[发明专利]测量空气中水蒸气分子电离率的装置及方法

说明书

测量空气中水蒸气分子电离率的装置及方法，测量装置包括测量箱、氡室、泵及高压模块。测量箱为一个矩形的箱体，在箱体两个对应的侧壁上分别设有第一接头及第二接头，箱体的面板及底板均为导电金属板，在面板上设有圆形半导体探测器。测量箱的第一接头与氡室的第一接头连接，测量箱的第二接头与泵的一端连接，泵的另一端与氡室的第二接头连接，测量箱的面板与高压模块的负极连接，测量箱的底板与高压模块的正极连接。测量时，打开高压模块，在探测器与底板之间形成圆柱形的均匀静电场，带正电的Po‑218被收集到探测器表面，得到不同电压下对Po‑218的收集效率，拟合得到Po‑218与OH^‑的碰撞频率和与OH^‑的复合概率的值，再通过计算得到空气中水蒸气分子的电离率。

技术领域

本发明涉及到一种核辐射测量技术，特别是一种测量空气中氢氧根(OH^-)离子浓度的装置及方法。

背景技术

Po-218(RaA)是由氡衰变形成的，也具有放射性，吸入后对人体呼吸系统产生内照射。因此其物理、化学性质对于了解子体在室内空气中的行为非常重要。氡衰变后产生的Po-218被发现88％是带一个正电荷的离子。通常认为静电收集法测氡仪收集效率降低的主要原因是带正电的Po-218与空气中电离产生的OH^-离子结合变为电中性后无法被收集到探测器的表面，从而探测器无法检测到Po-218衰变产生的α粒子。因此，静电收集法测氡仪对带正电的Po-218的收集效率取决于带正电的Po-218离子与空气中OH^-的碰撞频率以及在碰撞过程中被复合的概率。空气中OH^-离子来源于空气中水蒸气分子的电离，因此测量空气中氢氧根(OH^-)离子浓度得到空气中水蒸气分子电离氢氧根(OH^-)离子浓度率是非常重要的。

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测量空气中水蒸气分子电离率的装置及方法。

本发明的技术方案是：测量空气中水蒸气分子电离率的装置，包括测量箱、氡室、泵、高压模块、第一调节阀及第二调节阀。

所述的测量箱为一个矩形的箱体，箱体内为测量腔，测量腔的长宽高分别为L₁、L₂、L₃，箱体四周侧壁为塑料材质，在箱体两个对应的侧壁上分别设有第一接头及第二接头，箱体的面板及底板均为导电金属板，在面板上设有半径为R的圆形半导体探测器。

测量箱的第一接头通过管道与第一调节阀的一端连接，第一调节阀的另一端通过管道与氡室的第一接头连接，测量箱的第二接头通过管道与第二调节阀的一端连接，第二调节阀的另一端通过管道与泵的一端连接，泵的另一端通过管道与氡室的第二接头连接，从而在测量箱的第一接头与第二接头之间形成一个气体回路。

测量箱的面板通过导线与高压模块的负极连接，测量箱的底板通过导线与高压模块的正极连接。在高压模块打开的状态下，测量箱测量腔内的面板与底板之间能形成均匀的平行电场。

测量时，圆形半导体探测器与测量仪表连接。

本发明进一步的技术方案是：采用测量空气中水蒸气分子电离率的装置测量空气中水蒸气分子电离率的方法，包括测量过程和计算过程，其具体操作过程如下：

A、测量过程：

恒温恒湿条件下，打开第一调节阀、第二调节阀和泵，氡室内的空气通过泵抽送进入测量箱的测量腔中，并将氡室中氡及其子体传送到测量腔中，经过一段时间混合均匀后，关闭调节阀第一调节阀、第二调节阀及泵，打开高压模块，在测量箱的测量腔内，面板与底板之间形成均匀的静电场，其中面板上半径为R的圆形半导体探测器与底板之间形成圆柱形的均匀静电场，带正电的Po-218在均匀静电场的作用下被收集到圆形半导体探测器的表面。