專利名稱：空氣中²²²Rn、²²⁰Rn子體水平的α能譜重建測量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核輻射探測技術(shù)，特別是一種空氣中222Rn、 220Rn子體 水平的a能譜數(shù)據(jù)重建測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們對(duì)222Rn、 220Rn及其子體研究的深入，發(fā)現(xiàn)在有的環(huán) 境中22DRn及其子體所致劑量不可忽略且其對(duì)222Rn及其子體測量造成干擾。 由于^Rn、 ^Rn的衰變子體的輻射劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氡本身，加之22()Rn及其子 體的平衡關(guān)系隨時(shí)間、地點(diǎn)是變化的，僅僅根據(jù)222Rn、 220Rn水平的測量結(jié) 果來估算222^、"、及其子體所產(chǎn)生的劑量是不夠的。為了更加準(zhǔn)確地評(píng) 價(jià)222Rn、 22QRn的危害，有必要對(duì)環(huán)境空氣中222Rn、 220Rn子體的水平進(jìn)行 同時(shí)測量。以往同時(shí)測量^Rn、 22()Rn子體水平的方法主要有二段法和五段 法，此類測量方法屬于總a方法，要么測量時(shí)間較長，要么測量誤差較大。 近年來a能譜法區(qū)分能量的優(yōu)點(diǎn)在222Rn和22QRn子體水平測量中得到了運(yùn) 用，實(shí)現(xiàn)了空氣中222化和220^子體水平快速、可靠測量。基于保持總的測 量時(shí)間最短和不確定度最小的原則對(duì)a能譜法進(jìn)行優(yōu)化可得到各種優(yōu)化測量 方法，由于不同核素的最佳測量時(shí)間段不同，而使得各種優(yōu)化測量方法的測 量時(shí)間段之間出現(xiàn)了重疊。此外，在使用a能譜法對(duì)短壽命的放射性核素衰 變鏈進(jìn)行定量測量時(shí)，最佳測量時(shí)間段之間也出現(xiàn)了重疊。為解決測量時(shí)間 段之間重疊的問題，需要一種能夠獲取任意時(shí)間段、任意能量區(qū)間的a能譜
數(shù)據(jù)的方法，但目前還沒有這樣的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種能獲取總測量周期內(nèi)任意時(shí)間段任意能量區(qū)間 a能譜數(shù)據(jù)的a能譜重建測量方法，應(yīng)用該方法解決了空氣中222Rn和220Rn 子體水平優(yōu)化測量中時(shí)間段重疊的問題，并在a譜儀上實(shí)現(xiàn)了空氣中222Rn 和220^子體水平自動(dòng)、快速及可靠的測量。
本發(fā)明的技術(shù)方案是: 一種空氣中222Rn、 220Rn子體水平的a能譜數(shù)據(jù) 重建測量方法，首先對(duì)222Rn、220Rn子體水平的a能譜測量程序進(jìn)行優(yōu)化， 然后以a譜儀為核心，利用a譜儀測量軟件的通信接口編寫自動(dòng)控制程序， 讓a譜儀按某一單位吋間做循環(huán)測量，得到一系列的a能譜文件，并啟動(dòng)譜 文件處理軟件，對(duì)得到的a能譜文件進(jìn)行疊加，得到不同時(shí)間段的譜文件， 接著提取各個(gè)測量時(shí)間段的a能譜中特定能量區(qū)間的能譜信息，從而實(shí)現(xiàn)了 獲取測量樣品任意時(shí)間段任意能量區(qū)間的譜數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算 得到測量結(jié)果，其工作原理如圖5所示。
本發(fā)明的另一目的在于公開一種實(shí)現(xiàn)上述方法的測量裝置，它包括一臺(tái) 真空泵、 一個(gè)真空截止閥、 一個(gè)分子篩、 一臺(tái)帶有放樣托盤的a譜儀和一臺(tái) 計(jì)算機(jī)，真空泵和a譜儀之間依次串接有真空截止閥和分子篩，a譜儀和計(jì) 算機(jī)相連接。放樣托盤由托盤座和托盤罩組成，托盤座上有一個(gè)放濾膜的凸 臺(tái)，帶有測量孔的托盤罩罩在托盤座的凸臺(tái)上，用來壓住濾膜。
