[发明专利]测量氡析出率的方法

权利要求书

1.一种测量氡析出率的方法，它包括测量过程和计算过程，

一、测量过程：

将集氡罩扣在待测介质表面上，或将介质装入集氡罩收集室内，由于介 质内的氡原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入集氡罩收集室，导致集氡 罩收集室内氡浓度变化，泵一直以恒定流速将集氡罩收集室内的氡通过干燥 管和滤膜滤出子体后泵入测量室，流速0.5-2升/分钟，使得测量室的氡浓度 与集氡罩收集室内的氡浓度平衡；

测量室内有一半导体探测器，半导体探测器与二次仪表连接，探测钋218 衰变放出的α粒子计数，在测量室底及壁与半导体探测器之间加以50-100 伏/厘米的电场，使得氡衰变后产生的带正电的钋218在电场作用下高速吸附 到半导体探测器面上，提高探测效率；

测量得到的氡浓度是测量时间内的平均浓度，具体对应哪个时间点难以 确定，采用短时间间隔测量，即1-5分钟测量一次，则近似认为测量得到的 氡浓度对应测量时间的中间，从而减小测量时间较长导致的氡浓度对应的时 间不确定性，这样短时间间隔造成统计涨落较大，能通过增加测量点来弥补， 并没有增加总的测量时间；

仅仅测量钋218衰变放出的α粒子计数来反推氡浓度，可以完全排除钍 射气的干扰，等时间间隔测量得到一组氡浓度数据，考虑泄漏和反扩散影响， 同时对氡与其衰变子体钋218进行非平衡修正，就能得到较准确的介质表面 氡析出率；

二、计算过程：

将集氡罩扣在待测介质表面上，这时集氡罩内氡浓度变化用式(1)描述：

dCdt=JSV-λC-RC---(1)]]>

为单位时间析出到集氡罩中的氡引起氡浓度的变化，J为被测介质表面 氡析出率，S为集氡罩的底面积，V为集氡罩空间体积，λC为集氡罩内氡的衰 变引起的氡浓度变化，RC为集氡罩内氡的泄漏和反扩散引起的氡浓度变化， λ＝2.1×10^-6s^-1为氡的衰变常数，C为集氡罩内积累t时刻的氡浓度，R为氡的 泄漏和反扩散率，t为集氡的时间；

令λ_e＝λ+R；令环境氡浓度为C₀，即t＝0时，集氡罩内氡的浓度为C₀，式 (1)的解为：

C(t)=JSλeV(1-e-λet)+C0e-λet]]>

(2)

≈JSλeV(1-e-λet)]]>

其特征是：由于在快速测量氡浓度过程中，氡浓度一直在上升，氡与其 衰变子体钋218不可能达到平衡，通过测量钋218衰变放出的α粒子计数来 反推氡的浓度，得到的氡的浓度偏低；

采用以下方法修正：

氡在进入测量仪器的测量室时其子体已被滤膜滤除，在测量室中的氡衰 变描述为：

dCdt=-λC---(3)]]>

dCPodt=λPoC-λPoCPo---(4)]]>

C_Po(0)＝0

C_Po表示钋218浓度；λ_Po是钋218衰变常数，等于0.0037s^-1；

氡的半衰期为3.8235d；钋218的半衰期为3.10min，认为测量期间氡浓 度不变，式(4)的解为：

CPo(t)=C(1-e-λPot)---(5)]]>

时间长于20min，钋218与氡平衡，式(5)简化为：

C_Po(t)＝C    (6)

氡浓度的测量原理来自式(6)，利用式(2)、(4)就得到测量仪器中钋218 衰变规律：

dCPodt=JSλPoλeV(1-e-λet)-λPoCPo---(7)]]>

解得：

CPo(t)=JSλeV(λe-λee-λPot-λPo+λPoe-λet)λe-λPo---(8)]]>

比较式(8)、(6)得到测量仪器实际测量得到的氡浓度值为：

C1(t)=JSλeV(λe-λee-λPot-λPo+λPoe-λet)λe-λPo---(9)]]>

=JSλeV(1-λee-λPot-λPoe-λetλe-λPo)]]>

式(9)就是修正后的利用静电收集法快速测量氡析出率的理论模型，根 据式(9)非线性拟合得到氡析出率。

2.根据权利要求1所述的一种测量氡析出率的方法，其特征是：在密封 较好时λ_e＜λ_Po，t＞20分钟时，小于0.012，在此条件下，式(9)简化为：

C1(t)=JSλeV(1+λPoe-λetλe-λPo)---(10)]]>

根据式(10)，利用20分钟以后的测量数据非线性拟合得到氡析出率。