测氡用光纤传感器制造技术

一种测氡用光纤传感器，包括光纤荧光探头、传输光纤、能谱仪及数据处理存储设备四部分组成，其特征在于所述的光纤荧光探头（１）通过传输光纤（２）与能谱仪（３）连通，能谱仪（３）与数据处理存储设备（４）连通。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
测氡用光纤传感器(一)所属领域本技术涉及放射性气体测量、地震预报、环境保护、矿产勘察等领域，具体说是一种测氡用光纤传感器。(二)
技术介绍
氡是由镭衰变生成的惰性放射性气体。由于其特殊的化学特性，现已成为我国地震水文地球化学最主要的观测项目，并在地震预报中具有举足轻重的作用。氡在活断层监测和矿产勘察中也有广泛的应用。另外，随着研究的深入发现，氡对人体健康具有强烈的危害。因此，氡的测量方法及技术一直科学家所重视。氡的测量方法无一另外地利用被取样下来的氡及其子体的辐射特性来实现测量的。目前，测氡方法主要有以下几种：1空腔取样的测量方法：空腔取样的空腔通常是闪烁室或电离室。闪烁室法是在取样空腔内壁涂上对a辐射能产生激发发光的物质(如ZnS)，取样在空腔内的氡及其子体衰变发出的a粒子轰击这种发光物质从而产生光子，这些光子通过光电倍增管的放大并以电脉冲数被记录下来，就相当于把氡及其子体发射的a粒子记录下来。如果单位时间内产生的电脉冲数与氡浓度成正比，则氡浓度与脉冲数之间将有如下关系：cRn=ks(n0-nb)V=ksnV---(1)]]>式中，CRn为空气中的氡浓度；V为空气取样体积；n0为记数率；nb为仪器的本底记数率；ks为一刻度常数。因此可用已知浓度的氡气来标定闪烁室，来确定其刻度常数，从而进行氡气的测量。电离室是一种圆柱形的或球形的或其它形状的金属空腔。中央装有一-->个与室壁绝缘的中央电极，在中央电极与室壁之间需要加上一定的电压。由于氡及其子体发射的a粒子对空气具有一定的电离作用，使空气产生正负离子，这样正离子向负电极上运动并积累在负电极上，从而在电离室两个电极之间形成电离电流。测出这种电离电流或电极上积累的电荷量，就可以与氡浓度联系起来。空腔取样测量方法的主要缺点是：1)人工取样，无法实现在线自动测量；2)样品是在地表或近地表获得的，观测资料明显受到气象、环境等因素的干扰；3)测量周期长，通常需要静置空腔1小时以上，待氡及其子体反应平衡以后才能进行测量。测量完成以后，必须用空气多次清洗空腔，以消除长寿命氡子体对空腔本底的影响；4)需要较大体积的样品；5)要进行繁琐的仪器标定环节。2双滤膜取样的测量方法双滤膜取样法是用两张过滤膜，两滤膜之间有一定的衰变容器。用抽气泵抽气时，含氡空气首先经过容器进口处的第一张滤膜去除掉氡子体，只含有氡气的空气进入衰变容器，在其出口中的第二张滤膜将衰变出的RaA被收集在第二张滤膜上，通过测量第二张滤膜上的RaA的a活度来推算出空气中的氡浓度。双滤膜取样虽然大大缩短了氡测量的周期，但其测量精度不够高，另外还需要大体积的样品。在壤中气测量时往往会破坏地下气体的平衡状态，测量的准确性很难得到保证。另外，还有一些氡的的测量方法，如活性碳吸附取样测量方法、被动式取样测量方法等。这些方法都有其不足之处。-->为解决以上问题，尤其随着地震前兆数字化观测的需要，国内外已出现不少不同类型的自动测氡仪，这些设备体积庞大、维修困难、辅助设备众多，因此也未广泛得以推广。数字化测氡中探头部分和人工取样测氡一样采用了闪烁计数法，其原理都是氡原子在闪烁室中发生衰变，然后利用衰变过程中产生的a粒子轰击硫化锌闪烁体后发出荧光的强度来确定氡的含量。氡的数字化观测测，其优点诸如大大降低了工作量及人为误差、提供了丰富的数据观测资料等都是显而易见的。但氡的数字化遥测已暴露和潜在着以下问题：1)氡测量不稳定，受流量、气温等因素的干扰现象较为严重，受这些因素的影响，氡测值可能出现一定的变化形态，这种变化中既有随机因素的干扰又有非随机因素的影响，因此严重影响测量的准确性；2)出现了一些新的影响因素，如探测仪器长期在地下流体的作用下，难免会产生水垢沉淀物或发生生物化学污染，降低了探测仪器的灵敏度等；3)仪器的标定等面临着新的难题；4)仪器体积庞大，要求另外一些配套设施和设备(如要新建观测室、解决野外电力资源等问题)；5)闪烁室老化严重。闪烁室需要较为干燥的观测环境，目前数字化测氡中采用了所谓的流通方式，即含氡的气体源源不断地从闪烁室中流过，采集器定时采集数据，在这个过程中，大量的水蒸气的通过势必会严重影响闪烁室的寿命。总之，传统的测量方法存在着诸多的不足，氡的数字化遥测虽然有一定的先进性，但确实也存在不少的问题。(三)
