[发明专利]基于时间谱分析的220Rn测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明设计涉及一种²²⁰Rn测量方法及装置，特别是一种基于时间谱分析的²²⁰Rn测量方法及装置。

背景技术

氡是人类所受到天然辐射的主要来源之一，近年来发现过去一直忽视的²²⁰Rn（钍射气）对人类的照射量比过去估计的要高许多；同时我国土壤中天然放射性核素²³²Th含量是世界平均值的1.6倍，这使得测量和调查环境中的²²⁰Rn成为近年来国内外辐射防护的一个新热点。评价²²⁰Rn及其子体所致公众的辐射剂量时，准确测量²²⁰Rn浓度是关键。由于²²⁰Rn的半衰期很短，现有的测量技术和刻度方法上还不够完善。尤其是在²²²Rn/²²⁰Rn混合情况下，²²²Rn、²²⁰Rn之间相互干扰引起²²²Rn/²²⁰Rn测量误差的问题还没有完全解决。虽然市面上有一些商用测氡仪(如美国Durridge公司的RAD-7和德国SARAD公司的RTM2100等)采用静电采集和α能谱分辨技术，能实现²²²Rn、²²⁰Rn气体的甄别测量，但是大部分仪器测量中要么受干燥剂状态影响，要么受外界环境湿度影响，使得测量效率与子体状态和环境有关，很难用于²²⁰Rn的准确测量。同时，传统的氡测量仪多数含有进行复杂的波形处理过程等的硬件设备，仪器小型化和智能化方面存在不足，不利于携带和实地测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种基于时间谱分析的²²⁰Rn测量方法及装置。

本发明的技术方案是：一种基于时间谱分析的²²⁰Rn测量方法，它是利用氡同位素的衰变时间特性，通过对核脉冲时间构建符合-延迟时间谱，将²²⁰Rn-²¹⁶Po符合从本底和其他辐射的偶然符合中从区分出来，达到测量²²⁰Rn浓度的目的，其具体测量方法如下：

A、构建时间谱：对记录的核脉冲时间列表构建一个时间谱，比较每个脉冲时间之后3s时间间隔里（20倍²¹⁶Po半衰期）²²⁰Rn和²¹⁶Po的α脉冲的时间分布。将第一个脉冲时间作为开始时间，之后每个脉冲的时间间隔与3s比较，如果小于3s则被认为是一次符合事件，直到时间间隔大于3s；然后第二个脉冲时间被用作下个开始时间，也与3s比较。以此类推，利用时间列表中每个脉冲时间作为开始时间，重复上述的过程直到将整个核脉冲时间列表处理完成。

B、将得到的数据绘制在图表中，得到时间谱图，在时间谱图中，x-轴代表延迟时间间隔，延迟时间间隔为0-3s，y-轴代表符合计数，将实验数据拟合得到一条Aexp（-λt）+B曲线，在表达式Aexp（-λt）+B中，A代表一个与²²⁰Rn浓度相关的系数， B代表本底和随机符合的系数，λ代表²¹⁶Po的衰变系数，综合以上表达式，可以得到抽样时间内总的²²⁰Rn-²¹⁶Po符合计数Nc，而²²⁰Rn-²¹⁶Po符合计数又通过刻度得到的转换系数F，利用表达式C=F*Nc，计算得到²²⁰Rn浓度。

本发明还提供了一种基于时间谱分析的²²⁰Rn测量装置，由微处理器、脉冲整形器，小键盘， LED显示单元，通信接口和电源组成。脉冲整形器通过电缆与微处理器连接，小键盘通过电缆与微处理器连接， LED显示单元通过电缆与微处理器连接，通信接口通过电缆与微处理器连接，电源通过电缆与微处理器连接。

所述的微处理器内含计数器/定时器、RAM存储器和EPROM存储器，计数器/定时器负责精确记录核脉冲到达的时间，RAM存储器储存记录到的核脉冲时间信号，EPROM存储器储存用于对核脉冲时间信号进行分析的时间谱分析算法程序。

脉冲整形器用于对探测器得到的核脉冲信号进行放大整形处理，小键盘用于设置输入参数，LED显示单元用于显示数据和测量结果，通信接口用于系统与电脑等外部设备的连接，电源用于为嵌入式系统供电。