基于高壓電暈采樣法的平衡當(dāng)量氡濃度計算方法
【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平衡當(dāng)量氡濃度的一種方法。
【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a 粒子在人體內(nèi)長期照射，導(dǎo)致身體受害組織或細胞（主要是肺器官）發(fā)生電離化，或者說殺 死肺細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。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)方法計算平衡當(dāng)量氡濃 度。本發(fā)明正是為高壓電暈采樣方法提供一種平衡當(dāng)量氡濃度計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適合于高壓電暈氡子體采集方 法的單參數(shù)求解平衡當(dāng)量氡濃度的計算方法。該方法具有參數(shù)求解方法簡單、便于實現(xiàn)自 動測量等特點。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] -種基于高壓電暈采樣法的平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，測量用的采樣片為金屬片 或金屬薄膜，計算公式中只有刻度系數(shù)K一個參數(shù)，而且測量系統(tǒng)用a能譜測量系統(tǒng)，該方 法包含以下步驟：
[0007] (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= 600秒；
[0008] (2)停止采樣后在ti< 120秒內(nèi)將采集片放入a能譜測量系統(tǒng)中；
[0009] (3)用a能譜測量系統(tǒng)在^= 120秒到t1= 320秒時間段測量，測量RaA(218Po) 和RaC'（214Po)對應(yīng)的a凈面積，分別記為NjPN2;
[0010] (4)再在t1= 1200秒到11600秒時間段測量，測量RaC'（ 214Po)對應(yīng)的a凈 面積，記為N3;
[0011] (5)用公式①求解平衡當(dāng)量氡濃度。
[0013] 其中：
[0014] EEQfn--為平衡當(dāng)量氡濃度，單位Bq/m3;
[0015] ts--為采樣時間，單位s;
[0016] 為;S變時間米樣結(jié)束時刻為h= 0,單位s;
[0017] N1--為在h= 120秒到t; = 320秒時間段測量RaA(218Po)a凈面積，單位 count；
[0018] N2--為在120秒到ti= 320秒時間段測量RaC'（ 214Po)a凈面積，單位 count；
[0019] N3--為在ti= 1200秒到ti= 1600秒時間段測量RaC'（ 214Po)a凈面積，單位 count；
[0020] K--為刻度系數(shù)，單位（m3 ?count)/Bq。
[0021] -種基于高壓電暈采樣法的平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，步驟（5)中刻度系數(shù)K，可 通過方法得到：
[0022] 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)平 衡當(dāng)量氡濃度EECSRn。同時用高壓電暈采樣器也進行氡子體采樣，通過權(quán)利要求1所述的 (1)~（4)步得到對應(yīng)核素的凈面積N^NjPN3，通過公式②求出刻度系數(shù)K;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)。
[0024] 技術(shù)方案中刻度系數(shù)K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。
[0025] 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)確計算平衡當(dāng)量氡濃度的難題。該計算方法經(jīng)過大量的 理論推到，將常規(guī)先得到氡子體濃度再求取平衡當(dāng)量氡濃度的計算過程，簡化為直接求取 平衡當(dāng)量氡濃度，減少了由數(shù)據(jù)有效位取舍引入的誤差，而且以本計算方案計算量較低十 分容易在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明所提及的計算方法是一種精確、高效、易于實現(xiàn) 的基于高壓電暈采樣法的平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，該方法也可以推廣到其他氡子體測量 方法中使用。
[0026] 本發(fā)明的優(yōu)點：本計算方法是一種精確、高效、易于實現(xiàn)的基于高壓電暈采樣法的 平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，該方法也可以推廣到其他氡子體測量方法中使用。
【附圖說明】
[0027] 圖1、本發(fā)明優(yōu)選實施例的處理流程圖；
[0028] 圖2、本發(fā)明優(yōu)選實施例的刻度系數(shù)求取結(jié)果圖；
