痕量氡气测量仪器自动标定装置的研制.pdf

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1、第39卷分析化学(FENXIHUAXUE)仪器装置与实验技术第10期2011年10月ChineseJournalofAnalyticalChemistryl506～1512痕量氡气测量仪器自动标定装置的研制黄凡廖志良黄龙珠周书民汤彬张兴磊陈焕文(东华理T大学核技术应用研究所，机械与电子1二程学院，江西省质谱科学与仪器重点实验室，南吕330013)摘要研究了空气中痕量氡的动态稳定技术和氡及其子体浓度的准确测量方法。研制了具有氡浓度自动控制、温湿度调控、气溶胶发生／采集等功能的标准氡室，并建立了主氡室标称体积达4m的氡测量仪器检定／校准

2、装置和氡子体放射性气溶胶检测与实验研究平台。研究表明，本装置测氡浓度范围为370～20000Bq／m；检测精确度达3％；单点校正时间为40min；单台仪器校正时间为7h，可同时进行3台主动式和4～6台被动式测氡仪的检定或校准，并能够按照检定／校准结果自动生成证书及报告，自动保存测量数据，且可以按多种方式进行查询。关键词测量方法；放射性；自动校正引言氡是从放射性元素镭衰变而来的自然界唯一的一种无色、无味的天然放射性惰性气体。氡的半衰期是(3．8235士0．0003)dt”，易溶于脂肪，可通过呼吸过程中进入人体。调查表明，肺癌的发病率与

3、空气中氡浓度有线性关系]。氡及其子体被人体吸入后，首先辐射支气管和肺上皮细胞，约有1／3经肺吸入血液，进而对相关器官产生辐射损害0】。Daniel等[41报道，从短衰期放射性氡衰变产物发射的a一粒子能损伤细胞的DNA。研究表明，氡辐射伤害占人体一生中所受到的全部辐射伤害的55％以上，其诱发肺癌的潜伏期多在15年以上，世界上有1／5的肺癌患者与氡有关。氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素，世界卫生组织把它列为使人致癌的19种物质之一。因此，氡的监测具有重要意义。常用的氡的测量方法有电离室法、闪烁室法]、双滤膜法嘲、气球法、静电收集法、固

4、体径迹法⋯]、热释光法、活性炭被动吸附法和驻极体测氡法等。氡子体测量方法分为三点法、三段法、五段法1和a谱法。氡测量仪可分为瞬时法测氡仪、累积法测氡仪和累积法氡收集器。对测量仪器的标定是影响氡气测量准确度的关键环节。氡监测仪自动标定装置(简称氡室)按体积大小可分为大型、中型以及小型氡室系统。氡室系统的工作原理可分为循环法和排代法。在循环法中，氡源补给速度、氡的衰变速度、系统的泄露率和吸咐速度可引起氡浓度变化。此系统不易控制，影响因素多，建造价格高，但是容积可很大。排代法氡室系统中影响氡浓度变化的只有氡源，空气混合情况和气流流量稳定，

5、其它因素影响很小，较适合于小型氡室。本研究自行研制的标准氡室为5．456m，其中主氡室标称体积达4m，具有氡浓度自动控制、温湿度调控、气溶胶发生／采集等功能，在结构设计上进行了技术创新，实现了氡浓度动态稳定技术的创新，进行了功能的扩展。结合Alpha能谱仪，实现了放射性气溶胶检测功能等，并建立了氡测量仪器检定／校准装置和氡子体放射性气溶胶检测与实验研究平台。2氡监测仪自动校准装置的结构和工作原理2．1氡监测仪自动校准装置的结构氡监测仪自动校准装置如图1所示。主要由氡室、标准氡浓度测量仪、Alpha能谱仪、气溶胶发生／采集系统、废气排

6、放系统等组成。201卜06-03收稿；201卜0706接受本文系国家自然科学基金(No．11065002)，国防基础预研项目(No．B3420110006)和江西省自然科学基金(No．2010GZW0001)资助项目E-mail：chw8868@gmail．com第10期黄凡等：痕量氡气测量仪器自动标定装置的研制图1氡监测仪自动校准装置图Fig．1Chartofautomaticcalibrationequipmentofradonmonitor2．2氡监测仪自动校准装置的工作原理氡室是提供浓度均匀稳定、量值确定的参考氡气的装置，用

7、于提供氡浓度的参考标准，由标准氡气源(固体镭源)、氡室箱体以及气路系统、氡浓度调控与监测系统、温湿度调控与监测系统等组成。氡室箱体内的氡来源于固体镭源(也称氡源)，通过时间积累达到预期的浓度，氡室内氡浓度采用动态稳定技术进行自动调控，氡浓度的准确量值由标准测氡仪测定。标准氡浓度测量仪采用目前国际上技术指标最先进的、以正比脉冲电离室为探测器的PQ2000PRO型氡测量仪(AlphaGuard)。用脉冲电离室作为氡的探测器是最经典的测氡方法，它是工作在饱和区的记录单个入射粒子的气体探测器。当一定能量的带电粒子进入电离室灵敏体积后，将产生

8、一定数量的离子对。在电离室两极施加工作电压，电子和正离子在电场作用下，分别向两极漂移，从而在收集极上产生电流脉冲，在电离室输出电路的负载电阻上形成一个电压脉冲。脉冲幅度正比于入射粒子在电离室灵敏体积中损失的能量。通过测量脉冲数目和脉冲