一種基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在工作場所和環(huán)境中的氡和釷射氣監(jiān)測技術，尤其涉及一種基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002]氡(即222Rn)與釷射氣(即22°Rn)同屬于放射性惰性氣體，是天然輻射照射的主要來源之一，存在氡的地方幾乎就有釷射氣。但人們對環(huán)境中釷射氣及其子體危害的關注要少得多。根據(jù)UNSCEAR 2000報告，在天然輻射對公眾產(chǎn)生的年有效劑量中，氡及其子體的劑量約占總有效劑量的50%，釷射氣及其子體產(chǎn)生的有效劑量與氡及其子體劑量的比例由原來的6%提高到9%。而環(huán)境中氡和釷射氣及子體的危害評價及其行為特征的研究都離不開氡和釷射氣及其子體測量。因此，氡和釷射氣的連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的測量是實現(xiàn)氡和釷射氣危害評價的關鍵。
[0003]目前常用的混合氡和釷射氣連續(xù)測量方法包括:雙濾膜法、閃爍室延時法、固體核徑跡平行測量方法、活性炭盒法、活性炭濾紙法、靜電收集法。而其中實現(xiàn)雙濾膜法的裝置體積較大、笨重，且干擾過大；核徑跡法與活性炭盒法雖然準確度高，但測量時間太長；靜電收集法適應于連續(xù)和瞬時測量，且可以連續(xù)監(jiān)測環(huán)境氡和釷射氣濃度的變化，但其缺點是靜電場受空氣濕度的影響較大，需要干燥劑進行除濕或濕度修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置及方法，以在混合氡和釷射氣測量環(huán)境下直接測出氡和釷射氣濃度，且不需干燥劑對空氣進行干燥，實現(xiàn)對工作場所和環(huán)境中氡和釷射氣濃度水平的連續(xù)監(jiān)測。
[0005]本發(fā)明之一所述的一種基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置，其包括:
[0006]靜電收集室，其與一輸入管以及一輸出管連通；
[0007]設置在所述輸入管內(nèi)并靠近其入口端的子體過濾器；
[0008]與所述輸出管連通的抽氣栗，其將含混合氡和釷射氣的空氣從所述輸入管抽入所述靜電收集室，以在該靜電收集室內(nèi)收集氡衰變產(chǎn)生的21SPo粒子和釷射氣衰變產(chǎn)生的216Po粒子;
[0009]設置在所述靜電收集室內(nèi)壁上并與所述輸入管相對的探測器，其探測所述21sPo粒子衰變產(chǎn)生的6.0OMeV的第一 α粒子以及所述216Ρο粒子衰變產(chǎn)生的6.78MeV的第二 α粒子，并輸出相應的探測信號；
[0010]設置在所述靜電收集室內(nèi)的溫濕度傳感器，其測量所述靜電收集室內(nèi)的溫濕度并輸出相應的溫濕度信號；
[0011]與所述探測器以及溫濕度傳感器連接的信號與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；以及
[0012]與所述溫濕度傳感器以及信號與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接的顯示系統(tǒng)；
[0013]其中，所述信號與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括:
[0014]信號放大模塊，其接收并放大所述探測信號；
[0015]與所述信號放大模塊連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其對放大后的所述探測信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出相應的轉(zhuǎn)換信號；
[0016]與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接的粒子計數(shù)模塊，其根據(jù)所述轉(zhuǎn)換信號對所述第一α粒子和第二 α粒子進行甄別，并分別獲得第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值；
[0017]與所述粒子計數(shù)模塊連接的峰重疊修正模塊，其根據(jù)預設的峰重疊因子對所述第一α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值進行峰重疊修正；
[0018]與所述峰重疊修正模塊連接的迭代修正模塊，其采用迭代修正法并根據(jù)預設的迭代修正因子對峰重疊修正后的所述第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值進行迭代修正；
[0019]與所述迭代修正模塊連接的溫濕度修正模塊，其根據(jù)所述溫濕度信號以及預設的溫濕度因子對迭代修正后的所述第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值進行溫濕度修正；以及
