專利名稱：空氣中的鐳射氣和釷射氣的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣中的鐳射氣和釷射氣的測定方法。
背景技術(shù)：
鐳射氣(Rn-222)是鈾系的鐳(Ra-226)蛻變產(chǎn)生的放射性核種，其半衰期為3.824天。并且，釷射氣(Rn-220)是釷系鐳(Ra-224)蛻變產(chǎn)生的放射性核種，其半衰期為55. 6秒。這些均為惰性氣體，他們的起源分別為存在于地殼中鈾(U-234)及釷(Th-232)。
由于在地殼中產(chǎn)生的鐳射氣及釷射氣為氣體狀，或者從地里滲出到地表，或者與地下水一起出現(xiàn)到地上。而且，在密封性很高的住宅和隧道中，或在地下街等處，如果通風(fēng)不足，則會發(fā)生鐳射氣和釷射氣濃度變高的情況。據(jù)說，普通人在一年中從自然界吸收的放射線的照射量約為2. 4微西韋特，但其中的約半數(shù)為照射于肺部的鐳射氣、釷射氣及其子核種(氡子體)所占據(jù)，這些核種的照射對人體的影響成為憂患。
已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的關(guān)于空氣中的鐳射氣和釷射氣的測定方法，現(xiàn)在有電離箱法、閃爍單元法、靜電捕獲式箱室法，過濾器法、靜置型測定法等。
電離箱法中，有#_用1~ 300L容量的箱室，測定電離電流的方法及測定脈沖的方法。為了提高檢測的敏感度，必須增大箱室的容量，因此，在本領(lǐng)域中，不以進(jìn)行高敏感度的測定為目的，而是多用于校正用測定器。 一般來說，鐳射氣和釷射氣的分離測定是很困難的。
閃爍單元法中，使用由在內(nèi)壁上涂布熒光體(ZnS: Ag)的箱室及與其光學(xué)連接的光電子倍增管構(gòu)成的裝置。測定精度與單元的容積成正比，但容積變大時，來自于熒光體的光無法到達(dá)光電子倍增管，因此其大小也會受到限制。另外，如果鐳射氣的濃度不高的話，也無法進(jìn)行測定。 一般來說，鐳射氣和釷射氣的分離測定是很困難的。
靜電捕獲式箱室法中，使用球、半球、或圓筒型的箱室。箱室的底部放置很薄的聚酯薄膜，其上施加有負(fù)電壓，在箱室壁上施加有正電荷。鐳射氣
的子核種釙(Po-218)在聚酯薄膜被捕獲、檢出。鐳射氣和釷射氣的分別測定是可能的，但受到濕度的影響很嚴(yán)重。
過濾器法中，在過濾器上直接捕獲大氣中的鐳射氣和釷射氣的子核種，對由該子核種放射出的阿爾法射線進(jìn)行測量。由于不是直接捕獲鐳射氣，因此必須估計鐳射氣及其子核種的平衡，這成為產(chǎn)生誤差的重要因素。另外，在兩段過濾器法中，也存在由于箱室中的子核種的壁損失現(xiàn)象，使得測量值偏低的問題。
在靜置(passive)型測定法中，由金屬等組成的測定容器中放置有聚碳酸脂等樹脂作為檢測器。在大氣中暴露預(yù)定時間后，對檢測器的樹脂進(jìn)行化學(xué)刻蝕，從出現(xiàn)在這里的阿爾法射線的固體飛行軌跡來對鐳射氣進(jìn)行測定。由于裝置很小，因此可以在多個測定點(diǎn)同時設(shè)置多個裝置，另外，通過過濾器的使用等方法，可也以實(shí)現(xiàn)對鐳射氣和釷射氣的區(qū)分。但是，由于檢測敏感度很低，因此需要在大氣中暴露兩個月以上。并且，為了使固體飛行軌跡顯
出較高的再現(xiàn)性，就必須要嚴(yán)格控制化學(xué)刻蝕的條件。專利文獻(xiàn)1:特開平6-258443號公報專利文獻(xiàn)2:特開平6-258450號公報專利文獻(xiàn)3:特開平8-136660號公報專利文獻(xiàn)4:特開平8-136661號公報專利文獻(xiàn)5:特開平8-136662號公報專利文獻(xiàn)6:特開平8-136663號公報專利文獻(xiàn)7:特開平6—201523號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
如上所述，現(xiàn)有空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法中，雖然已經(jīng)有各種方法被投入實(shí)用，但每種方法都存在某些問題。
因此，針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可以進(jìn)行高敏感度的鐳射氣和釷射氣的分離測定，并且裝置結(jié)構(gòu)很小，不受測定環(huán)境的影響的新穎的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法。
