基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計是一種核輻射探測技術(shù)，特別是指采用高壓電暈法采集氡子體后，對 采樣片進行測量并計算氡子體潛能的一種方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 222Rn是惰性氣體被人吸入后，不與肺部組織發(fā)生化學(xué)結(jié)合作用，在人體內(nèi)停留的 時間較短，因此大部分 222Rn被吸入后又被呼出，在呼吸道內(nèi)產(chǎn)生危害的劑量很小。222Rn的短 壽命子體則不然，它們屬于帶電金屬粒子(懸浮在空中），極易吸附在空氣中的氣溶膠顆粒 上，被人吸入后，大部分子體即可停留在氣管壁或肺葉，它們在衰變過程中不斷發(fā)射的α粒 子在人體內(nèi)長期照射，導(dǎo)致身體受害組織或細(xì)胞(主要是肺器官)發(fā)生電離化，或者說殺死 肺細(xì)胞或致其變異而誘發(fā)癌癥。氡子體對人體有效當(dāng)量劑量的貢獻要遠(yuǎn)大于氡本身，而氡 及子體的輻射危害之和在天然輻射所致公眾劑量中約占54%，遠(yuǎn)高于其它天然放射性，是 自然界中最直接的放射性威脅。
[0003] 目前國內(nèi)外平衡當(dāng)量氡濃度都利用氣栗直接將氡子體采集沉積在濾膜上，通過不 同的探測器和計數(shù)算法來測量并計算平衡當(dāng)量氡濃度。由于直接通過氣栗使氣體中的氡子 體沉積到濾膜上采集方式的采集效率比較低，不能短時間內(nèi)準(zhǔn)確并且連續(xù)測量出氡子體的 濃度。
[0004] 高壓電暈氡子體采集方法是一種小巧、高效的氡子體新型采樣技術(shù)，其采用高電 壓產(chǎn)生非均勻強電場，使得電場中的空氣分子被電離為正離子和電子而生成的離子霧，當(dāng) 氡子體微粒通過離子霧時會被強迫帶電，在電場作用下向金屬采集片富集。該采樣方法采 用金屬采樣片不能用常規(guī)方法求取采樣效率等參數(shù)，故也無法使用常規(guī)方法計算氡子體潛 能，而且目前國內(nèi)廣泛采用的氡子體潛能方法一般要固定采樣與測量時間，無法做到靈活 多樣的采樣和測量方式。本發(fā)明正是為高壓電暈采樣方法提供可任意選擇采樣和測量時間 的一種氡子體潛能計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于高壓電暈采樣法的氡子體 潛能計算方法。該方法具有參數(shù)求解方法簡單、采樣和測量時間任意可選、便于實現(xiàn)自動測 量等特點。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能計算方法，測量用的采樣片為金屬片或金 屬薄膜，而且采樣和測量時間可任意可調(diào)，該方法包含以下步驟：
[0008] (1)用高壓電暈采樣法采集氡子體，其采集裝置中采集電壓、針板距、采集片面積、 采樣流量等參數(shù)保持恒定，采集時長為t s秒；
[0009] (2)停止采樣后在^開始計時，并將采樣片放入總α測量系統(tǒng)中；
[0010] ⑶用總α測量系統(tǒng)在乜=乜到乜=乜時間段測量，測量采樣片總α的計數(shù)，記為Ν;
[0011] (4)分別用公式①、②和③求解時間因子fTi、fT2和fT3;
[0019] (5)用公式④求解得到氡子體潛能濃度
[0021 ]其中：
[0022] CP--為氡子體潛能濃度，單位Me V/L;
[0023] ts 為米樣時間，單位s;
[0024] ti--為衰變時間采樣結(jié)束時刻ti = 0,單位s;
[0025] ti一一為測量開始時刻，單位s;
[0026] t2--為測量結(jié)束時刻，單位s;
[0027] T--為測量時間點對應(yīng)的衰變時刻，單位s ;
[0028] N--為ti = ti到ti = t2時間段測量采樣片總α的計數(shù)，單位count;
[0029] λ2--為 RaA(218Po)的衰變常數(shù)0.2272611^^,單位 min-S
[0030] λ3--為 RaB(214Pb)的衰變常數(shù) 0 · 025864min-1，單位 min-1;
[0031 ] λ4--為 RaC(214Bi)的衰變常數(shù) 0 · 035185min-1，單位 min-1;
[0032] K--為刻度系數(shù)，單位(L · count)/MeV。