[0029] 圖3、本發(fā)明優(yōu)選實施例的測試對比結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作更為詳細的描述。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)K。求取刻度系數(shù)K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)K求解方法如下：
[0031] 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)平衡 當(dāng)量氡濃度EECSRn。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)~⑷步得到對應(yīng)核素的凈面積NpNjPN3，通過公式②求出刻度系數(shù)K。
[0033] 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)。附圖2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。
[0034] 在實驗得到刻度系數(shù)K后，即可根據(jù)本發(fā)明所提及的技術(shù)方案來計算平衡當(dāng)量氡 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：
[0035] (a)用高壓電暈采樣器采樣600秒，采樣結(jié)束后計時器t開始計時；
[0036] (b)將采樣片放入a能譜測量系統(tǒng)中；
[0037] (c)當(dāng)t= 120s時開始第一次測量a能譜，當(dāng)t= 320s時停止測量；
[0038] (d)計算RaA(218Po)和RaC'（214Po)對應(yīng)的a凈面積，分別記為NjPN2;
[0039] (e)當(dāng)t= 1200s時開始第二次測量a能譜，當(dāng)t= 1600s時停止測量；
[0040] (f)計算RaC'（214Po)對應(yīng)的a凈面積，分別記為N3;
[0041] (g)用公式①求解平衡當(dāng)量氡濃度。
[0042] 附圖3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對未知 平衡當(dāng)量氡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平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，其特征在于測量用的采樣片 為金屬片或金屬薄膜，計算公式中只有刻度系數(shù)K一個參數(shù)，而且測量系統(tǒng)用a能譜測量 系統(tǒng)，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= 600秒； (2) 停止采樣后在120秒內(nèi)將采集片放入a能譜測量系統(tǒng)中； (3) 用a能譜測量系統(tǒng)在^= 120秒到t1= 320秒時間段測量，測量RaA(218Po)和 RaC'（214Po)對應(yīng)的a凈面積，分別記為NjPN2; ⑷再在tl= 1200秒到t1= 1600秒時間段測量，測量RaC'（214Po)對應(yīng)的a凈面積， 記為N3; (5)用公式①求解平衡當(dāng)量氡濃度；EEQfn--為平衡當(dāng)量氡濃度，單位Bq/m3; ts--為采樣時間，單位s; tx一一為衰變時間采樣結(jié)束時刻為t1= 0,單位s; N1--為在h= 120秒到t;= 320秒時間段測量RaA( 218Po)a凈面積，單位count; N2--為在h= 120秒到t320秒時間段測量RaC'（ 214Po)a凈面積，單位count; N3--為在h= 1200秒到L= 1600秒時間段測量RaC'（214Po)a凈面積，單位count; K--為刻度系數(shù)，單位（m3 ?count)/Bq。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高壓電暈采樣法的平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，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)平衡當(dāng)量 氡濃度EECSRn;同時用高壓電暈采樣器也進行氡子體采樣，通過權(quán)利要求1所述的（1)~ (4)步得到對應(yīng)核素的凈面積Np隊和N3，通過公式②求出刻度系數(shù)K;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平衡當(dāng)量氡濃度計算方法。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α能譜測量系統(tǒng)在ti＝120秒到ti＝320秒時間段，以及ti＝1200秒到ti＝1600秒時間段，測量RaA(218Po)和RaC’(214Po)對應(yīng)的α凈面積，然后用公式求取平衡當(dāng)量氡濃度；同時本發(fā)明提供了關(guān)鍵參數(shù)刻度系數(shù)K用對比法的求取步驟。使用本計算方法是一種精確、高效、易于實現(xiàn)的基于高壓電暈采樣法的平衡當(dāng)量氡濃度計算方法，該方法也可以推廣到其他氡子體測量方法中使用。
【IPC分類】G01T1/167
【公開號】CN105223600
【申請?zhí)枴緾N201510616436
【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1月6日
【申請日】2015年9月24日