解決問題的手段
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，進(jìn)行了各種研究后，本發(fā)明的發(fā)明人著眼于在鐳射氣及釷射氣的蛻變過程中產(chǎn)生的 一 系列的子核種中存在的 一種放出高能量的貝塔射線的核種，完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明權(quán)利要求1所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其
特征在于將空氣中鐳射氣和釷射氣中的至少一種吸附于吸附劑上，對在鐳射氣和釷射氣中的至少一種的蛻變過程中放出的貝塔射線通過所述吸附劑時產(chǎn)生的切倫科夫光進(jìn)行測定，據(jù)此，對鐳射氣和釷射氣中的至少一種進(jìn)行測定。
本發(fā)明權(quán)利要求2所述的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其特征在于在權(quán)利要求1中，基于切倫科夫光的衰減時間，對鐳射氣和釷射氣的混合比例進(jìn)行測定。
本發(fā)明權(quán)利要求3所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其特征在于所述吸附劑為多孔玻璃。
本發(fā)明權(quán)利要求4所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其特征在于所述吸附劑具有孔徑為0. 3 ~ 30nm的細(xì)孔。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求1所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，可以對鐳射氣及釷射氣的濃度進(jìn)行高敏感度的測定。
根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，可以很容易地對鐳射氣及釷射氣進(jìn)行分離測定。
根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求3所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，能夠確實(shí)地捕獲鐳射氣及釷射氣，并確實(shí)地觀測切倫科夫光。
根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求4所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，能夠確實(shí)地捕獲鐳射氣及釷射氣。
下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1表示使用本發(fā)明所述空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法的空氣中
的鐳射氣及釷射氣的捕獲裝置的 一例的模式圖2表示模擬將鐳射氣、釷射氣及其混合氣從作為母核種的鐳中分離后，
產(chǎn)生切倫科夫光的時間過程的結(jié)果曲線圖3表示實(shí)施例一中切倫科夫光的時間變化的曲線圖；圖4表示實(shí)施例二中切倫科夫光的時間變化的曲線圖；圖5表示實(shí)施例三中切倫科夫光的時間變化的曲線圖；圖6表示實(shí)施例四中切倫科夫光的時間變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示使用本發(fā)明所述空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法的空氣中的鐳射氣及釷射氣的捕獲裝置的一例。1為用于吸入包含鐳射氣及釷射氣的空氣的空氣吸入口。從該空氣吸入口 1開始，順序連接有用于去除空氣中的塵埃、鐳射氣和釷射氣的子核種的膜過濾器2，用于除去水分，并在水水混合物中被冷卻到(TC的分離器3及干燥劑4,用于去除空氣中的塵埃、鐳射氣和釷射氣的子核種的膜過濾器5,用作吸附鐳射氣和釷射氣的吸附劑的多孔玻璃6,及用于吸入一定量空氣的定量泵7。此處，多孔玻璃6具有孔徑為0. 3~ 30nm的細(xì)孔，通過干冰-酒精浴或電子冷卻器被冷卻到冰點(diǎn)以下，從而能夠吸 附通過多孔玻璃6的空氣中的鐳射氣及釷射氣。另外，多孔玻璃6放置于液 體閃爍測量裝置用的計數(shù)瓶中。
