靜電收集法閉環(huán)式部分積分快速測量氡析出率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及核福射探測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用靜電收集法閉環(huán)式部分積分快 速測量氮析出率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣環(huán)境中氮主要來自于介質(zhì)表面的析出，測量介質(zhì)表面氮析出率的主要方法有 累積法和活性炭吸附法?；钚蕴课椒ㄊ抢没钚蕴繉ξ龀龅奈?，通過對吸附在活性 炭中的氮衰變產(chǎn)生的T譜進(jìn)行測量求出氮析出率，該方法測量時(shí)間長、不易實(shí)現(xiàn)自動化； 累積法主要是用于測量一段時(shí)間內(nèi)的平均氮析出率，具有重要的統(tǒng)計(jì)意義和參考價(jià)值。使 用累積法的靜電收集式氮析出率儀W其簡便迅速、可即時(shí)測量給出結(jié)果得到了較廣泛的應(yīng) 用。當(dāng)前使用累積法都是采用一個(gè)集氮罩收集介質(zhì)析出的氮，然后測量得到集氮罩內(nèi)氮濃 度的變化規(guī)律，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合同步得到有效衰變常數(shù)及氮析出率。但是累積法數(shù)據(jù) 擬合計(jì)算量較大，計(jì)算復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種靜電收集法閉環(huán)式部分積 分快速測量氮析出率的方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種靜電收集法閉環(huán)式部分積分快速測量氮析出率的方 法，對靜電收集法測氮儀測量得到的集氮罩收集室內(nèi)氮濃度上升曲線的初始部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行 分析，忽略有效衰變常數(shù)，并對現(xiàn)有的計(jì)算方法進(jìn)行修正，采用簡單的代數(shù)運(yùn)算就能夠得到 氮析出率。
[0005] 測量方法包括測量過程和計(jì)算過程，其具體步驟如下： 一、測量過程： 將開口集氮罩扣在待測介質(zhì)表面上，或?qū)⒋郎y介質(zhì)裝入密閉集氮罩的收集室內(nèi)，由于 待測介質(zhì)內(nèi)的氮原子在擴(kuò)散與滲流作用下，逸出表面進(jìn)入集氮罩收集室，導(dǎo)致集氮罩收集 室內(nèi)氮濃度變化，累一直W恒定流速將集氮罩收集室內(nèi)的氮通過干燥管干燥，再經(jīng)濾膜濾 出子體后累入測氮儀的測量腔，流速0. 5-15升/分鐘，使得測量腔的氮濃度與集氮罩收集 室內(nèi)的氮濃度平衡。
[0006] 測量腔內(nèi)有一半導(dǎo)體探測器，半導(dǎo)體探測器與測氮儀連接，探測針218衰變放出 的a粒子計(jì)數(shù)，在測量腔底部及壁板與半導(dǎo)體探測器之間加W50-100伏/厘米的電場，使 得氮衰變后產(chǎn)生的帶正電的21中〇在電場作用下高速吸附到半導(dǎo)體探測器的表面，提高探測 效率。
[0007] 測量采用較短的時(shí)間間隔測量，測量間隔2-10分鐘，每次測量連續(xù)測量多個(gè)測量 周期的數(shù)據(jù)。
[000引二、計(jì)算過程： 由于累的流率較大，測量腔內(nèi)的氮濃度與集氮罩收集室內(nèi)的氮濃度相等，測量腔內(nèi)的 氮濃度c(t)為：
J為被測介質(zhì)表面氮析出率；s為集氮罩的底面積，面積單位為cm2;V為集氮罩與測量 腔及管道的總空間體積，體積單位為升；為有效衰變常數(shù)，包括氮的衰變常數(shù)，集氮 罩內(nèi)氮的泄漏系數(shù);^。￡和反擴(kuò)散系數(shù).:^ ;t為集氮的時(shí)間。
[0009] 由于常用靜電收集法測氮儀實(shí)際測量的是21中〇的濃度，有較明顯的測量延遲， 再就是靜電收集法測氮儀跟蹤測量變化的氮濃度時(shí)，其測量值必須進(jìn)行修正，在累流率 較大的條件下，測量腔內(nèi)的氮濃度與集氮罩收集室內(nèi)氮濃度相等，測量腔內(nèi)的21中〇濃度 拒Uf能描述為：
) 是2叩0衰變常數(shù)，C& (巧是測量腔內(nèi)21%初始濃度。
[0010] 式（1)的解為：
