[发明专利]快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法

权利要求书

1.快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法，其特征是：采用快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的装置进行测量，它包括测量过程和计算过程；

一、测量过程：

A、将需要测量的薄膜切割成直径与圆柱形筒体端口外径相同的圆形薄膜片，将两片薄膜片分别贴在圆柱形筒体的两端，并用螺纹端盖压紧密封，其中，薄膜片暴露在空气中的表面为外表面，处在圆柱形筒体内的表面为内表面；

B、启动泵，在泵的作用下，将测量室内的气体与测氡仪测量腔内气体混合均匀；

C、将测量室放入标准氡室内，通过测氡仪测量测量室内氡浓度的变化趋势；

二、计算过程：

由于泵的流率较大，测氡仪测量腔内的氡浓度与测量室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，其初始氡浓度近似为0；

氡在薄膜片中的一维扩散方程为：

(1)

式(1)中，D_e是氡在薄膜片中有效扩散系数，λ是氡的衰变常数，C（z,t）是不同时间点薄膜内离外表面不同垂直距离点的氡浓度，t是时间，z是薄膜片中的任一点到薄膜片外表面的垂直位置；

扩散稳定后，根据菲克定律有：

（2）

式(2)中，J为薄膜片内表面的氡析出率；

由于薄膜片的厚度d非常小，当氡扩散穿透薄膜片后，能对薄膜片中的氡浓度垂直分布做线性近似，式（2）能够变化为：

(3)

式(3)中，C是标准氡室的氡浓度，为测量室内及测氡仪测量腔内的氡浓度；

测氡仪测量腔内的氡浓度能够由下式描述：

(4)

式(4)中，S为测量室腔体内的圆面积；V为测量室腔体内体积、气流管道体积及测氡仪测量腔体积之和；N为薄膜片数量，式(4)中，N=2；

将式（3）代入式（4）得：

(5)

通过测氡仪测量氡浓度，测量周期为T，在氡浓度上升曲线段任意取n个测量周期的数据，假设从第m个测量周期开始选取测量数据；

式（5）变化为：

(6)

根据式（6）就能够快速解得有效扩散系数，由于有n个测量周期的数据，就能够解得n-1个有效扩散系数的值，将这n-1个有效扩散系数的值进行数据处理就能够得到平均值及标准差；

上述方法采用的快速测量氡在薄膜中有效扩散系数的装置包括测量室、测氡仪及泵；

所述的测量室包括一个两端带螺纹的圆柱形筒体及连接在圆柱形筒体两端的螺纹端盖，圆柱形筒体的筒壁上对称设有出气端接头及进气端接头，圆柱形筒体的内径为D1，螺纹端盖内设有环形沟槽，在环形沟槽内安装有环形密封垫，螺纹端盖盖板上的孔径为D2，其中，D1＝D2；

测量室上的出气端接头通过管道与测氡仪上的进气端连接，测氡仪上的出气端通过管道与泵的进气端连接，泵的出气端通过管道与测量室上的进气端接头连接。