[发明专利]一种利用静电收集测氡仪测量土壤孔隙率的方法及装置

权利要求书

1.一种利用静电收集测氡仪测量土壤孔隙率的方法，其特征在于，它包括采样过程和测量计算过程，

S1、采样过程：

利用通过螺纹连接有环刀手柄、体积为V的钢制环刀，切割自然状态的土壤，使土样充满其中；不可左右摇动，以保持土壤自然结构不被破坏，直到环刀全部压入土中；然后用小铲将环刀从土中挖出，取下手柄，并用小刀仔细沿环刀两端边缘修整削平，切除多余的土壤；取好样的环刀上端盖上滤膜，下端盖上带密封垫的端盖，然后再连接环刀手柄；将土壤切割装置通过管道、气泵以及测氡仪连接组成一个闭环气路测量系统；环刀手柄与环刀连接后可作为把手用于采样，当组合成测量系统后，其与环刀内采样的土壤间有较大的空隙；

S2、测量计算过程：

启动泵，将测量系统内氡混合均匀，考虑泄漏和反扩散效应，测量系统中氡浓度的变化规律如下：

式中，V1是采样土壤的体积；V3是测量系统气路及测氡仪内空间总体积；C(t)为时间为t时测量系统内的氡浓度，单位为Bq·m-3；λe为有效衰变常数，包含氡的衰变常数，泄漏系数及反扩散系数；η为土壤孔隙度，其为无量纲数；A为土壤中氡的产生率，单位为Bq·m-3·s-1；

式(1)的解为：

式中a是任意常数；

对于静电收集法测氡仪，其测量的是Po-218的浓度，认为氡与Po-218达到放射性平衡，然后通过Po-218的浓度反推氡的浓度；根据放射性衰变规律有：

式中CPo(t)是Po-218的浓度；λPo是Po-218的衰变常数；将式(2)代入式(3)有：

初始条件为：

CPo(0)＝0 (5)

式(4)的解为：

测氡仪以T为测量周期，T为2-20分钟；测量n个测量周期，n大于等于3；每个测量周期的测量值认为是测量周期中点的测量值；

直接利用n个测量周期的值对式(6)进行非线性拟合，得的值m；

式中，m为常数；

停止泵，在测量系统气路中添加一个体积为V4的空腔，启动泵，将氡混合均匀，此时测量系统内Po-218浓度的变化规律为：

测氡仪以T为测量周期，T为2-20分钟；测量n个测量周期，n大于等于3；每个测量周期的测量值认为是测量周期中点的测量值；

直接利用n个测量周期的值对式(8)进行非线性拟合，得的值k；

式中，k为常数；

将相关参数代入式(7)、式(9)求解，就可以得到土壤孔隙率η。