[发明专利]一种在单轴压力实验下岩石释放氡测量装置

说明书

本发明一种在单轴压力实验下岩石释放氡测量装置，属于气体测量技术领域；提供了环境污染小、测量精度高的岩石释放氡测量装置；技术方案为：一种在单轴压力实验下岩石释放氡测量装置，包括压力机，压力机通过压杆对压力室中的岩石样品进行压缩释放气样，压力室通过管道与进气开关相连，压力室的下侧通过管道与第一开关相连，气体依序通过第一开关和硅胶干燥管后进入氡气室，氡气室内设有金硅面垒型半导体探测器，氡气室的出口与第二开关相连，第二开关远离氡气室的一侧与过滤器的入口相连通，过滤器的出口与集气瓶相连通，其中，硅胶干燥管用于过滤掉气样中的灰尘和水蒸气，过滤器用于去掉气样中可能存在的氡的子体。

技术领域

本发明一种在单轴压力实验下岩石释放氡测量装置，属于气体测量技术领域。

背景技术

氡是自然界中唯一的天然放射性气体元素，具有放射性。氡在自然界中易溶于水，能吸附在固体的表面，如橡胶、石蜡、塑料、金属以及活性炭等。氡无处不在，因为镭会不断产生氡气（射气），多存在于地下土壤，其中部分射气可以进入岩石空隙中。当岩石的结构松散时，空隙度大，温度增高，湿度减小，氡的射气作用增大。氡及其子体是天然α放射性素中的主要α辐射体，α能谱测量是实现氡活度浓度测量的主要技术手段。可以用来测量α射线的探测器包括电离室探测器、硫化锌闪烁体等。而在α能谱测量中，由于半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高、体积小、反向漏电流小以及成本低的特点，被广泛应用。

1975年，美国科学家首次根据氡气在断层带上的异常变化成功地对美国西部地区断裂进行了监测。此后，氡气作为预测隐伏断裂形成(地震前兆)的重要手段得到了地球物理学家的共同关注。日本西南8.3级地震之前，Hatuda等观测到该地区土壤氡浓度发生了突变。20世纪80年代中期，苏联科学家苏尔坦霍贾耶夫提出有关岩石内自由氡的析出新理论即孕震超声波震动和压力影响学说之后，该领域的研究工作由简单观测向机理研究方向转变。虽然自从地震学家罗光伟20世纪80年代同步提出岩石受压破碎过程中氡气析出异常理论后，中国的地震氡异常相关研究成果一直处在国际前沿。但是，有关岩石受压过程中的瞬时氡析出变化的研究成果还未有相关成果报道。

由于天然岩石样品放射性强度不高，进行实验时用人工制备的富集放射性矿物的模型来达到较高的计量精度。目前，国内并没有针对岩石受压过程中的瞬时氡析出变化的测量装置。

发明内容

本发明一种在单轴压力实验下岩石释放氡测量装置，克服了现有技术存在的不足，提供了环境污染小、测量精度高的岩石释放氡测量装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种在单轴压力实验下岩石释放氡测量装置，包括压力机，压力机通过压杆对压力室中的岩石样品进行压缩释放气样，压力室通过管道与进气开关相连，压力室的下侧通过管道与第一开关相连，气体依序通过第一开关和硅胶干燥管后进入氡气室，氡气室内设有金硅面垒型半导体探测器，氡气室的出口与第二开关相连，第二开关远离氡气室的一侧与过滤器的入口相连通，过滤器的出口与集气瓶相连通，其中，硅胶干燥管用于过滤掉气样中的灰尘和水蒸气，过滤器用于去掉气样中可能存在的氡的子体。

进一步，还包括测量电路和计算机，测量电路包括前置放大器、主放大器、峰值展宽电路和A/D转换器，所述金硅面垒型半导体探测器将氡及其子体辐射的α粒子能量转化为的电信号，电信号依序经过前置放大器、主放大器、峰值展宽电路和A/D转换器后得到可被计算机处理的数字信号。

进一步，所述岩石样品由质量比为1:1的水泥和粗砂混合凝固而成，所述岩石样品为圆柱体。

进一步，所述压力室为圆柱形空间，所述压力室的外壳的制作材料为不锈钢。

进一步，所述过滤器的入口处设有入口膜，出口处设有出口膜。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明利用金硅面垒半导体探测器比其他测氡装置能谱测量的性能好，作用时间快和体积小。