快速测氡装置和方法制造方法及图纸

快速测氡装置和方法，涉及核辐射探测技术领域，快速测氡装置的测量室包括壳体以及闪烁晶体层，在壳体与闪烁晶体层之间铺设波长位移光纤，壳体的前端设有进气口，壳体的后端设有排气口，在测量室的内腔中设有一根导体制成的中轴，在中轴上施加大于1kv的负高压，从而使得

Rapid Radon Measuring Device and Method

Rapid radon measurement devices and methods involve the field of nuclear radiation detection technology. The measurement chamber of the rapid radon measurement device includes a shell and a scintillating crystal layer. Wavelength displacement optical fibers are laid between the shell and the scintillating crystal layer. The front end of the shell is provided with an air inlet, and the back end of the shell is provided with an exhaust port. A conductor is arranged in the inner cavity of the measurement chamber, and a middle axis larger than 1 kV is applied on the middle axis. Negative high pressure, so that

【技术实现步骤摘要】
快速测氡装置和方法
本专利技术涉及核辐射探测
，特别涉及一种快速测氡装置和方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，氡的测量方法和仪器也在不断的完善和提高。深入研究氡的测量原理以及测量方法可为氡监测和防护、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。近来氡的监测向新的领域和水平扩展，提出了一些新的方法并开发了相应的新仪器，但还是存在一些不足，有待完善和改进，特别是对一些变化氡浓度的测量(如氡析出率测量时)，需要能够快速响应氡浓度的变化。氡测量的最基本依据是由氡发生α、β、γ衰变时对辐射剂量贡献来确定。目前静电收集α能谱法能够较快地响应氡浓度的变化，其测量原理是通过静电收集氡衰变产生的第一代带正电的子体218Po衰变产生的α粒子来反推测量的氡浓度，作为一种传统的氡浓度测量方式，其测量速度仍有待进一步提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种测量速度较现有静电收集α能谱法更快的测氡装置。基于上述测氡装置，本专利技术还提供一种快速测氡方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下方案：快速测氡装置，其特征在于：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；所述测量室包括壳体以及位于壳体内侧的闪烁晶体层，在所述壳体与闪烁晶体层之间铺设波长位移光纤，所述壳体的前端设有进气口，所述壳体的后端设有排气口，所述进气口连接进气管路，所述排气口连接排气管路，所述进气管路上设有子体过滤器，在所述测量室的内腔中设有一根导体制成的中轴，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，在所述中轴上施加大于1kv的负高压，从而使得222Rn在测量室内腔中衰变产生的第一代带正电的子体218Po在静电场的作用下被吸附至中轴的外周面上，同时222Rn在测量室内腔中衰变产生的α粒子撞击闪烁晶体层产生闪光，所述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，所述闪烁晶体层覆盖壳体的整个内周面，所述中轴外周面距闪烁晶体层的距离大于8.5cm。进一步地，在所述测量室的内腔中还设有多个直径不等的筒状体，相对直径较大的筒状体套在相对直径较小的筒状体外部，所述中轴穿设在直径最小的筒状体内，所述筒状体与中轴同轴设置，在所述中轴与直径最小筒状体之间、相邻两个筒状体之间以及直径最大筒状体与壳体之间均形成环形收集腔，每个环形收集腔的进气端均与进气口相通，每个环形收集腔的排气端均与排气口相通；所述筒状体包括导体制成的本体以及覆盖本体整个内周面的闪烁晶体层，在所述本体与闪烁晶体层之间也铺设波长位移光纤，所有波长位移光纤的末端均连接至光电倍增管或者硅光电倍增器，在所有本体上均施加负高压，从而使得222Rn在所有环形收集腔内衰变产生的第一代带正电子体218Po在静电场的作用下被吸附本体及中轴的外周面上，同时222Rn在所有环形收集腔内衰变产生的α粒子撞击相应的闪烁晶体层产生闪光，通过对应的波长位移光纤收集闪烁晶体层产生的闪光，再经光电倍增管或者硅光电倍增器完成光电转换，然后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，所有环形收集腔的环宽均大于8.5cm。进一步地，在所有闪烁晶体层的背面均设有透明有机玻璃制成的圆筒形底片，所述圆筒形底片的外侧均设有圆筒形反光盖板，所述圆筒形底片均紧贴闪烁晶体层，所述圆筒形反光盖板对应紧贴住壳体和筒状体的本体的内周面，在所述圆筒形底片的外周面以及圆筒形反光盖板的内周面上设有光纤定位槽，所述波长位移光纤铺设在圆筒形底片与圆筒形反光盖板之间并被固定在光纤定位槽中。其中，所述中轴上施加的负高压值大于直径最小的本体上所施加的负高压值；在相邻的两个本体中，位于内侧的本体上施加的负高压值大于位于外侧的本体上所施加的负高压值。优选地，所述闪烁晶体层为掺银硫化锌层。作为本专利技术的另一方面，一种快速测氡方法，采用上述快速测氡装置检测氡浓度；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内腔中，根据电子学读出系统得出的α粒子计数并按以下方式计算氡浓度：CR＝KηVΔNR(T)(1)；CR为被测环境氡浓度，ΔNR表示氡衰变的α粒子总数，K为测氡刻度因子，η表示探测效率，V表示测量室体积；氡衰变产生的α粒子并不会全部被探测到，被探测到的α粒子数ΔNR(T0)′＝ηVΔNR(T0)，(1)式可化为：CR＝KΔNR(T)′(2)；结合上述式(1)和(2)便可根据电子学读出系统得出的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。与现有技术相比，本专利技术在测量原理和方法学上进行了改进，先通过子体过滤器过滤含氡空气中的氡子体，然后在测量室内通过静电场将氡衰变产生的带正电子体收集在中轴(以及本体)外周面上，使得仅有氡衰变产生的α粒子会打到闪烁晶体层上而被探测到，避免了子体衰变产生的α粒子对测量结果的影响，该测氡方法不会提高测量的本底计数，由于本专利技术是基于氡衰变产生的α粒子实现氡浓度的测量，其测量过程耗时更短，能够实现更快速的测量。此外，本专利技术通过在测量室内壁设置闪烁晶体层并在闪烁晶体层背面铺设波长位移光纤，这样一来就可以实现让探测表面铺满整个测量室的内壁，使得统计涨落小，探测灵敏度也会更高。附图说明图1为实施例1中测量室的整体结构示意图；图2为实施例2中测量室的整体结构示意图；图3为图1所示测量室的内部结构示意图；图4为图2所示测量室的内部结构示意图；图5为图3中A部位的局部放大图；图6为图4中A部位的局部放大图；图7为氡及其短寿命子体的衰变曲线图；图中：1——测量室2——闪烁晶体层3——波长位移光纤4——中轴5——圆筒形底片6——圆筒形反光盖板7——筒状体1a——壳体1b——进气口1c——排气口1d——环形收集腔7a——本体。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，本领域技术人员明白，本专利技术所述“快速测氡”是较传统的静电收集式测氡方式而言，由于本专利技术所涉测氡方式较传统静电收集式测氡过程耗时更短，能够实现氡浓度更快速的测量，故称“快速测氡”，“快速测氡”一词并不存在含义不清的问题，也不会导致本领域技术人员在理解上出现偏差。实施例1：一种快速测氡装置，包括测量室1、电子学读出系统以及光电倍增管或者硅光电倍增器(电子学读出系统、光电倍增管及硅光电倍增器为现有技术，其结构在附图中未示出)；测量室1的结构如图1、3、5所示，其包括壳体1a以及位于壳体1a内侧的闪烁晶体层2，在壳体1a与闪烁晶体层2之间铺设波长位移光纤3，壳体1a的前端设有进气口1b，壳体1a的后端设有排气口1c，进气口1b连接进气管路，排气口1c连接排气管路，进气管路上设有子体过滤器(进气管路、排气管路及子体过滤器为现有技术，其结构在附图中未示出)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.快速测氡装置，其特征在于：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；所述测量室包括壳体以及位于壳体内侧的闪烁晶体层，在所述壳体与闪烁晶体层之间铺设波长位移光纤，所述壳体的前端设有进气口，所述壳体的后端设有排气口，所述进气口连接进气管路，所述排气口连接排气管路，所述进气管路上设有子体过滤器，在所述测量室的内腔中设有一根导体制成的中轴，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，在所述中轴上施加大于1kv的负高压，从而使得

