[发明专利]测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法

权利要求书

1.测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法，其特征是：采用测量氡在薄膜材料中有效扩散系数的装置来测量氡在薄膜中有效扩散系数，它包括测量过程和计算过程；

一、测量过程：

A、将需要测量的薄膜切割成直径与圆柱形筒体端口外径相同的圆形薄膜片，将两片薄膜片分别贴在圆柱形筒体的两端，并用螺纹端盖压紧密封，其中，薄膜片暴露在空气中的表面为外表面，处在圆柱形筒体内的表面为内表面；

B、启动泵，在泵的作用下，将测量室内的气体与测氡仪测量腔内气体混合均匀；

C、将测量室放入标准氡室内，通过测氡仪测量测量室内氡浓度的变化趋势；

二、计算过程：

由于泵的流率较大，测氡仪测量腔内的氡浓度与测量室内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，其初始氡浓度近似为0；

氡在薄膜片中的一维扩散方程为：

(1)

式(1)中，D_e是氡在薄膜片中有效扩散系数，λ是氡的衰变常数，C（z,t）是不同时间点薄膜内离外表面不同垂直距离点的氡浓度，t是时间，z是薄膜片中的任一点到薄膜片外表面的垂直位置；

扩散稳定后，根据菲克定律有：

（2）

式(2)中，J为薄膜片内表面的氡析出率；

测氡仪2测量腔内的氡浓度C₁（t）为：

(3)

式(3)中，S为测量室腔体内的圆面积；V为测量室腔体内体积、气流管道体积及测氡仪测量腔体积之和；n为薄膜片的数量，式(3)中，n=2；

当测量室内的氡浓度趋于恒定值时，即，氡析出率就能够由式（3）变化得到：

(4)

由于薄膜片的厚度d非常小，能对薄膜片中的氡浓度垂直分布做线性近似；

将式（4）代入式（2）得：

(5)

式(5)中，C是标准氡室的氡浓度；

式（5）能变化为：

（6）

由式（6）就能够得到有效扩散系数；

上述方法采用的测量氡在薄膜材料中有效扩散系数的装置包括测量室、测氡仪、泵及环形密封垫；

所述的测量室包括一个两端带螺纹的圆柱形筒体及连接在圆柱形筒体两端的螺纹端盖，圆柱形筒体的筒壁上对称设有出气端接头及进气端接头，圆柱形筒体的内径为D1，螺纹端盖内设有环形沟槽，在环形沟槽内安装有环形密封垫，螺纹端盖盖板上的孔径为D2，其中，D1＝D2；

测量室上的出气端接头通过管道与测氡仪上的进气端连接，测氡仪上的出气端通过管道与泵的进气端连接，泵的出气端通过管道与测量室上的进气端接头连接。

2.测量氡在薄膜中有效扩散系数的方法，其特征是：采用测量氡在薄膜材料中有效扩散系数的装置通过复数块薄膜来测量氡在薄膜中有效扩散系数，它包括测量过程和计算过程；

一、测量过程：

A、将需要测量的薄膜切割成直径与圆柱形筒体端口外径相同的圆形薄膜片，将薄膜片分别贴在圆柱形筒体的两端及复数个圆柱形测量腔的端口，并都用螺纹端盖压紧密封，其中，薄膜片暴露在空气中的表面为外表面，在圆柱形筒体及腔体内的表面为内表面；

B、启动泵，在泵的作用下，将测量室内的气体与测氡仪测量腔内气体混合均匀；

C、将测量室放入标准氡室内，通过测氡仪测量测量室内氡浓度的变化趋势；

二、计算过程：

测氡仪内的氡浓度C₁（t）为：

(7)

式(7)中，S为测量室腔体内的圆面积；V为测量室腔体内体积、气流管道体积及测氡仪测量腔体积之和，n为薄膜片的数量；

当测量室内的氡浓度趋于恒定值时，即，氡析出率就能够由式（3）变化得到：

(8)

由于薄膜片的厚度d非常小，能对薄膜片中的氡浓度垂直分布做线性近似；

将式（8）代入式（2）得：

(9)

式(9)中，C是标准氡室的氡浓度；

式（9）能变化为：

（10）

由式（10）就能够得到有效扩散系数；

上述方法采用的测量氡在薄膜材料中有效扩散系数的装置包括测量室、测氡仪、泵及环形密封垫；

所述的测量室包括一个两端带螺纹的圆柱形筒体及连接在圆柱形筒体两端的螺纹端盖，圆柱形筒体的筒壁上对称设有出气端接头及进气端接头，圆柱形筒体的内径为D1，螺纹端盖内设有环形沟槽，在环形沟槽内安装有环形密封垫，螺纹端盖盖板上的孔径为D2，其中，D1＝D2；

在圆柱形筒体的筒壁上，还设有复数个圆柱形测量腔，圆柱形测量腔与圆柱形筒体的内腔相通，圆柱形测量腔腔体的内径与圆柱形筒体的腔体内径一样，其端头结构及与端头连接的螺纹端盖的结构与圆柱形筒体的端头结构及与圆柱形筒体连接的螺纹端盖结构一样；

测量室上的出气端接头通过管道与测氡仪上的进气端连接，测氡仪上的出气端通过管道与泵的进气端连接，泵的出气端通过管道与测量室上的进气端接头连接。