專利名稱：一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，具體涉及一 種可實現(xiàn)對空氣中氡及其子體衰變產生的a輻射體的測量，通過標準氡室刻度后可實現(xiàn) 空氣中平衡氡濃度的快速測量。
背景技術：
氡是天然放射性衰變系列中的氣態(tài)放射性核素，它的衰減產物又是一種不揮發(fā)的 放射性物質，一旦被吸入人體，就會對人體肺部造成損壞并增加誘發(fā)肺癌的可能。據(jù)統(tǒng)計 研究表明，室內氡污染是僅次于吸煙導致肺癌的第2大誘因。為此，國家出臺了國家標準 GB50325-2001《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》和國家標準GB/T18883-2002《室內 空氣質量標準》，規(guī)定了對室內氡檢測的要求。由于空氣中的氡濃度相對非常微弱，現(xiàn)有的 空氣測氡儀，由于其自身探測靈敏度、氡子體污染及環(huán)境空氣溫濕度等因素影響，在進行空 氣氡濃度測量時，測量穩(wěn)定性較差的同時，也往往需要較長的累積測量時間。尤其是氡子體 污染及探測靈敏度的影響使現(xiàn)有測氡儀很難快速獲取空氣中氡濃度信息，從而某種程度上 給工作帶來了不便。 一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置在民用建筑工程室 內輻射環(huán)境氡水平監(jiān)測及污染控制領域，尤其在快速空氣測氡領域有廣闊的應用前景。

實用新型內容本實用新型的目的提供一種基于空氣脈沖電離室對空氣中的氡濃度進行快速測 量裝置，該裝置針對目前空氣中氡濃度快速測量的要求，選用空氣脈沖電離室作為探測器， 具有探測效率高，測量靈敏度高的特點；采用防氡子體污染的氡及其子體收集裝置快速收 集空氣中的氡及其子體，并配合空氣脈沖電離室進行空氣中氡濃度測量，能有效克服氡子 體對電離室探測器的污染，從而達到快速測量目的；數(shù)據(jù)采集與處理單元引入環(huán)境空氣的 溫濕度測量，能有效修正溫濕度對氡濃度的影響，使空氣氡濃度的測量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。同時該 基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置還具有結構簡單合理、體積小、功耗低、價格 低廉、使用方便等優(yōu)點。 為能達到上述發(fā)明目的，所采用的技術方案是一種基于空氣脈沖電離室快速空 氣氡濃度測量裝置，其特征在于包括氡及其子體收集裝置、空氣脈沖電離室探測器、數(shù)據(jù) 采集和處理單元、計算機數(shù)據(jù)分析管理。所述的氡及其子體收集裝置放置于空氣脈沖電離 室探測器內部，所述的空氣脈沖電離室輸出端與數(shù)據(jù)采集和處理單元連接，所述的數(shù)據(jù)采 集和處理單元通過USB接口與計算機相連。 按照本實用新型提供的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特 征在于氡及其子體收集裝置為柱型絕緣腔體。 按照本實用新型提供的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特 征在于氡及其子體收集裝置放置于空氣脈沖電離室探測器內部并可更換。空氣脈沖電離 室探測器的一端裝有防電磁屏蔽網(7)粘貼在絕緣材料(8)上共同組成的防電磁屏蔽蓋子，防電磁屏蔽蓋子蓋到電離室時防電磁屏蔽網與電離室高壓腔壁(5)連接，并留有氡擴 散孔(6)。 按照本實用新型提供的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特 征在于保護環(huán)通過一個較大阻值的低噪聲金屬碳膜電阻R接信號收集電極，空氣脈沖電 離室探測器高壓腔壁接負高壓，信號收集電極通過隔直電容C與數(shù)據(jù)采集和處理單元中的 低噪聲電荷靈敏前置放大器連接。信號收集電極與保護環(huán)以及保護環(huán)與高壓腔壁通過絕緣 材料相連。 按照本實用新型提供的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特 征在于數(shù)據(jù)采集和處理單元包含低噪聲電荷靈敏前置放大器、信號調理整形電路、片上微 處理器系統(tǒng)、溫度濕度監(jiān)測電路、實時時鐘、低功耗電源管理模塊以及OLED顯示接口、鍵盤 接口、USB通信接口。 通過上面的敘述可以看出，本實用新型具有以下優(yōu)點在探測器選擇上，選用空氣 脈沖電離室、成本低、探測效率高、測量靈敏度高；在結構設計上，設計了防氡子體污染的氡 及其子體收集裝置，專門用來收集空氣中氡及其子體，因此可以達到快速測量目的；在系統(tǒng) 性能上，采用低功耗電源設計方案，并采用最新的OLED顯示技術；該空氣氡濃度測量裝置 留有USB接口，方便與計算機的后臺數(shù)據(jù)庫相連接，以便數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和分析；在技術 指標上，測量靈敏度優(yōu)于10Bq/mVlcpm，其測量精確度〈10%，穩(wěn)定性< ±15%，整機功耗 < 200mW。