技术实现思路
本技术的目的是提供一种体积小、重量轻，能将传感器直接放在气体样品中，用光纤进行远距离信号传输，实现氡的在线、快速和准确遥测，-->及测后无需用空气冲洗闪烁室的一种测氡用光纤传感器。实现本技术目的的技术方案为：一种测氡用光纤传感器，包括光纤荧光探头、传输光纤、能谱仪及数据处理存储设备四部分组成，所述的光纤荧光探头通过传输光纤与能谱仪连通，能谱仪与数据处理存储设备连通。光纤荧光探头的上端设一光学耦合器件，光学耦合器件上接有出射光纤，探头中部设有光纤线圈，探头内壁涂有荧光物质，探头外壁包裹有聚合物膜。所述的光纤荧光探头也可以是底部设一反射镜，上端设一光学耦合器件，光学耦合器件上接有出射光纤，探头中部为空腔，探头内壁涂有荧光物质，外壁包裹有聚合物膜。本技术具有以下优点：1)利用能谱分离技术，因此可以消除子体对氡测量影响，作到快速测量；2)利用光信号来传递被测量信息，因此具有较高的抗电磁干扰能力；3)体积小(如10cm×10mm)，因此可以将传感器放在较小的空隙内；4)用光纤传输测量信号，尺寸小、重量轻、灵敏度高和被测量范围广；5)光纤的应用使远距离测量和地下测量成为可能，信号利用目前新型号的光纤进行长途传输(长达几十公里)而无须任何中继放大，因此测试仪器和泉点可以保持相当的距离，这一点在实际应用中重要的意义。如①地下壤中氡气测量：传统的测量方法使用特制的取样器，将气样取回实验室进行分析。该方法缺点甚多，一是取样深度较浅，样品易受地表环境因素的影响，实现深部取样较为困难；二是实验室分析易受环境和气象因素的影响，气氡测值的时间序列资料可能含有较多的非地震异常信息。若采用新型测氡用光纤传感器，我们可以将传感器沿钻机钻孔直接置于地下深部，这样无疑就解-->决了以上问题。②.远距离遥测而无须要新建观测室、无须要解决野外电力资源等问题，比如我们可以将光纤传感器的信号利用将光纤传到距离较远、观测条件较好的地方，而无须将仪器放在泉点周围，这样可以节省大量资金，也便于仪器检修。6)光纤耐辐射、耐高温，因此完全可以用于高温气氡的测定等；7)光纤电绝缘，消除了与地面隔离的问题，安全可靠；8)多个测项可以复用同一条光纤，如可将CO2、CH4等的被测量信号用同一条光纤传到远处的台站；9)光纤传感器性质稳定，不与水气、酸碱等反应，因此仪器一旦标定，使用寿命将很长；(四)附图说明图1为本技术结构示意图图2为本技术探头结构示意图图3为本技术另一种探头的结构示意图(五)具体实施方式本技术利用荧光技术来实现测量。氡通过自然扩散作用进入光纤荧光探头1，光纤荧光探头1将氡及其子体发出a离子的能量转化为光能，利用光纤将荧光传输至能谱仪3，能谱仪3可直接测量出氡及其子体RaA的浓度，从而实现氡测量。光纤荧光探头1的主要作用是完成将a离子的能量转化为光能。其中的聚合物膜9允许气体可以自由进入，但它可以阻止直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种测氡用光纤传感器，包括光纤荧光探头、传输光纤、能谱仪及数据处理存储设备四部分组成，其特征在于所述的光纤荧光探头(1)通过传输光纤(2)与能谱仪(3)连通，能谱仪(3)与数据处理存储设备(4)连通。2、根据权利要求1所述的一种测氡用光纤传感器，其特征在于所述的光纤荧光探头(1)的上端设一光学耦合器件(6)，光学耦合器件(6)上接有出射光纤(5)，探头(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘树新，刘耀炜，高安泰，施锦，曹玲玲，
申请(专利权)人：中国地震局兰州地震研究所，
类型：实用新型
国别省市：