[0020]與所述溫濕度修正模塊連接的濃度計算模塊，其根據(jù)溫濕度修正后的所述第一α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值計算獲得氡和釷射氣的濃度值，并將該氡和釷射氣的濃度值輸出至所述顯示系統(tǒng)以供其儲存和顯示。
[0021]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述顯示系統(tǒng)包括:與所述溫濕度傳感器以及濃度計算模塊連接的數(shù)據(jù)庫、分別與所述數(shù)據(jù)庫連接的數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊和數(shù)據(jù)刪除模塊，與所述數(shù)據(jù)顯示模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊和數(shù)據(jù)刪除模塊連接的觸摸顯示屏以及與所述觸摸顯示屏連接的參數(shù)設置模塊。
[0022]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述裝置還包括用于向所述靜電收集室、抽氣栗、探測器、溫濕度傳感器、信號和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)供電的電源模塊。
[0023]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述抽氣栗還與一排氣管連通。
[0024]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述探測器為離子注入表面鈍化探測器。
[0025]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述子體過濾器內(nèi)含有玻璃纖維濾膜。
[0026]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述抽氣栗為流率范圍在3?6L/min的電磁屏蔽型恒流抽氣栗。
[0027]在上述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置中，所述靜電收集室是容積為1.5L的鋁合金測量腔室。
[0028]本發(fā)明之二所述的一種基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量方法，其包括以下步驟:
[0029]步驟S1，提供如權(quán)利要求1-8中任意一項所述的基于靜電收集法的氡和釷射氣連續(xù)測量裝置；
[0030]步驟S2，通過所述抽氣栗將含混合氡和釷射氣的空氣抽入所述靜電收集室，采用靜電收集法在該靜電收集室內(nèi)收集氡衰變產(chǎn)生的21SPo粒子和釷射氣衰變產(chǎn)生的216Po粒子;
[0031]步驟S3，通過所述探測器探測21sPo粒子衰變產(chǎn)生的6.0OMeV的第一 α粒子以及216Ρο粒子衰變產(chǎn)生的6.78MeV的第二 α粒子，并輸出相應的探測信號；
[0032]步驟S4，通過所述信號放大模塊將所述探測信號放大；
[0033]步驟S5，通過所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對放大后的所述探測信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出相應的轉(zhuǎn)換信號；
[0034]步驟S6，通過所述粒子計數(shù)模塊根據(jù)所述轉(zhuǎn)換信號對所述第一 α粒子和第二 α粒子進行甄別，并分別獲得第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值；
[0035]步驟S7，通過所述峰重疊修正模塊根據(jù)預設的峰重疊因子對所述第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值進行峰重疊修正；
[0036]步驟S8，通過所述迭代修正模塊采用迭代修正法并根據(jù)預設的迭代修正因子對峰重疊修正后的所述第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值進行迭代修正；
[0037]步驟S9，通過所述溫濕度傳感器測量所述靜電收集室內(nèi)的溫濕度并輸出相應的溫濕度信號，并通過所述溫濕度修正模塊根據(jù)所述溫濕度信號以及預設的溫濕度因子對迭代修正后的所述第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值進行溫濕度修正；以及
[0038]步驟S10，通過所述濃度計算模塊根據(jù)溫濕度修正后的所述第一 α粒子的計數(shù)值以及第二 α粒子的計數(shù)值計算獲得氡和釷射氣的濃度值，并將該氡和釷射氣的濃度值輸出至所述顯示系統(tǒng)以供其儲存和顯示。
[0039]由于采用了上述的技術解決方案，本發(fā)明通過采用抽氣栗取樣，使含混合氡和釷射氣的空氣以一定的流速經(jīng)子體過濾器后進入靜電收集室，從而使氡和釷射氣衰變產(chǎn)生的帶正電的21sPo粒子和216Po粒子在靜電場的作用下吸附到探測器表面，然后通過探測器探測到其表面的21sPo粒子和216Po粒子進一