圖1為本實用新型提供的基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置構成圖。 圖2為本實用新型提供的基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置中空氣 脈沖電離室和氡及其子體收集裝置結構圖。
其中(l)絕緣材料；(2)保護壞；(3)信號收集電極；(4)氡及其子體收集裝置；
(5)電離室高壓腔壁；(6)氡擴散孔；(7)防電磁屏蔽網；(8)絕緣材料； 圖3為本實用新型提供的基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置中數(shù)據(jù)
采集和處理單元的電路原理框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述 圖1為本實用新型提供的基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置構成圖。 其特征在于包括氡及其子體收集裝置、空氣脈沖電離室探測器、數(shù)據(jù)采集和處理單元、計 算機數(shù)據(jù)分析管理。所述的氡及其子體收集裝置放置于空氣脈沖電離室探測器內部，所述 的空氣脈沖電離室輸出端與數(shù)據(jù)采集和處理單元連接，所述的數(shù)據(jù)采集和處理單元通過 USB接口與計算機相連。 基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置其工作原理在于在一個穩(wěn)定的空 間中，氡及其子體處于放射性動態(tài)平衡狀態(tài)。氡及其子體發(fā)生a衰變放射出a粒子，根據(jù) 放射性平衡理論，氡濃度與這些a粒子數(shù)成正比。a粒子為帶正電重粒子，具有很強的電 離空氣能力。當a粒子電離空氣時，會在空氣中形成大量的電子-空穴對，在高壓電場的作用下，這些電子-空穴會在信號收集電極上(3)積累并形成脈沖信號，通過后續(xù)電路放大 后再記錄單位時間內脈沖信號的數(shù)量來確定空氣中的氡濃度。 圖2為本實用新型提供的基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置中的空 氣脈沖電離室和氡及其子體收集裝置結構圖。其主要由圓柱形金屬腔體(5)、保護環(huán)(2)、 絕緣環(huán)(1)、信號收集電極(3)、防電磁屏蔽網(7)和絕緣材料(8)組成的防電磁屏蔽蓋子 以及防子體污染的氡及其子體收集裝置(4)幾個部分構成。 電離室腔體壁為金屬導電管型材料；信號收集電極為銅材料表面上鍍金，從而使 探針具有較高的導電率。保護環(huán)通過一個較大阻值的低噪聲金屬碳膜電阻接到信號收集電 極上，而保護環(huán)直接接到系統(tǒng)地上。此時，信號收集電極可近似為地電平； 氡及其子體收集裝置平時不用時可取出并處于密封狀態(tài)，可認為其內部為無氡空 間。當測量的時候，打開封閉口，測量環(huán)境空氣中游離的氡及子體會很快擴散到其內部，其 內部的氡濃度很快會跟環(huán)境達到一致。把它裝入電離室中并用金屬網狀封閉電離室空間， 空氣中的氡及其子體仍然在濃度差等外力作用下可通過擴散孔(6)擴散到電離室內部，并 且可以很快達到平衡。同時，在電離室內部222Rn和218Po保持放射性動態(tài)平衡后，可啟動測 量。同時電離室壁上吸附的氡子體放射出的a粒子很難穿透氡及其子體收集裝置腔壁進 入空氣電離區(qū)，這時候測得的a粒子計數(shù)即為氡及其子體收集腔體空間內部的氡及其子 體衰變的a粒子。 在氡及其子體收集裝置裝入空氣脈沖電離室腔體時，將防電磁屏蔽蓋子安裝在電 離室開口處，防電磁屏蔽蓋子為網狀金屬材料粘貼在絕緣材料表面，絕緣材料上有擴散氣 孔；信號收集電極通過一個較大阻值的低噪聲金屬碳膜電阻接到系統(tǒng)地上，由于電離室腔 體接負高壓，因此在信號收集電極與電離室腔體之間形成一個正電場。