一种大气中氡气浓度检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大气中氡气浓度检测系统及方法，系统包括：探测装置，用于采集环境中的氡子体产生的γ光子，并确定其能量分布；数据处理装置，用于对γ光子的能量分布进行解析，测量氡子体衰变产生的γ射线，进而反演计算出大气中的氡气浓度。本发明专利技术解决大气氡浓度测量时灵敏度和检出限不足的技术问题，通过氡子体伽马能谱测量就分析实现了大气氡的实时在线测量。本发明专利技术中的探测装置，采用铅体屏蔽来自地面的放射性，保证对大气氡测量的准确性。本方法非直接测量氡气衰变产生的α射线，而是根据其子体衰变更容易测量的γ射线，进行计算反演，提高了氡气浓度的检查效率。提高了氡气浓度的检查效率。提高了氡气浓度的检查效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大气中氡气浓度检测系统及方法


[0001]本专利技术属于气体检测
，具体涉及一种大气中氡气浓度检测系统及方法。

技术介绍

[0002]氡及其短寿衰变子体。是天然放射性系列中铀系、针系的成员，是人类受天然辐射主要的来源之一，每年约1.3mSv，占天然辐射的54％，其中室内氡的贡献约为1mSv。
[0003]国际癌症研究机构己经确认，氡及其子体对人体有致癌作用。流行病学研究表明氡及其子体的吸入是矿工肺癌发病的主要原因，以及氡和它的衰变子体能停留在肺细胞组织内，在其衰变过程中辐射出α粒子，破坏细胞核中的DNA分子，从而导致癌症的发生。
[0004]在21世纪的今天，各种建筑材料和消费品大量涌入室内，使室内氡污染的来源和种类不断增加，人们的身体健康正受到日益严重的威胁，对此，我国政府对氡的研究及防治给予了高度重视。
[0005]我国政府非常重视氡的危害和防治，根据我国GB50325
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2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》中规定，民用建筑工程室内环境中氡浓度不得高于150Bq/m3，现行国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378
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2019)中第4.1.1条控制项规定：“建筑场地内应无含氡土壤的危害”。
[0006]同样，随着经济的发展和居民生活水平的提高，对空气中氡水平的监测、建筑物内部和居民住房内部的氡污染调查及环境保护都提上了议事日程。因此，需要对大气氡的浓度进行实时在线监测，以保证人们生活的安全和社会稳定。
[0007]对氡及其子体的测量分为总量测量和能谱测量，按测量对象可以分为氡气测量、氡子体测量、氡加子体测量，基于此，国内外开发了各种类型的测量仪器，如FT
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648型测氡仪、RAD7型测氡仪、FD
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3017型测氡仪等。
[0008]FT
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648双滤膜型测氡仪是目前国内唯一无须刻度而能直接进行氡浓度及氡子体测量的仪器。仪器采用双滤膜测氡浓度原理，即时获得测量结果，测量结果不受氡及其子体之间放射性平衡程度的影响，它适用于环境氡浓度的调查研究、室内氡浓度测量、事故监测、放射医学、地震监测、气象研究以及国防工程核设施的环境监测等领域。
[0009]RAD7是一款可对氡气进行全面测量的多功能通用仪器，能在多种模式下工作以完成不同测试目的，如矿井、各种弃置场所、实验室和厂矿等。仪器设计精良，操作简单。
[0010]α能谱测氡仪是采用高分辨率半导体α射线探测器，以微控制器为核心的新一代智能辐射防护检测仪表。该仪器能满足国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和国家标准《室内空气质量标准》中对室内空气氡和工程地点土壤以及水中氡测定的要求。可供民用建筑工程和室内辐射环境氡水平监测及污染控制，民用建筑工程地点土壤中氡浓度调查和评价也可用于矿产资源勘查、工程地质勘探、核工业有关部门环境氡浓度监测、地震及地质灾害预报监测、在地质调查中确定地质构造、水质评价等工作中的氡浓度辐射检测等。
[0011]虽然现在有大量的测量仪器出现，但由于各仪器在性能上不同程度地存在着一定的缺点如测量灵敏度和检出限等。在快速、大量、正确、连续的测量要求下，过去长期使用的
仪器和测量技术都不能完全满足。
[0012]传统方法采用直接测量Rn衰变产生的α粒子，由于α粒子在空气中穿透力较弱，在相同厚度空气中的衰减情况相较于γ射线更弱，使得测量α粒子所需要的装置结构、测量条件相对更复杂，测量精度也相较于γ射线更低。