所述的測量裝置還包括一套222Rn、 220Rn子體采集系統(tǒng)，222Rn、 220Rn 子體采集系統(tǒng)由采樣頭、采樣桿、流量計(jì)和抽氣泵組成，采樣頭和采樣桿連
接，采樣桿和流量計(jì)連接，流量計(jì)和抽氣泵連接。 本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn)是
1、 應(yīng)用獲取總測量周期內(nèi)任意時(shí)間段任意能量區(qū)間a能譜數(shù)據(jù)的a能譜 數(shù)據(jù)重建測量方法，a能譜儀實(shí)現(xiàn)了 222Rn和220Rn子體水平的優(yōu)化a能譜法 自動(dòng)、快速、可靠測量。
2、 該方法的優(yōu)點(diǎn)在于既結(jié)合了現(xiàn)有成熟的a能譜測量技術(shù)和計(jì)算機(jī)技 術(shù)，又最大化地利用了a能譜測量信息，且其利用通用的d譜儀和計(jì)算機(jī)組 合，不需要其它硬件設(shè)施就能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，提高了研發(fā)的效益，降低了研 究的代價(jià)。
3、 222Rn、 22°^子體水平的優(yōu)化0能譜法自動(dòng)測量的實(shí)現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)222^、 220^室中222^、 220Rn子體水平的快速、準(zhǔn)確定值建立了一套可靠的方法。
4、 在對(duì)多種短壽命核素的衰變鏈放射性測量中，可運(yùn)用此方法對(duì)各核素 進(jìn)行定量測量與分析。
5、 本發(fā)明還對(duì)現(xiàn)有的放樣托盤進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的放樣托盤濾膜被固 定在托盤座的凸臺(tái)上，用托盤罩壓住濾膜。當(dāng)對(duì)測量室抽真空引起空氣流動(dòng) 時(shí)，就不會(huì)使放置在放樣托盤上的取樣濾膜位置發(fā)生改變，而使實(shí)際探測效 率和刻度的探測效率一致，保證測量的準(zhǔn)確性。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。


附圖l為本發(fā)明的測量裝置示意圖； 附圖2為本發(fā)明的^Rn、 220^子體采集系統(tǒng)示意圖； 附圖3為放樣托盤結(jié)構(gòu)示意附圖4為附圖3的俯視圖； 附圖5為本發(fā)明的工作原理流程圖； 附圖6為本發(fā)明的自動(dòng)測量原理流程圖； 附圖7為本發(fā)明的譜文件處理與計(jì)算的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種空氣中^Rn、 ^Rn子體水平的ct能譜數(shù)據(jù)重建測量方法，首先需 要對(duì)222Rn、 22QRn子體水平的a能譜測量程序進(jìn)行優(yōu)化。
優(yōu)化的222Rn、 220Rn子體水平的a能譜測量程序如下用222Rn、 220Rn 子體采集系統(tǒng)，以取樣流率V 1/min在222Rn、 220Rn子體混合的大氣中取樣 15min;在取樣后2 12、 12 30min進(jìn)行采樣濾膜上222Rn子體if"、 / aC'的 峰計(jì)數(shù)Wu 、 W12 、 W22測量；在取樣后2 43、 43 120min進(jìn)行采樣濾膜上220Rn 子體7K7'的峰計(jì)數(shù) 、iV23;按下面的矩陣[M]-'可得出222Rn、 ^Rn子體的濃度。
1.563800 00
-0.1941-0.31820.286 00-1 =0.02910.3453-0.1468 00
000 -0.03160.0323
000 0.0500-0.0125
(1)
