[发明专利]一种大气中氡气浓度检测系统及方法

权利要求书

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，反演计算出大气中的氡气浓度。

6.根据权利要求5所述的氡气浓度检测方法，其特征在于，所述氡气浓度检测方法中，将氡的同位素²²²Rn的测量结果表征为大气中的氡气浓度。

7.根据权利要求5所述的氡气浓度检测方法，其特征在于，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：

式中，T为测量时间，V为测量的气体体积。

8.根据权利要求7所述的氡气浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

S31、根据伽马计数N_tv，确定γ射线的来源²¹⁴Bi的浓度A_Bi：

式中，ε为探测效率，p_γ为²¹⁴Bi发出γ射线的几率；

S32、按照²²²Rn的衰变链，反演计算出大气中的氡气浓度A_Ra：

式中，为²¹⁴Pb通过β衰变发射出²¹⁴Bi的几率，为²¹⁸Po通过α衰变发射出²¹⁴Pb的几率；为²²²Ra通过α衰变发射出²¹⁸Po的几率。

9.根据权利要求8所述的氡气浓度检测方法，其特征在于，探测效率ε通过蒙特卡洛模拟和物理实验确定。