不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法和装置制造方法及图纸

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，本发明专利技术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

High Detection Efficiency Electrostatic Collection Radon Measurement Method and Device Not Affected by Humidity

The high detection efficiency electrostatic collecting radon measuring method and device, which is not affected by humidity, relates to the field of nuclear radiation detection technology. The present invention adopts a measuring chamber with a larger ratio of collecting area to depth to collect static electricity under atmospheric pressure, and reduces the positive charged radon decay by reducing the depth of the measuring chamber.

【技术实现步骤摘要】
不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法和装置
本专利技术涉及核辐射探测
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术还提供一种静电收集式测氡装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下方案：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。基于与上述测氡方法同样的技术构思，本专利技术还提供一种不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡装置，其包括：测量室、电子学读出系统以及光电倍增管或者硅光电倍增器，在所述测量室施加大于1kv的负高压，所述测量室的容积不小于0.5L、深度不大于5cm，所述测量室顶部整面设置闪烁晶体层，所述闪烁晶体层的背面铺设波长位移光纤，所述波长位移光纤的末端连接至光电倍增管或者硅光电倍增器，所述光电倍增管或者硅光电倍增器连接电子学读出系统，所述测量室设有进气口和排气口，所述进气口连接进气管路，所述进气管路上设有取样泵和子体过滤器；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，通过光电倍增管或者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，所述闪烁晶体层的背面设有透明有机玻璃制成的底片，所述底片的外侧设有反光盖板，所述底片紧贴闪烁晶体层，在所述底片的上表面以及反光盖板的下表面上设有光纤定位槽，所述波长位移光纤铺设在底片与反光盖板之间并被固定在光纤定位槽中。优选地，所述测量室容积为1-2L、深度为3.5-4.5cm。进一步地，所述闪烁晶体层为掺银硫化锌层。本专利技术的工作原理如下：取样泵使含氡空气以一定的流率(如Q＝3L.min-1)经高效过滤器后进入测量室，222Rn衰变产生的第一代子体218Po带正电荷在静电场的作用下吸附到测量室顶部的闪烁晶体层表面，当其子体进一步衰变时，产生的高能α粒子撞击闪烁晶体层形成闪光，闪烁晶体层背面的波长位移光纤收集这些闪光并传输至光电倍增管或者硅光电倍增器中进行光电转换，产生相应强度的电信号，再对该电信号进行甄别便可得出α粒子计数，最后根据α粒子计数与氡浓度的关系(即刻度因子)确定氡浓度。测氡仪222Rn浓度原理公式为：为被测环境氡浓度，ΔNP表示氡衰变的第一代子体218Po进一步衰变时产生的6.00MeV的α粒子总数，K为测氡刻度因子，(1)式中的η表示探测效率，V表示测量室体积。氡衰变的第一代子体218Po进一步衰变时产生的6.00MeV的α粒子并不会全部被探测到，探测到的218Po衰变产生的α粒子数ΔNP(T0)′＝ηVΔNP(T0)，(1)式可化为：通过上述式(1)和(2)便可根据探测到的α粒子计数计算出被测环境氡浓度。本专利技术基于α能谱法和静电收集法测氡，闪烁晶体层的发光时间短、发光效率高、对于重带电粒子的探测效率几乎为100％，对γ射线极不灵敏，因此可以用来测量α粒子。本专利技术采用直径与深度比值更大的测量室进行静电收集，本专利技术增大了传统测量室的直径、缩小了传统测量室的深度并在测量室顶部整面设置了闪烁晶体层(在闪烁晶体层背面铺设了用于收集闪光的波长位移光纤)，通过增大测量室直径、缩小测量室深度的手段可以减少氡衰变产生的带正电的218Po的收集时间并减少收集过程中带正电的218Po与带负电的OH-离子碰撞及复合的概率，大大提高了探测效率，通过在测量室顶部整面设置闪烁晶体层并在闪烁晶体层背面铺设波长位移光纤的手段大大增加了探测面积，使得统计涨落小，探测灵敏度更高。与采用低气压静电测量的方式相比，本专利技术的测量过程在常压下进行，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。附图说明图1为测氡室的整体结构示意图；图2为测氡室顶部设置的闪烁晶体层与波长位移光纤的整体结构示意图；图3为图2的分解结构示意图；图中：1——测量室2——取样泵3——子体过滤器4——光电倍增管5——波长位移光纤6——闪烁晶体层7——底片8——反光盖板1a——进气口1b——排气口。具体实施方式为了便于本领域技术人员更好地理解本专利技术相对于现有技术的改进之处，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。需要提前说明的是，本专利技术所述“高探测效率”是较传统的静电收集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，其特征在于：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

【技术特征摘要】
1.不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，其特征在于：所采用的测量室容积不小于0.5L、深度不大于5cm。3.根据权利要求1所述的不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，其特征在于：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。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，其特征在于：所述闪烁晶体层为掺银硫化锌层。5.根据权利要求2所述的不受湿度影响的高探测效率静电收集式测氡方法，其特征在于：所采用的测量室容积为1-2L、深度为3.5-4.5cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志强，陈纪友，王文静，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43