[0033] 一種基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能計算方法，步驟(5)中刻度系數(shù)K，可通過 方法得到：
[0034] 氡子體室調(diào)整到穩(wěn)定的氡子體濃度，用標(biāo)準(zhǔn)平衡當(dāng)量氡濃度測量儀當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)氡子 體潛能濃度CPS。同時用高壓電暈采樣器也進行氡子體采樣，通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案(1) ~(4)步得到測量采樣片總α的計數(shù)N，通過公式⑤求出刻度系數(shù)K。
[0036]刻度系數(shù)Κ的求解實驗應(yīng)在3個以上氡子體濃度點進行實驗，每個濃度點進行5次 以上測量，對所有測量值進行線性回歸計算可以得到刻度系數(shù)。
[0037]技術(shù)方案中刻度系數(shù)Κ是受到采樣效率、采樣流量、探測效率等參數(shù)的影響，但是 對于具體儀器來說上述參數(shù)都是固定的，故該參數(shù)可通過對比儀器刻度的方式求的。
[0038]本發(fā)明所設(shè)計到的計算方法，有效解決了高壓電暈等氡子體采集方法，使用金屬 采樣片采樣效率難以求的，無法準(zhǔn)確計算氡子體潛能濃度的難題。該計算方法經(jīng)過理論推 至|J和實驗測量，簡化了氡子體潛能濃度的計算方法;并且提供時間因子fn、fT2和fT3的計算 方法，使得采樣和測量時間可任意選擇，也便于實現(xiàn)自動測量。因此，本發(fā)明所提及的計算 方法是一種高效、靈活、易于實現(xiàn)的基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能濃度計算方法，該方 法也可以推廣到其他氡子體潛能濃度測量儀器中使用。
[0039] 本發(fā)明的優(yōu)點:所提及的計算方法是一種高效、靈活、易于實現(xiàn)的基于高壓電暈采 樣法的氡子體潛能濃度計算方法，該方法也可以推廣到其他氡子體潛能濃度測量儀器中使 用。
【附圖說明】
[0040] 圖1、本發(fā)明優(yōu)選實施例的處理流程圖；
[0041] 圖2、本發(fā)明優(yōu)選實施例的刻度系數(shù)求取結(jié)果圖；
[0042] 圖3、本發(fā)明優(yōu)選實施例的測試對比結(jié)果圖（條件1:高壓電暈采集器采樣時間5分 鐘，總α測量儀測量第2到3分鐘，共1分鐘）；
[0043] 圖4、本發(fā)明優(yōu)選實施例的測試對比結(jié)果圖（條件2:高壓電暈采集器采樣時間5分 鐘，總α測量儀測量第2到7分鐘，共5分鐘）；
[0044] 圖5、本發(fā)明優(yōu)選實施例的測試對比結(jié)果圖（條件3:高壓電暈采集器采樣時間5分 鐘，總α測量儀測量第2到10分鐘，共8分鐘）。
【具體實施方式】
[0045] 下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作更為詳細(xì)的描述。對于一個新制作的高 壓電暈采樣器，首先應(yīng)采用比對法求取刻度系數(shù)Κ。求取刻度系數(shù)Κ的實驗應(yīng)在氡子體濃度 穩(wěn)定的環(huán)境中進行，例如在標(biāo)準(zhǔn)氡子體室中刻度系數(shù)Κ求解方法如下：
[0046] 氡子體室調(diào)整到穩(wěn)定的氡子體濃度，用標(biāo)準(zhǔn)平衡當(dāng)量氡濃度測量儀當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)氡子 體潛能濃度CPS。同時用高壓電暈采樣器也進行氡子體采樣，通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案(1) ~(4)步得到測量采樣片總α的計數(shù)N，通過公式⑤求出刻度系數(shù)K。
[0048]刻度系數(shù)Κ的求解實驗應(yīng)在3個以上氡子體濃度點進行實驗，每個濃度點進行5次 以上測量，對所有測量值進行線性回歸計算可以得到刻度系數(shù)。附圖1是上述刻度系數(shù)求解 方法優(yōu)選實施例得到的求解結(jié)果圖。
[0049]在實驗得到刻度系數(shù)Κ后，即可根據(jù)本發(fā)明所提及的技術(shù)方案來計算氡子體潛能 濃度。附圖1所示為利用本發(fā)明所提及的技術(shù)方案優(yōu)選實施例的處理流程圖，具體操作步驟 如下：
