[发明专利]一种连续快速跟踪氡浓度变化的测量方法

权利要求书

1.一种连续快速跟踪氡浓度变化的测量方法，它包括测量过程和计算方法：

A、测量过程：开启测氡仪器，外界的空气在抽气泵的作用下通过进气管道、干燥管和高效过滤器后被连续抽入测量室内，然后通过排气管排出到外界。测量室内的氡衰变产生新的子体218Po在高压模块强电场作用下就被吸附到半导体探测器表面，218Po进一步衰变释放的高能α粒子产生的电信号通过前置放大器放大后，再由计数及显示模块能量识别后计数，就可得到218Po的浓度，运用刻度模式计算方法从而得到氡浓度；

B、计算方法：本测氡仪器内设有两种模式，分别为刻度模式和快速跟踪氡浓度变化模式，其计算方法也分为刻度模式计算方法和快速跟踪氡浓度变化的计算方法，刻度模式算法如下：

设外界氡浓度恒定为C₀，测量室内氡浓度为C(t)，测量室内218Po的浓度为C_Po(t)，描叙测量室内氡衰变链的微分方程为：

dC(t)dt=-λC(t)---(1)]]>

dCPo(t)dt=λPoC(t)-λPoCPo(t)---(2)]]>

λ是氡的衰变常数，λ_Po是218Po的衰变常数，测量室与外界抽气循环到一定时间后，可以认为C(t)＝C₀，式(2)改写为：

dCPo(t)dt=λPoC0-λPoCPo(t)---(3)]]>

初值条件：C_Po(0)＝0            (4)

式(3)的解为：

当t足够大时有：C_Po(t)＝C₀      (6)c

即，可由218Po的浓度反推得到氡的浓度，其特征是：快速跟踪氡浓度变化的计算方法如下：

设测量周期为T，第n个测量周期，外界氡浓度为常量C_n，测量室内氡浓度为C[(n-1)T+t]，测量室内218Po的浓度为C_Po[(n-1)T+t]，开始测量时测量室内氡浓度及218Po的浓度都为零，

测量室内与外界的氡浓度关系为：

dC[(n-1)T+t]dt=LV(Cn-C[(n-1)T+t])---(7)]]>

L为泵的流率，V为测量室的体积，式(7)的解为：

C[(n-1)T+t]=Cn(1-e-LVt)+C[(n-1)T]e-LVt---(8)]]>

测量室内218Po的浓度为：

dCPo[(n-1)T+t]dt=λPoC[(n-1)T+t]-λPoCPo[(n-1)T+t]---(9)]]>

将式(8)带入式(9)得：

dCPo[(n-1)T+t]dt=λPoCn(1-e-LVt)+λPoC[(n-1)T]e-LVt-λPoCPo[(n-1)T+t]---(10)]]>

式(10)的解为：

CPo[(n-1)T+t]=Cn+CPo[(n-1)T]e-λPot+LVCn-λPoC[(n-1)T]λPo-LVe-λPot---(11)]]>

+λPoC[(n-1)T]-λPoCnλPo-LVe-LVt]]>

当t＝T，式(11)变化为：

CPo(nT)=Cn(1+LVe-λPoT-λPoe-LVTλPo-LV)+CPo[(n-1)T]e-λPoT---(12)]]>

-λPoC[(n-1)T]λPo-LV(e-λPoT-e-LVT)]]>

对式(10)在0-T区间积分得：

CPo(nT)-CPo[(n-1)T]=λPoCnT+VLλPoCn(e-LVT-1)---(13)]]>

-VLλPoC[(n-1)T](e-LVT-1)-λPo∫0TCPo[(n-1)T+t]dt]]>

根据静电收集法测量原理式(6)有：

Cn=1T∫0TCPo[(n-1)T+t]dt---(14)]]>

Cⁿ为测氡仪在刻度模式下第n个测量周期的读数，式(13)改写为：

CPo(nT)-CPo[(n-1)T]=λPoCnT+VLλPoCn(e-LVT-1)---(15)]]>

-VLλPoC[(n-1)T](e-LVT-1)-λPoTCn]]>

比较式(12)、(15)得：

Cn={CPo[(n-1)T](1-e-λPoT)-λPoTCn-λPoC[(n-1)T][VL(e-LVT-1)]]>

-e-λPoT-e-LVTλPo-LV]}/[1+LVe-λPoT-λPoe-LVTλPo-LV-λPoT-λPoVL(e-λPoT-1)]---(16)]]>

C_Po(nT)可由式(12)得到，由式(8)可得：

C(nT)=Cn(1-e-LVT)+C[(n-1)T]e-LVT---(17)]]>

由初始条件及式(12)、(16)、(17)就可递推得到任意测量周期的实际氡浓度。