[发明专利]总α计数快速测量空气中222Rn、220Rn子体浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种利用总α计数快速测量空气中²²²Rn、²²⁰Rn子体浓度的方法。

背景技术

近年来，随着人们对²²²Rn、²²⁰Rn及其子体研究的深入，发现在有的环境中²²⁰Rn及其子体所致剂量不可忽略且其对²²²Rn及其子体测量造成干扰。由于²²²Rn、²²⁰Rn的衰变子体的辐射剂量远远高于氡本身，加之²²⁰Rn及其子体的平衡关系随时间、地点是变化的，仅仅根据²²²Rn、²²⁰Rn水平的测量结果来估算²²²Rn、²²⁰Rn及其子体所产生的剂量是不够的。为了更加准确地评价²²²Rn、²²⁰Rn的危害，有必要对环境空气中222Rn、²²⁰Rn子体的水平进行同时测量。以往同时测量²²²Rn、²²⁰Rn子体水平的方法主要有三段法和五段法，此类测量方法属于总α方法，要么测量时间较长，要么测量误差较大。近年来α能谱法区分能量的优点在²²²Rn和²²⁰Rn子体水平测量中得到了运用，实现了空气中²²²Rn和²²⁰Rn子体水平快速、可靠测量。但是能谱仪价格昂贵，且多道能谱仪的道漂是不可避免的。

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根据²²²Rn、²²⁰Rn子体放射性衰变特性，对采样后²²²Rn、²²⁰Rn子体样品的放射性衰变产生的高能α粒子总计数随时间变化的规律进行测量，应用两种不同的测量方法得到²²²Rn、²²⁰Rn子体浓度。

本发明的技术方案是：一种利用α粒子总计数测量空气中²²²Rn、²²⁰Rn子体的方法，最简便且实用有效的空气中氡子体采样和测量过程，是采用空气采样泵将空气中氡子体采集到滤膜上，然后测量滤膜上的α衰变总计数，从而计算得到氡子体空气浓度。

在²²²Rn子体衰变链中，有剂量学意义的是RaA(²¹⁸Po)、RaB(²¹⁴Pb)、RaC(²¹⁴Bi)，由于RaC’(²¹⁴Po)的半衰期很短，只有164μs，因此将RaC’的放射性归结为RaC的放射性；在²²⁰Rn子体衰变链中，有剂量学意义的是ThB(²¹²Pb)、ThC(²¹²Bi)，将ThC’(²¹²Po)、ThC’’(²⁰⁸Tl)的放射性归结为ThC(²¹²Bi)的放射性。

本测量方法基于以下条件：

1) 采样过程中²²²Rn、²²⁰Rn子体浓度和空气采样泵采样流率恒定不变；

2) 滤膜的过滤效率和自吸收因子均为恒定常数，且不依气溶胶粒径改变，在使用微孔滤膜时，没有自吸收；

3) 探测器的探测效率为恒定常数，且不依α粒子能量改变，依赖于滤膜具有较小的自吸收和滤膜到探测器距离较小。

在²²²Rn、²²⁰Rn子体采样过程中，滤膜上的氡子体数量随着采样而不断增长，其数量还会由于从母体核素衰变而增加和自身衰变而减少，用下述微分方程组表述：