式(1)中A^表示在取樣時(shí)間結(jié)束后的2 12min時(shí)間段內(nèi)被探測到的由 及"衰變產(chǎn)生的a粒子數(shù)；w12、 ^表示在取樣時(shí)間結(jié)束后的2 12和12 30min時(shí)間段內(nèi)被探測到的由i acr衰變產(chǎn)生的a粒子數(shù)；^、 A^分別表示在 取樣時(shí)間結(jié)束后的2 43和43 120min時(shí)間段內(nèi)被探測到的由7K:'衰變產(chǎn)生 的a粒子數(shù)；e為探測器對(duì)d粒子的探測效率(4n)， ％; q為濾膜的過濾 效率，％; Ka為濾膜的自吸收系數(shù)；V為取樣流量，1/min; c2、 C3、 Q 、 C5、 Q分別為空氣中及"、及"5、 ifaC、 T77fi和77iC活度濃度，&/附3 。
本發(fā)明接著就是在ORTEC八通道cx譜儀工作站上實(shí)現(xiàn)^Rn、220^子體 水平優(yōu)化a能譜法的自動(dòng)化，本發(fā)明采用的a能譜儀為根據(jù)上面講到的方法， 在編寫Job control程序時(shí)可以把一分鐘作為一個(gè)測量循環(huán)周期，總共做118 次這樣的循環(huán)，從而儀器進(jìn)行自動(dòng)測量，最終得到118個(gè)測量時(shí)間均為一分 鐘的譜文件，且將它們按測量時(shí)間先后順序命名，保存在指定的目錄下。當(dāng) 測量完成后，讓Job control啟動(dòng)譜文件處理與計(jì)算程序，其過程如圖6所示。 最后由譜文件處理與計(jì)算程序可計(jì)算得到<:2、 C3、 C4、 C5、 C6、 222Rn、 220Rn 子體的a潛能濃度及測量誤差，并顯示和輸出結(jié)果。
本發(fā)明的譜文件處理與計(jì)算程序的工作原理是根據(jù)測量程序?qū)y量時(shí) 間段的安排，通過編寫程序可以分別將第1 10， 11 28， 1 42， 43 118 個(gè)能譜文件進(jìn)行疊加，得到優(yōu)化測量程序中2 12、 12 30、 2 43、 43 120min四個(gè)時(shí)間段的a能譜文件，從而解決了時(shí)間段重疊的問題。再對(duì)得到 的四個(gè)a能譜文件進(jìn)行讀取，可獲得指定能量區(qū)域的a能譜峰面積，接著對(duì) 各個(gè)峰面積值進(jìn)行重疊修正，就可以得到上面提到的Wn、 iV12、 W22、 7V13、 A^23，再根據(jù)公式(l)可計(jì)算出q、 C3、 C4、 C5、 C6及222Rn、 "^子體的a 潛能濃度。譜文件處理與計(jì)算程序的流程如圖7所示，其通過編程實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明空氣中222Rn、 220Rn子體水平的a能譜數(shù)據(jù)重建測量方法的實(shí)驗(yàn) 步驟如下
1、 開啟a能譜儀和計(jì)算機(jī)；
2、 用222Rn、 子體采集系統(tǒng)在222Rn室進(jìn)行取樣，其中 V=101/min, t=15min;
3、 取樣結(jié)束后，將收集子體的濾膜取下放在放樣托盤的凸臺(tái)上，用托盤罩罩住，然后將其置于a能譜儀的測量小室內(nèi)指定位置上，關(guān)上密封小門；
4、 通過真空泵對(duì)小室抽真空，當(dāng)?shù)竭_(dá)真空要求的lOOmTorr以下后給探 頭加置偏壓；
5、 當(dāng)顯示的探頭漏電流達(dá)到要求的20nA，在取樣結(jié)束后第2分鐘時(shí)， 開啟Job control中要運(yùn)行的自動(dòng)控制文件，之后儀器進(jìn)入自動(dòng)測量和計(jì)算階 段；
6、 測量結(jié)束，電腦屏幕彈出結(jié)果顯示對(duì)話框，讀取及保存測量結(jié)果；
7、 結(jié)束，進(jìn)行下一次測量或關(guān)閉系統(tǒng)。
