的测量的不足。[0039] 以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。附图说明[0040] 附图1为集氡罩收集室的结构示意图；[0041] 附图2为端盖的结构示意图；[0042] 附图3为附图2的A?A剖视图。具体实施方式[0043] 实施例一，如附图1?3所示，同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置，包括集氡罩收集室筒体1、集氡罩收集室端盖2、第一CR?39固体核径迹探测器3、第二CR?39固体核径迹探测器4、金属片5及磁铁6。[0044] 所述集氡罩收集室端盖2内侧上设有系绳环2?1，第一CR?39固体核径迹探测器3及第二CR?39固体核径迹探测器4分别通过结粘板7结粘在集氡罩收集室端盖2内侧，金属片5通过牵引绳8系在集氡罩收集室端盖2上的系绳环2?1上，磁铁6放置于集氡罩收集室端盖2外侧与第一CR?39固体核径迹探测器3对应的位置上，通过磁铁6将金属片5吸附在第一CR?39固体核径迹探测器3的探测面上，集氡罩收集室筒体1和集氡罩收集室端盖2采用螺纹连接或其他榫接等方式固定，并通过密封圈9密封。[0045] 所述的金属片5的直径大于第二CR?39固体核径迹探测器3探测面的直径，能够阻挡Rn?222子体Po?218衰变产生的ɑ粒子打到第二CR?39固体核径迹探测器3的探测面上。[0046] 所述的第一CR?39固体核径迹探测器3和第二CR?39固体核径迹探测器4的型号大小和探测面积S完全相同。[0047] 实施例二、应用于前述同步测量有效衰变常数和氡析出率的装置的方法，包括测量过程及计算过程。[0048] 一、测量过程：[0049] 将集氡罩收集室筒体1的开口端扣在待测介质10的表面，待测介质10内的氡原子在扩散与渗流的作用下，逸出待测介质10的表面进入集氡罩收集室内，引起集氡罩收集室内浓度发生变化。[0050] 测量开始时，金属片5通过磁铁6吸附在第一CR?39固体核径迹探测器3的探测面上，第二CR?39固体核径迹探测器4完全暴露在集氡罩收集室内的空气中，由于金属片5的直径大于第一CR?39固体核径迹探测器3探测面的直径，因而能够阻挡Rn?222、Po?218以及Po?214衰变产生的ɑ粒子，此时第二CR?39固体核径迹探测器4能够测量集氡罩收集室内空气中Rn?222、Po?218以及Po?214衰变产生的ɑ粒子，第一CR?39固体核径迹探测器3由于被金属片5遮挡，未能进行正常的测量工作。[0051] 测量t1时间后，将集氡罩收集室端盖2上的磁铁6拿去，从而金属片5失去磁铁6的吸附力后从第一CR?39固体核径迹探测器3的探测面掉下，被牵引绳8悬挂在集氡罩收集室端盖2上，使得第一CR?39固体核径迹探测器3的探测面完全暴露在集氡罩收集室内的空气中。[0052] 继续测量t2时间后将第一CR?39固体核径迹探测器3及第二CR?39固体核径迹探测器4分别做好标记从集氡罩收集室端盖2上取下，并放入强碱溶液蚀刻环境下进行蚀刻—清洗—晾干；然后将放在显微镜下进行读数，分别记录第一CR?39固体核径迹探测器3的读数为a，第二CR?39固体核径迹探测器4的读数为b。[0053] 二、计算过程：[0054] 通过精密测量仪器测量得到CR?39固体核径迹探测器总视野面积的读数，通过将CR?39固体核径迹探测器置于显微镜下逐个视野的读数求和得到总径迹数，即径迹数。根据CR?39固体核径迹探测器的总视野面积读数和径迹数计算得到径迹密度，公式如下：[0055][0056] 其中，ρ为径迹密度，单位为Track/cm2；n为CR?39固体核径迹探测器读出的径迹2数，单位为Track；s为总视野面积，单位为cm。[0057] 根据计算得到的径迹密度和在暴露时间下测量的氡浓度得到刻度系数K为如下公式，该刻度系数K具体根据现有的氡浓度测量所得：[0058][0059] 其中，CRn为氡浓度，单位为Bq/m3；t为曝光时间，单位为h。[0060] 将公式(1)代入公式(2)，得到氡浓度的计算公式为：[0061][0062] 由此可知，根据CR?39固体核径迹探测器的读数值能够计算出氡浓度CRn。[0063] 分别将第一CR?39固体核径迹探测器3的读数a和第二CR?39固体核径迹探测器4的读数b代入公式(3)，计算得到t1～t2时间段内的平均氡浓度值A和0～t2时间段内的平均氡浓度值B分别为：[0064][0065] 由于静电收集法测氡仪测量腔内的氡浓度C(t)为：[0066][0067] 其中，J为被测介质表面氡析出率，单位为Bq/m2/s；S为集氡罩收集室的底面积，面2 ?1积单位为m；V为集氡罩收集室的体积，体积单位为L；λe为有效衰变常数，单位为s ；t为收集氡的时间，单位为h。[0068] 对公式(6)进行求解，得到氡浓度C(t)的计算式为：[0069][0070] 由于集氡罩收集室内测量的初始氡浓度为零，将t＝0代入方程(7)能够求出参数C0的值，从而公式(7)简化为如下表达式：[0071][0072] 由公式(8)分别得到静电收集法测氡仪在段t1～t2时间段和0～t2时间测量腔内的平均氡浓度计算式为：[0073][0074] 由集氡罩收集室内CR?39固体核径迹探测器所测量的氡浓度与静电收集法测氡仪测量氡浓度相等，得到下边的方程组：[0075][0076] 求解上述方程组(10)，即得到被测介质10表面的有效衰变常数λe和氡析出率J。

专利地区：湖南

专利申请日期：2022-04-02

专利公开日期：2024-10-22

专利公告号：CN115015987B