技术实现思路

[0013]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的大气中氡气浓度检测系统及方法解决了现有的氡气浓度测量时，灵敏度和检出限不足的问题。
[0014]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种大气中氡气浓度检测系统，包括：
[0015]探测装置，用于采集环境中的氡子体产生的γ光子，并确定其能量分布；
[0016]数据处理装置，用于对γ光子的能量分布进行解析，测量氡子体衰变产生的γ射线，进而反演计算出大气中的氡气浓度。
[0017]进一步地，所述探测装置包括铅室、闪烁体、光电倍增管和电子学电路；
[0018]所述铅室为上端开放的倒三角结构，所述闪烁体、光电倍增管和电子学电路从上至下依次排列，且设置于所述铅室内部；
[0019]所述闪烁体、光电倍增管和电子学电路依次连接，所述电子学电路还与所述数据处理装置连接。
[0020]进一步地，所述铅室用于对地面伽马射线进行屏蔽；
[0021]所述闪烁体用于采集环境中的γ光子，并将光信号传输至光电倍增管中；
[0022]所述光电倍增管用于将光信号转换为电信号，并传输至电子学电路中；
[0023]所述电子学电路用于将接收的电信号进行放大及幅度分析，获得γ光子的能量分布，并将其传输至数据处理装置。
[0024]进一步地，所述铅室的铅壁厚度为8cm；
[0025]所述闪烁体为至少1L的闪烁体晶体。
[0026]一种大气中氡气浓度检测系统的氡气浓度检测方法，包括以下步骤：
[0027]S1、通过探测装置采集氡子体产生的γ光子，确定其能量分布并将其传输至数据处理装置；
[0028]S2、基于能量分布，在数据处理装置采用氡子体伽马能谱分析方法测量氡子体衰变产生的γ射线；
[0029]S3、通过测量的γ射线，反演计算出大气中的氡气浓度。
[0030]进一步地，所述氡气浓度检测方法中，将氡的同位素
222
Rn的测量结果表征为大气中的氡气浓度。
[0031]进一步地，所述步骤S2中，当测量获得的γ射线的计数值为N0时，单位时间、单位体积的伽马计数N
tv
为：
[0032][0033]式中，T为测量时间，V为测量的气体体积。
[0034]进一步地，所述步骤S3具体为：
[0035]S31、根据伽马计数N
tv
，确定γ射线的来源
214
Bi的浓度A
Bi
：
[0036][0037]式中，ε为探测效率，p
γ
为
214
Bi发出γ射线的几率；
[0038]S32、按照
222
Rn的衰变链，反演计算出大气中的氡气浓度A
Ra
：
[0039][0040]式中，为
214
Pb通过β衰变发射出
214
Bi的几率，为
218
Po通过α衰变发射出
214
Pb的几率；为
222
Ra通过α衰变发射出
218
Po的几率。
[0041]进一步地，探测效率ε通过蒙特卡洛模拟和物理实验确定。
[0042]本专利技术的有益效果为：
[0043](1)本专利技术解决大气氡浓度测量时灵敏度和检出限不足的技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大气中氡气浓度检测系统，其特征在于，包括：探测装置，用于采集环境中的氡子体产生的γ光子，并确定其能量分布；数据处理装置，用于对γ光子的能量分布进行解析，测量氡子体衰变产生的γ射线，进而反演计算出大气中的氡气浓度。2.根据权利要求1所述的大气中氡气浓度检测系统，其特征在于，所述探测装置包括铅室、闪烁体、光电倍增管和电子学电路；所述铅室为上端开放的倒三角结构，所述闪烁体、光电倍增管和电子学电路从上至下依次排列，且设置于所述铅室内部；所述闪烁体、光电倍增管和电子学电路依次连接，所述电子学电路还与所述数据处理装置连接。3.根据权利要求2所述的大气中氡气浓度检测系统，其特征在于，所述铅室用于对地面伽马射线进行屏蔽；所述闪烁体用于采集环境中的γ光子，并将光信号传输至光电倍增管中；所述光电倍增管用于将光信号转换为电信号，并传输至电子学电路中；所述电子学电路用于将接收的电信号进行放大及幅度分析，获得γ光子的能量分布，并将其传输至数据处理装置。4.根据权利要求1所述的大气中氡气浓度检测系统，其特征在于，所述铅室的铅壁厚度为8cm；所述闪烁体为至少1L的闪烁体晶体。5.基于权利要求1
‑
4任一所述的大气中氡气浓度检测系统的氡气浓度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过探测装置采集氡子体产生的γ光子，确定其能量分布并将其传输至数据处理装置；S2、基于能量分布，在数据处理装置采用氡子体伽马能谱分析方法测量氡子体衰变产生的γ射线；S3、通过测量的γ射线，反...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓志鹏，葛良权，郭生良，唐传丰，向叶舟，孙坤，熊茂淋，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：