[0050] (a)用高壓電暈采樣器采樣ts秒，采樣結(jié)束后計時器t開始計時；
[0051 ] (b)將采樣片放入總α測量系統(tǒng)中；
[0052] (c)當(dāng)ti時開始測量α總計數(shù)，當(dāng)t2時停止測量；
[0053] (d)計算采樣片總α的計數(shù)，記為N;
[0054] (e)用公式①、②和③計算時間因子fTi、fT2和fT3
[0055] (f)用公式④求解平衡當(dāng)量氡濃度。
[0056] 附圖3、附圖4、附圖5是利用本發(fā)明所述方法，對用標(biāo)準(zhǔn)平衡當(dāng)量氡濃度測量儀和 本方法，在不同采樣和測量時間情況下，對未知氡子體潛能濃度進行測量的對比結(jié)果，可以 看出本方法求取的平衡當(dāng)量氡濃度與標(biāo)準(zhǔn)平衡當(dāng)量氡濃度吻合較好度。
【主權(quán)項】
1. 一種基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能計算方法，其特征在于測量用的采樣片為金 屬片或金屬薄膜，而且采樣和測量時間可任意可調(diào)，該方法包含以下步驟： (1) 用高壓電暈采樣法采集氡子體，其采集裝置中采集電壓、針板距、采集片面積、采樣 流量等參數(shù)保持恒定，采集時長為ts秒； (2) 停止采樣后在^開始計時，并將采樣片放入總α測量系統(tǒng)中； ⑶用總α測量系統(tǒng)在間段測量，測量采樣片總α的計數(shù)，記為Ν; (4) 分別用公式①、②和③求解時間因子fτl、fτ2和fτ3;① ③ ③ (5) 用公式④求解得到氡子體潛能濃度④ 其中： CP一一為氡子體潛能濃度，單位MeV/L; ts--為采樣時間，單位s; ti--為衰變時間采樣結(jié)束時刻ti = 0,單位s; ti--為測量開始時刻，單位S; t2一一為測量結(jié)束時刻，單位S ; T一一為測量時間點對應(yīng)的衰變時刻，單位s; N--為ti = ti到ti = t2時間段測量采樣片總α的計數(shù)，單位count; λ2--為 RaA(218Po)的衰變常數(shù) 0 · 227261min-1，單位 min-1; λ3--為 RaB(214Pb)的衰變常數(shù) 0 · 0258641^1^，單位 min-1; λ4--為 RaC(214Bi)的衰變常數(shù) 0 · 035185min-1，單位 min-1; K--為刻度系數(shù)，單位(L · count)/MeV。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能計算方法，其特征在于步 驟(5)中刻度系數(shù)K，可通過方法得到： 氡子體室調(diào)整到穩(wěn)定的氡子體濃度，用標(biāo)準(zhǔn)平衡當(dāng)量氡濃度測量儀當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)氡子體潛 能濃度CPS，同時用高壓電暈采樣器也進行氡子體采樣，通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案（1)~ (4)步得到測量采樣片總α的計數(shù)N，通過公式⑤求出刻度系數(shù)K，⑤ 刻度系數(shù)K的求解實驗應(yīng)在3個以上氡子體濃度點進行實驗，每個濃度點進行5次以上 測量，對所有測量值進行線性回歸計算可以得到刻度系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能計算方法。本發(fā)明提出的技術(shù)方案為，首先用高壓電暈采樣法采集氡子體、然后用總α測量系統(tǒng)測量采樣片，根據(jù)本發(fā)明給定的公式求解時間因子，最后得到氡子體潛能濃度。同時本發(fā)明提供了關(guān)鍵參數(shù)刻度系數(shù)用對比法的求取步驟。本發(fā)明所提及的計算方法是一種高效、靈活、易于實現(xiàn)的基于高壓電暈采樣法的氡子體潛能濃度計算方法，該方法也可以推廣到其他氡子體潛能濃度測量儀器中使用。
【IPC分類】G01T1/167
【公開號】CN105607108
【申請?zhí)枴緾N201510613309
【發(fā)明人】張雄杰, 王仁波, 湯彬, 瞿金輝
【申請人】東華理工大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年9月24日