C。是集氮罩收集室內(nèi)初始氮濃度，即環(huán)境中的氮濃度，其值非常小，式（5)能夠簡化 為：
式（1)~（6)為現(xiàn)有的計(jì)算方法。
[0011] 將式（6)代入式（3):
選取合適的t值，使得J。i值比較小，有
(8) 將式（8)代入式（7)得：
化測量腔內(nèi)初始2叩o濃度，其值為0,式（10)能夠簡化為：
對于靜電收集法測氮儀，并不能得到每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的氮濃度，只能得到每個(gè)測量周期T的平均氮濃度，在較短的測量周期，理解為該測量周期中點(diǎn)的氮濃度，設(shè)ti位于第n個(gè)測量 周期的中點(diǎn)，式（11)變化為
（12) 巧是靜電收集法測氮儀在第n個(gè)測量周期的讀數(shù)。
[001引根據(jù)式（12)得到：
由式（13)解得氮析出率。
[0013] 上述方法采用的測量裝置由集氮罩、帶濾膜的干燥管、濾膜、測氮儀、累組成，集氮 罩的出氣口接頭通過管道與干燥管連接，干燥管的另一端通過管道與濾膜連接，濾膜的另 一端通過管道與測氮儀的測量室進(jìn)氣口連接，集氮罩的進(jìn)氣口接頭通過管道與測量室的出 氣口連接，累安裝在集氮罩的進(jìn)氣口接頭與測量室的出氣口之間的管道上。
[0014] 集氮罩包括開口集氮罩和密閉集氮罩。
[0015] 開口集氮罩為一個(gè)底端開口的矩形容器，開口集氮罩的頂板上設(shè)有進(jìn)氣口接頭和 出氣口接頭。
[0016] 密閉集氮罩包括一個(gè)底端開口的矩形容器及密封板，矩形容器的頂板上設(shè)有進(jìn)氣 口接頭和出氣口接頭，密封板與矩形容器的開口端采用螺釘連接，通過密封板將矩形容器 的開口端封閉。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)： 本發(fā)明與現(xiàn)有累積法和活性炭吸附法相比，測量過程及計(jì)算方法簡單，結(jié)果準(zhǔn)確，僅僅 對靜電收集法測氮儀測量得到的集氮罩收集室內(nèi)氮濃度上升曲線的初始部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分 析，忽略有效衰變常數(shù)，采用簡單的代數(shù)運(yùn)算就可W得到氮析出率。
[0018]W下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0019] 附圖1為采用開口集氮罩進(jìn)行測量時(shí)的示意圖； 附圖2為采用密閉集氮罩進(jìn)行測量時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例一、一種靜電收集法閉環(huán)式部分積分快速測量氮析出率的方法，對靜電收 集法測氮儀測量得到的集氮罩收集室內(nèi)氮濃度上升曲線的初始部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，忽略有 效衰變常數(shù)，并對現(xiàn)有的計(jì)算方法進(jìn)行修正，采用簡單的代數(shù)運(yùn)算就能夠得到氮析出率。
[0021] 測量方法包括測量過程和計(jì)算過程，其具體步驟如下： 一、測量過程： 將開口集氮罩1扣在待測介質(zhì)表面6上，由于待測介質(zhì)6內(nèi)的氮原子在擴(kuò)散與滲流作 用下，逸出表面進(jìn)入開口集氮罩1收集室，導(dǎo)致開口集氮罩1收集室內(nèi)氮濃度變化，累5- 直W恒定流速將開口集氮罩1收集室內(nèi)的氮通過干燥管2干燥，再經(jīng)濾膜3濾出子體后累 入測氮儀4的測量腔4-1，流速0. 5-15升/分鐘，使得測量腔4-1的氮濃度與開口集氮罩1 收集室內(nèi)的氮濃度平衡。
[002引巧慢腔4-1內(nèi)有一半導(dǎo)體探測器4-2,半導(dǎo)體探測器4-2與測氮儀4連接，探測 針218衰變放出的a粒子計(jì)數(shù)，在測量腔4-1底部及壁板與半導(dǎo)體探測器4-2之間加W 50-100伏/厘米的電場，使得氮衰變后產(chǎn)生的帶正電的21中0在電場作用下高速吸附到半導(dǎo) 體探測器4-2的表面，提高探測效率。
[0023] 測量采用較短的時(shí)間間隔測量，測量間隔2-10分鐘，每次測量連續(xù)測量多個(gè)測量 周期的數(shù)據(jù)。
[0024] 二、計(jì)算過程： 由于累4的流率較大，測量腔4-1內(nèi)的氮濃度