而且，由定量泵7所吸入的一定量的空氣從空氣吸入口 1進(jìn)入，由膜過 濾器2將懸浮在塵埃及空氣中的鐳射氣及釷射氣的子核種去除。此后，通過 分離器3及干燥劑4，穿過膜過濾器5進(jìn)入多孔玻璃6，將鐳射氣和釷射氣吸 附于此處。
被多孔玻璃6吸附的鐳射氣和釷射氣在蛻變過程中生成貝塔射線放出核 種。也就是說，在鐳射氣的情況中，貝塔射線放出體為鉍(Bi-214);在釷射 氣的情況中，貝塔射線放出體為鉍(Bi-212)。吸入所定量的空氣后，使多孔 玻璃6返回室溫，通過通用的液體閃爍測量裝置，在切倫科夫測定條件下， 測定切倫科夫光。通過對鉍(Bi-214)和鉍(Bi-212)的切倫科夫光進(jìn)行定量地 測定，可以獲知鐳射氣和釷射氣的濃度。
此處，針對切倫科夫光進(jìn)行說明。當(dāng)物質(zhì)中有荷電粒子通過時，其速度v 比物質(zhì)中的光速(c/n，c:真空中的光速，n:物質(zhì)折射率)還要高時，沿著所通 過的粒子的飛行軌跡會產(chǎn)生光。這種現(xiàn)象被稱為切倫科夫效應(yīng)，所產(chǎn)生的光 稱為切倫科夫光。切倫科夫光當(dāng)物質(zhì)的折射率很大或者荷電粒子(主要是貝塔 粒子，即電子)的能量很大時，容易發(fā)生。
在本實(shí)施例中，作為容易產(chǎn)生切倫科夫光的材料，將具有孔徑為0. 3~ 30nm的細(xì)孔的多孔玻璃用作吸附劑。多孔玻璃為透明的，具有大折射率且易 于吸附鐳射氣和釷射氣的物質(zhì)。尤其是具有孔徑為0. 3~30nm的細(xì)孔的石英 質(zhì)多孔玻璃對鐳射氣和釷射氣具有較高的吸附性，優(yōu)選使用。另外，可以用 在本發(fā)明方法中的吸附劑并不做限定，使用其他的材料也是可以的。吸附劑 優(yōu)選使用折射率大的材料，例如，可以使用具有透光性的陶瓷和高分子材料 等。圖2表示模擬將鐳射氣、釷射氣及其混合氣從作為母核種的鐳中分離后， 產(chǎn)生切倫科夫光的時間過程的結(jié)果。在鐳射氣和釷射氣中任一種情況中，均 在分離后的200分鐘達(dá)到極大值。此后，可以看出發(fā)生也下降。如果從該衰 減過程的低利率求半衰期的話，鐳射氣為91.8小時，釷射氣為10.7小時。 由此可見，在鐳射氣的情況中，鐳射氣的半衰期(91.8小時)，在釷射氣的情 況中，鉛(Pb-212)的半衰期(10. 64)成為律速，決定著衰減速率。
另外，當(dāng)鐳射氣和釷射氣的計數(shù)比發(fā)生變化時，初期，由于受到半衰期 較短的釷射氣的影響而使傾斜度很大，但此后，由于受到半衰期較長的鐳射 氣的影響，從而變成平援，由此可見，該曲線是根據(jù)鐳射氣和釷射之比而決 定的。類似地，通過求釷射氣半衰期的3倍以內(nèi)的斜率，從而可以求出鐳射 氣和釷射氣之比。
在實(shí)際的測定過程中，通過間隔幾個小時的多次測定，可以得到計數(shù)率 的時間變化曲線。從測量時間和計數(shù)值的關(guān)系可以求出濃度，從曲線的斜率 可以求出鐳射氣和釷射氣之比。
如上所述，本發(fā)明所述的對空氣中的鐳射氣和釷射氣的測定方法是將空 氣中的鐳射氣和釷射氣吸附于吸附劑上，鐳射氣和釷射氣在蛻變過程中放出 的貝塔射線在通過所述吸附劑時會產(chǎn)生切倫科夫光，通過對該切倫科夫光進(jìn) 行測定而完成對鐳射氣及釷射氣的測定，從而可以對鐳射氣及釷射氣的濃度 進(jìn)行高敏感度的測定。
另外，基于切倫科夫光的衰減時間，也可以測定鐳射氣和釷射氣的混合 比例，從而可以很容易地將鐳射氣和釷射氣進(jìn)行分離測定。
另外，上述吸附劑由于是多孔玻璃，因此可以確實(shí)地捕獲鐳射氣和釷射 氣，從而可以對切倫科夫光進(jìn)行確實(shí)地觀測。
進(jìn)一步地，上迷吸附劑由于具有孔徑為0. 3-30nm的細(xì)孔，因此可以于 是更確實(shí)地捕獲鐳射氣和釷射氣。
因此，本發(fā)明所述的對空氣中的鐳射氣和釷射氣的測定方法是至今未有的新方法，除了上述內(nèi)容以外，還具有如下特征由于不使用液體閃爍物， 因此不會產(chǎn)生曱苯等有害有機(jī)廢液，無需阿爾法射線頻譜儀等特殊的裝置， 只通過通用的液體閃爍測量裝置即可完成測定。由于等待所吸附的鐳射氣和 釷射氣的母核種的衰減，因此可以將吸附劑反復(fù)使用。
另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明思想的范圍內(nèi)， 也可以進(jìn)行各種變化實(shí)施。