所述的測量裝置包括一臺(tái)真空泵l、 一個(gè)真空截止閥2、 一個(gè)分子篩3、 一臺(tái)帶有放樣托盤的a譜儀4和一臺(tái)計(jì)算機(jī)5,真空泵1和a譜儀4之間依 次串接有真空截止閥2和分子篩3, a譜儀4和計(jì)算機(jī)5相連接。所述的a 譜儀為一臺(tái)具有良好的能量分辨率和無道漂的ORTEC八通道a譜儀工作站。 放樣托盤由托盤座IO和托盤罩11組成，托盤座上有一個(gè)放濾膜的凸臺(tái)12， 帶有測量孔13的托盤罩11罩在托盤座的凸臺(tái)12上，用來壓住濾膜。
所述的測量裝置還包括一套222Rn、 220Rn子體采集系統(tǒng)，222Rn、 220Rn 子體采集系統(tǒng)由帶有過濾膜的采樣頭6、采樣桿7、流量計(jì)8和抽氣泵9組成， 采樣頭6和采樣桿7連接，采樣桿7和流量計(jì)8連接，流量計(jì)8和抽氣泵9 連接。
權(quán)利要求
1、一種空氣中222Rn、220Rn子體水平的α能譜數(shù)據(jù)重建測量方法，其特征是首先對(duì)222Rn、220Rn子體水平的α能譜測量程序進(jìn)行優(yōu)化，然后以一臺(tái)α譜儀為核心，利用α譜儀測量軟件的通信接口，編寫自動(dòng)控制程序讓?duì)磷V儀按某一單位時(shí)間做循環(huán)測量，得到一系列的α能譜文件，并啟動(dòng)譜文件處理軟件對(duì)得到的α能譜文件進(jìn)行疊加，得到不同時(shí)間段的譜文件，接著提取各個(gè)測量時(shí)間段的α能譜中特定能量區(qū)間的能譜信息，從而實(shí)現(xiàn)了獲取測量樣品任意時(shí)間段任意能量區(qū)間的譜數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得到測量結(jié)果。
2、 一種空氣中^Rn、 220^子體水平的0能譜數(shù)據(jù)重建測量裝置，其特 征是所述的測量裝置包括一臺(tái)真空泵、 一個(gè)真空截止閥、 一個(gè)分子篩、一 臺(tái)帶有放樣托盤并具有良好的能量分辨率和無道漂的a譜儀、 一個(gè)特制的放 樣托盤和一臺(tái)計(jì)算機(jī)，真空泵和a譜儀之間依次串接有真空截止閥和分子篩， 放樣托盤置于a譜儀測量室內(nèi)，a譜儀和計(jì)算機(jī)相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空氣中222Rn、 220Rn子體水平的a能譜數(shù) 據(jù)重建測量裝置，其特征是所述的測量裝置還包括一套222Rn、 220Rn子體 采集系統(tǒng)，222Rn、 220Rn子體采集系統(tǒng)由采樣頭、采樣桿、流量計(jì)、抽氣泵 組成，采樣頭和采樣桿連接，采樣桿和流量計(jì)連接，流量計(jì)和抽氣泵連接。
4、 根據(jù)權(quán)利考求2所述的一種空氣中222Rn、 220Rn子體水平的a能譜數(shù) 據(jù)重建測量裝置，其特征是放樣托盤由托盤座和托盤罩組成，托盤座上有 一個(gè)放濾膜的凸臺(tái)，帶有測量孔的托盤罩罩在托盤座的凸臺(tái)上，用來壓住濾 膜。
全文摘要
一種空氣中²²²Rn、²²⁰Rn子體水平的α能譜數(shù)據(jù)重建測量方法及裝置，首先需要對(duì)²²²Rn、²²⁰Rn子體水平的α能譜測量程序進(jìn)行優(yōu)化，然后以一臺(tái)α譜儀工作站為核心，利用α譜儀測量軟件的通信接口，編寫自動(dòng)控制程序讓?duì)磷V儀按某一單位時(shí)間做循環(huán)測量，得到一系列的α能譜文件，并啟動(dòng)譜文件處理軟件，對(duì)得到的α能譜文件進(jìn)行疊加，得到不同時(shí)間段的譜文件，接著提取各個(gè)測量時(shí)間段的α能譜中特定能量區(qū)間的能譜信息，從而實(shí)現(xiàn)了獲取測量樣品任意時(shí)間段任意能量區(qū)間的譜數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得到測量結(jié)果。
文檔編號(hào)G01T1/36GK101377548SQ20081014304
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者周青芝, 肖德濤 申請(qǐng)人:南華大學(xué)