在電離室內部的氡 及其子體衰變產生的a粒子電離空氣形成電子-空穴對，由于電子帶負電，因此信號收集 電極會收集這些電子并產生一個脈沖信號(很微弱)，通過隔直電容C輸入到低噪聲電荷靈 敏前置放大器，由其進行放大以便后續(xù)電路記錄。 圖3為本實用新型提供的基于空氣脈沖電離室空氣氡濃度快速測量裝置中的數(shù) 據(jù)采集和處理單元電路原理框圖。包括低噪聲電荷靈敏前置放大器、信號調理整形電路、片 上微處理器系統(tǒng)、溫度濕度監(jiān)測電路、實時時鐘、低功耗電源管理模塊以及0LED顯示接口、 鍵盤接口、USB通信接口。當一個a粒子入射并作用于電離室內部空氣的靈敏體積時，會電 離空氣產生電子-空穴對，在高壓電場的作用下，空氣脈沖電離室信號收集電極收集這些 電離的電子-空穴對，經低噪聲電荷靈敏前置放大器放大及信號調理電路處理后，被微處 理器系統(tǒng)的計數(shù)電路記錄，同時在OLED顯示屏上顯示相應時間內的計數(shù)值。當測量完畢， 再根據(jù)儀器的刻度方程以及溫濕度等修正系數(shù)，就可得到空氣中相應的氡濃度?？赏ㄟ^USB 接口，將測量的數(shù)據(jù)傳送到計算機上，由計算機進行統(tǒng)一分析和管理。 雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域普通技術人員在所附權 利要求的范圍內不需要創(chuàng)作性勞動就能作出的各種變形或修改仍屬本專利的保護范圍。
權利要求一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特征在于包括氡及其子體收集裝置、空氣脈沖電離室探測器、數(shù)據(jù)采集和處理單元、計算機數(shù)據(jù)分析管理模塊，所述的氡及其子體收集裝置放置于空氣脈沖電離室探測器內部，所述的空氣脈沖電離室輸出端與數(shù)據(jù)采集和處理單元連接，所述的數(shù)據(jù)采集和處理單元通過USB接口與計算機相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特征在于氡及其子體收集裝置(4)為柱型塑料腔體。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特征在于氡及其子體收集裝置放置于空氣脈沖電離室探測器內部并可更換，空氣脈沖電離室探測器的一端裝有防電磁屏蔽網(7)粘貼在絕緣材料(8)上共同組成的防電磁屏蔽蓋子， 防電磁屏蔽蓋子蓋到電離室時防電磁屏蔽網與電離室高壓腔壁(5)連接，并留有氡擴散孔 (6)。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特征 在于保護環(huán)(2)通過一個較大阻值的低噪聲金屬碳膜電阻R接信號收集電極(3)，空氣脈 沖電離室探測器的電離室高壓腔壁(5)接負高壓，信號收集電極通過隔直電容C與數(shù)據(jù)采 集和處理單元中的低噪聲電荷靈敏前置放大器連接，信號收集電極與保護環(huán)以及保護環(huán)與 高壓腔壁通過絕緣材料(1)相連。
5. 基于權利要求1所述的一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集和處理單元包含低噪聲電荷靈敏前置放大器、信號調理整形電路、片上微處理器系統(tǒng)、溫度濕度監(jiān)測電路、實時時鐘、低功耗電源管理模塊、OLED顯示接口 、鍵盤接口以 及USB通信接口。
專利摘要本實用新型公開了一種基于空氣脈沖電離室快速空氣氡濃度測量裝置，包括氡及其子體收集裝置、空氣脈沖電離室探測器、數(shù)據(jù)采集與處理單元、計算機數(shù)據(jù)分析管理模塊。所述的氡及其子體收集裝置放置于空氣脈沖電離室探測器內部，所述的空氣脈沖電離室輸出端通過隔直電容與數(shù)據(jù)采集和處理單元連接，所述的數(shù)據(jù)采集和處理單元通過USB接口與計算機相連。該快速空氣氡濃度測量裝置可廣泛應用于民用建筑工程室內輻射環(huán)境氡水平監(jiān)測及污染控制領域。具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、結構簡單、成本低廉等特點，特別適合快速高靈敏度空氣氡濃度測量領域的應用。
文檔編號G01T1/185GK201488977SQ20092008005
公開日2010年5月26日 申請日期2009年4月7日 優(yōu)先權日2009年4月7日
發(fā)明者丁衛(wèi)撐, 周建斌, 方方, 李丹, 王敏, 黃秋 申請人:成都理工大學