[发明专利]一种氡子体板卡累积吸附式土壤氡快速测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量领域，具体涉及土壤氡快速测量装置，解决土壤氡测量现场工作效率和本底污染的工程问题，为土壤氡测量提供快速、方便、可靠的测量方案和技术手段。

背景技术

氡是示踪迹元素，土壤中氡气测量技术广泛应用在资源勘查、地质构造勘查、地面沉陷勘查及煤田地下自然区勘查等领域。氡是放射性核素，一旦被吸入人体，就会对人体肺部造成损坏并增加诱发肺癌的可能，是环境中对人体有害的主要污染物之一。

目前氡气测量技术按测量时间分可分为累积法测量和瞬时法测量，累积法测量是一段较长时间内氡的平均结果，因此测量稳定性好，测量信息量也通常比瞬时法测量信息量要大。而瞬时测氡一般用泵吸方式取样当前环境氡及其子体，进行实时测量。按取样方式分可分为氡及氡子体泵吸法取样、氡子体聚集取样、α径迹取样。泵吸法取样一般应用于瞬时测法测量中，在土壤测氡中取样值容易受土壤孔隙度、土壤含水率、壤中气源丰足程度等影响，存在较大取样不确定性。氡子体聚集取样一般应用在累积测量中，如α卡、α杯、α板卡、热释光等，取样信息量较大，取样的是一段时间内壤中氡的平均结果。因此相对泵吸取样来说取样更为具有代表性且不确定性相对较小等优势。

氡子体板卡累积吸附式土壤测氡属于累积取样测氡。氡子体累积吸附板卡为对氡子体具有良好吸附性能的聚酯塑料材料制成，当需对土壤氡子体进行吸附取样时候，将其置于土壤中。壤中氡其子体具有气溶胶性质且是带正电的，具有吸附到物体表面能力。氡子体吸附到物体表面的量是与氡浓度存在线性关联。根据放射性动态平衡理论，壤中氡及其子体达到放射性动态平衡时候，可以通过测量吸附到氡子体累积吸附板卡的壤中氡子体即可实现对壤中氡浓度的测量。

氡子体板卡累积吸附式土壤测氡，最大优点在于每个测量点是相互独立的，因此测量过程中，每个测量点之间不相互不影响，这相对于泵吸取样测氡而言，将大大提高土壤测氡的现场工作效率。

铀系、钍系以及锕系是自然界中广泛存在的天然放射性衰变系列。它们都有一个气态放射性核素，都为氡的同位素，分别为²²²Rn、²²⁰Rn和²¹⁹Rn，且都能逸散。因而它们的衰变子体可附着于物体表面，这些子体我们称之为放射性沉淀物。锕系总是与铀系共生的，但锕系中的母体核素²³⁵U量很少，一般情况下，它对测量的影响可不予考虑。

土壤中氡²²²Rn、²²⁰Rn的浓度相差不大，但研究铀系、钍系衰变链中氡及其子体α衰变产生的能量及半衰期特征可知，²²⁰Rn和其子体²¹⁶Po寿命非常短以致扩散距离非常短。因此，在取杯测量过程中，很难在α杯体上形成有效吸附，其对氡测量的影响可以忽略不计。在钍系衰变链中，虽然存在长寿子体²¹²Pb（半衰期为10.64h）、²¹²Bi（半衰期为60.6m），但由于其母体²²⁰Rn扩散距离短，加之短时间（数小时）埋置α杯，其在α杯体上吸附量将会很小，测量过程中也可以忽略不计。因此，在α杯土壤测量中，理论上只能测量到²²²Rn的子体，而不受钍子体污染影响。

由于ZnS(Ag)塑料闪烁体结构简单，不需避光也不需特殊工作气体，性能稳定且对α射线探测效率高等优势，采用ZnS(Ag)塑料闪烁体吸附到氡子体吸附板卡上的氡子体进行测试。吸附在氡子体吸附板卡上的氡子体衰变产生α射线射入ZnS(Ag)塑料闪烁体灵敏体积内，致使其发光，通过光导作用传输到光电转换装置上，理论上会形成一个脉冲信号，通过记录这个脉冲信号并进行分析处理，即可实现对壤氡的探测。

发明内容

本发明的目的在于通过氡子体累积吸附板卡完成土壤氡子体的静态累积吸附，然后通过表面α污染测试装置，完成板卡上的氡子体快速测量，从而实现土壤氡的快速测量目的。本发明所提供方法合理，理论基础充分，实现的技术方案成熟可行，能解决目前土壤测氡中工作效率、测量稳定性、测量可靠性等综合问题，是一种先进的土壤氡测量技术。