[发明专利]不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法和装置

说明书

不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法和装置，涉及核辐射探测技术领域，本发明常压下采用收集面积与深度比值更大的测量室进行静电收集；通过缩小测量室的深度来减少氡衰变产生的带正电的²¹⁸Po的收集时间并减少带正电的²¹⁸Po与带负电的OH^‑离子碰撞及复合的概率，以提高探测效率；通过增加测量室的直径并在测量室顶部整面设置闪烁晶体层来增加探测面积，同时在闪烁晶体层整个背面铺设波长位移光纤来收集闪烁晶体层受α粒子撞击产生的闪光，以提高探测灵敏度；从而实现探测效率不随环境湿度的变化而变化。与采用低气压静电测量的方式相比，本发明在常压下测量，对于测量室的密封性无特别的要求，测量室的设计和加工难度更低，更便于推广应用。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，特别涉及一种不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法和装置。

背景技术

氡的准确可靠测量是对氡任何研究和应用的基础。深入研究氡测量原理和方法可以为氡监测和防护、示踪应用等领域中的新方法与新技术研究提供理论基础和技术手段，具有重大的科学意义和实用价值。

近年来氡的监测向新的领域和水平扩展，出现了一些新的测量方法和仪器，这些方法和仪器都有其独特的优势，但是也有一些不足，有待完善和改进。例如，使用小的测量腔可以减少温、湿度对静电收集法测氡仪的探测效率的影响，但是该方法的测量腔体积远小于其他仪器的测量腔体积，导致该仪器的探测灵敏度较低，统计涨落较大。中国专利文献CN103116179A公开了一种不受环境温、湿度影响的静电收集法测量氡的方法及装置，其采用低气压静电测量腔的设计结构，低气压测量腔虽可以消除空气湿度对静电收集法测氡仪探测效率及灵敏度的影响，也不必在测量前利用干燥管干燥测量腔使得空气的湿度降到指定的阈值以下(该过程一般超过1个小时)，提高了测量效率，但由于其工作在低气压下，测量腔内空气样品在一个大气压下的实际体积减少了，必然使得测氡仪的灵敏度下降。若通过增加测量腔的体积来减少或弥补该效应的影响，则需要进一步降低测量腔的气压才能消除湿度对对静电收集法测氡仪探测效率及灵敏度的影响，由于工作在低气压下，对于测氡腔的密封性要求较高，增加了测量腔的设计和加工难度，提高了装置价格，不利于该方法的推广和应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不受湿度影响的静电收集式测氡方法，该测氡方法相比现有的测氡方法具有更高的测量效率且灵敏度较高。基于上述测氡方法，本发明还提供一种静电收集式测氡装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下方案：不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，常压下采用收集面积与深度比值更大的测量室进行静电收集，并在该测量室施加大于1kv的负高压；通过缩小测量室的深度来减少氡衰变产生的带正电的²¹⁸Po的收集时间并减少带正电的²¹⁸Po与带负电的OH^-离子碰撞及复合的概率，以提高探测效率；通过增加测量室的直径并在测量室顶部整面设置闪烁晶体层来增加探测面积，同时在闪烁晶体层整个背面铺设波长位移光纤来收集闪烁晶体层受α粒子撞击产生的闪光，以提高探测灵敏度；从而实现在静电收集式测氡过程中，探测效率不随环境湿度的变化而变化。

其中，前面所采用的测量室容积不小于0.5L、深度不大于5cm。

进一步地，是通过取样泵使含氡空气以一定的流率经子体过滤器后进入测量室，²²²Rn衰变产生的第一代子体²¹⁸Po带正电荷并在静电场的作用下吸附到闪烁晶体层上，当其子体进一步衰变时，产生的α粒子撞击闪烁晶体层产生闪光，通过设置在闪烁晶体层背面的波长位移光纤收集闪烁晶体层产生的闪光，通过光电倍增管或硅光电倍增器完成光电转换，再由电子学读出系统完成粒子能量甄别并计数，得到α粒子计数，最后根据α粒子计数与氡浓度的关系确定氡浓度。

其中，所述闪烁晶体层为掺银硫化锌层。

优选地，所采用的测量室容积为1-2L、深度为3.5-4.5cm。