以下，基于具體的實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
實(shí)施例一
使用如圖1所示的捕獲裝置對容器中的空氣進(jìn)行吸入捕獲，該容器中密 封保存有燈具用的覆蓋物，該覆蓋物為含有校多釷的制品。此后，測量切倫 科夫光的結(jié)果如圖3所示。此時的吸入空氣量為3L,吸入速度為0. 5L/m。
根據(jù)所得到的與圖2所示的模擬曲線相同的曲線，已知，通過測量切倫 科夫光，可以測量鐳射氣和釷射氣。從所得到的曲線的衰減過程的斜率計算 半衰期約為11.4小時，與圖2的模擬結(jié)果相比對時可以看出，鐳射氣/釷射 的測量比為約80/20。
另外，已知，燈具用覆蓋物是安裝于用在帳篷等中的汽油燈上，用于照 明用的網(wǎng)格狀的玻璃纖維，含有較多的氧化釷。
實(shí)施例二
如圖4所示，為從已知含有較多氧化釷的磷礦石中所產(chǎn)生的鐳射氣和釷 射氣的測定結(jié)果?？諝獾牟东@不使用圖1所示的捕獲裝置，將密封保存有礦 石的容器中的空氣通過注射器獲取20mL,注入到裝有多孔玻璃吸附劑的小瓶
內(nèi)之后，測定切倫科夫光。
得到了與實(shí)施例一相同的結(jié)果，從衰減過程的傾斜率求得的半衰期約為 53. 1小時。將該半衰期與圖2所示的模擬曲線對照后可見，鐳射氣/釷射氣的 測量比約為98. 5/1. 5。
實(shí)施例三
9使用如圖1所示的捕獲裝置對混凝土建筑房屋的地下點(diǎn)檢坑(點(diǎn)檢用地下
通路，在一層的地下)的地上5cm的空氣進(jìn)行吸入捕獲后，測量切倫科夫光的 結(jié)果如圖5所示。此時的吸入空氣量為60L,吸入速度為0. 5L/m。
由衰減過程的斜率求得的半衰期約為23. 6小時，與圖2所示的模擬結(jié)果 進(jìn)行對照時可以看到，鐳射氣/釷射氣的測量比約為90/10。
實(shí)施例四
由于去除了短半衰期(55. 6秒)的釷射氣的影響，從而形成能夠使吸入后 的空氣在通過5L的容器后吸附于吸附劑上的結(jié)構(gòu)，與實(shí)施例三相同，對空氣 進(jìn)行吸入，測量切倫科夫光的結(jié)果如圖6所示。此時的吸入空氣量為90L，吸 入速度為0. 5L/m。
由衰減過程的斜率求得的半衰期約為74. 4小時，與圖2所示的模擬結(jié)果 對照時，鐳射氣/釷射氣的測量比約為99. 3/0. 7，從而可以確信，大部分釷射 氣被去除了。
權(quán)利要求
1、一種空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其特征在于將空氣中鐳射氣和釷射氣中的至少一種吸附于吸附劑上，對在鐳射氣和釷射氣中的至少一種的蛻變過程中放出的貝塔射線通過所述吸附劑時產(chǎn)生的切倫科夫光進(jìn)行測定，據(jù)此，對鐳射氣和釷射氣中的至少一種進(jìn)行測定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其特征在于基 于切倫科夫光的衰減時間，對鐳射氣和釷射氣的混合比例進(jìn)行測定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其 特征在于所述吸附劑為多孔玻璃。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法，其特征 在于所述吸附劑具有孔徑為0. 3 ~ 30nm的細(xì)孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以進(jìn)行高敏感度的鐳射氣和釷射氣的分離測定，并且裝置結(jié)構(gòu)很小，不受測定環(huán)境的影響的新穎的空氣中的鐳射氣及釷射氣的測定方法。將空氣中鐳射氣和釷射氣中的至少一種吸附于吸附劑上，對在鐳射氣和釷射氣中的至少一種的蛻變過程中放出的貝塔射線通過所述吸附劑時產(chǎn)生的切倫科夫光進(jìn)行測定，據(jù)此，對鐳射氣和釷射氣中的至少一種進(jìn)行測定?；谇袀惪品蚬獾乃p時間，對鐳射氣和釷射氣的混合比例進(jìn)行測定。吸附劑最好使用具有孔徑為0.3～30nm的細(xì)孔的多孔玻璃。
文檔編號G01T1/167GK101460866SQ20068005485
公開日2009年6月17日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者上松和義, 佐藤峰夫, 太田雅壽, 戶田健司 申請人:國立大學(xué)法人新瀉大學(xué)