[发明专利]一种全海深氡浓度原位测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种全海深氡浓度原位测量装置及测量方法，属于海水测量技术领域，该测量装置能够满足全海深氡浓度原位测量和定深氡浓度快速测量需求，且能够满足长期原位观测需求。该测量装置包括耐压壳体、进水管、出水管、螺旋管、气泵和氡探头；耐压壳体内部形成有气泵固定舱、测量舱、冷凝舱和储水舱；进水管与储水舱相连通，并安装有进水阀；出水管与储水舱相连通，并安装有出水阀；螺旋管设置于冷凝舱内，下端连通于储水舱的顶部，上端连通于测量舱的底部，其安装有进气阀；气泵设置于气泵固定舱内，且连接有进气管和出气管，进气管连通于测量舱的顶部，出气管穿出气泵固定舱并延伸至储水舱内，出气管安装有出气阀；氡探头设置于测量舱内。

技术领域

本发明属于海水测量技术领域，尤其涉及一种全海深氡浓度原位测量装置及测量方法。

背景技术

海洋氡同位素示踪技术是从化学角度研究海洋过程的理想手段，天然氡同位素是研究海洋动力学过程的经典示踪剂。由于海洋水体中氡气浓度极低（0.05~3 dpm/L），需要大体积采水，而海水大体积采样及分析测量技术的落后一直制约着相关研究的进展。同时，由于氡同位素的半衰期较短，通常测量的²²²Rn半衰期为3.83天，而²²⁰Rn更是只有55.6秒，因此不适合将其采水后带回实验室测量，只能进行现场观测。

专利CN114200503A提供了一种海水氡浓度原位测量系统，其通过设置的脱气装置和测量装置的配合，实现了对海水氡浓度的原位测量，然而，该方案中采用的脱气装置虽然具有一定的承压能力，但受脱气膜承压能力的限制，仍无法满足全海深的测量，同时，其脱气效率也不足以满足定深的快速测量。专利CN115015503A提供的一种海洋氡原位测量装置和测量方法，以及专利CN114839318A提供的适用于高压海水水下作业的高效脱气检测系统，虽然都实现了海水氡浓度的原位测量，但前者只能对表层海水进行测量，而后者只能对水深100米以内的海水进行测量；同时，这两种方案都是基于脱气管实现水气分离，其原理是利用脱气管内的中空纤维，由于气体分子能够穿过中空纤维，而水分子无法穿过，从而使水中的气体过滤出，但这种脱气方式极易因为海水杂质和微生物附着而导致中空纤维阻塞，进而导致脱气效率急剧下降，因此，这两种方案都无法实现长期的原位观测。

因而，如何实现全海深氡浓度原位测量，如何实现定深氡浓度快速测量，以及如何实现长期氡浓度原位观测，均是当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种全海深氡浓度原位测量装置及测量方法，能够满足全海深氡浓度原位测量和定深氡浓度快速测量需求，且能够满足长期原位观测需求。

本发明提供一种全海深氡浓度原位测量装置，包括：

耐压壳体，其内部自上至下依次形成有相互隔离的气泵固定舱、测量舱、冷凝舱和储水舱；

进水管，其设置于耐压壳体外侧，一端与储水舱相连通，另一端设有进水口；进水管上安装有进水阀；

出水管，其设置于耐压壳体外侧，一端与储水舱相连通，另一端设有出水口；出水管上安装有出水阀；

螺旋管，其设置于冷凝舱内，下端连通于储水舱的顶部，上端连通于测量舱的底部；螺旋管的下端安装有进气阀；

气泵，其设置于气泵固定舱内，且连接有进气管和出气管，进气管远离气泵的一端连通于测量舱的顶部，出气管穿出气泵固定舱，出气管远离气泵的一端延伸至储水舱内，出气管安装有出气阀；

氡探头，其设置于测量舱内。

在其中一些实施例中，耐压壳体内部还形成有底部设备舱，底部设备舱位于储水舱的下方；底部设备舱内设有激光单元，激光单元包括激光器、光学透镜和光学窗口；激光器设置于底部设备舱内，用于发射脉冲激光；光学窗口设置于底部设备舱与储水舱之间，用于使激光从底部设备舱射入储水舱；光学透镜设置于底部设备舱内并位于激光器和光学窗口之间，用于对激光聚焦。