【技术特征摘要】
1.快速测氡装置，其特征在于：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；所述测量室包括壳体以及位于壳体内侧的闪烁晶体层，在所述壳体与闪烁晶体层之间铺设波长位移光纤，所述壳体的前端设有进气口，所述壳体的后端设有排气口，所述进气口连接进气管路，所述排气口连接排气管路，所述进气管路上设有子体过滤器，在所述测量室的内腔中设有一根导体制成的中轴，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，在所述中轴上施加大于1kv的负高压，从而使得222Rn在测量室内腔中衰变产生的第一代带正电的子体218Po在静电场的作用下被吸附至中轴的外周面上，同时222Rn在测量室内腔中衰变产生的α粒子撞击闪烁晶体层产生闪光，所述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。2.根据权利要求1所述的快速测氡装置，其特征在于：所述闪烁晶体层覆盖壳体的整个内周面，所述中轴外周面距闪烁晶体层的距离大于8.5cm。3.根据权利要求2所述的快速测氡装置，其特征在于：在所述测量室的内腔中还设有多个直径不等的筒状体，相对直径较大的筒状体套在相对直径较小的筒状体外部，所述中轴穿设在直径最小的筒状体内，所述筒状体与中轴同轴设置，在所述中轴与直径最小筒状体之间、相邻两个筒状体之间以及直径最大筒状体与壳体之间均形成环形收集腔，每个环形收集腔的进气端均与进气口相通，每个环形收集腔的排气端均与排气口相通；所述筒状体包括导体制成的本体以及覆盖本体整个内周面的闪烁晶体层，在所述本体与闪烁晶体层之间也铺设波长位移光纤，所有波长位移光纤的末端均连接至光电倍增管或者硅光电倍增器，在所有本体上均施加负高压，从而使得222Rn在所有环形收集腔内衰变产生的第一代带正电子体218Po在静电...

【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