[发明专利]鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置和方法

说明书

鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置和方法，包括鼓泡测量瓶、瓶盖、出气管、进气管、电磁阀、氡测量仪、三通阀、气泵、电机、单向阀、重物和数据采集及处理中心。瓶底部设有入水孔、温湿度及水压传感器、盐度传感器、液位传感器。进气管、鼓泡测量瓶、出气管、电磁阀、氡测量仪、三通阀和气泵形成气流回路，电机与重物连接，温湿度及水压传感器、盐度传感器及压力传感器与数据采集及处理中心电连接。通过氡分子进入或离开鼓泡测量瓶的表面，当达到平衡态测得的空气中氡平衡浓度转换为相应的水氡浓度计算出实时的溶解氡浓度。本发明装置结构简单、操作便捷，能够实现连续实时监测海水中氡含量的变化情况，为海洋氡研究奠定良好的基础。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，特别是一种利用鼓泡装置实时准确地测量不同深度海水中溶解氡的浓度的装置和方法。

背景技术

核与辐射安全环境监测是我国重点关注的一个领域,同时海洋也为人类提供了丰富的海洋资源。氡是来自天然铀系衰变链的子体之一，半衰期为3.82天，它是最重要的天然放射性核素之一，在自然界中以水溶性气体存在。因此，测量海水中氡浓度是一项有意义的工作。

测量水中氡浓度的方法有很多种，根据目的和要求测量方法的差异很大。ISO13164推荐的常用方法包括液体闪烁计数(LSC)法、伽马能谱法和测气法(ISO 2013)。研究人员开发了其他方法，包括扩散法、脱气膜法和鼓泡法。采用鼓泡法时，通过气体鼓泡探头增加了水和气体之间的接触面积，缩短了水和气体中氡浓度的平衡时间，因而鼓泡法得到了广泛的应用。

而目前测量海水中溶解气体的方法主要有：采样－实验室分析、基于光学传感技术的海水溶解气体原位测量技术以及基于疏水透气膜结合气体传感的原位测量技术。其中，采样－实验室分析主要针对表层海水溶解气体测量，在走航过程中利用取水器或采样瓶完成不同深度、不同位置的海水取样，但连续测量得到的数据时间分辨率较差；基于光学传感技术的海水溶解气体原位测量技术是较为先进的探测技术，在高浓度溶解气体区域有较大的应用空间，作为高精度非接触式测量技术在海水原位测量领域展现出良好的应用前景；基于疏水透气膜结合气体传感的原位测量技术采用疏水透气膜原位分离水气，气体传感技术测量的方法，实现溶解气体快速高精度测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置和方法，无需对水体进行采样即能实现对海水中氡含量的连续实时监测，测量检测精度高、过程简单，且操作方便，稳定可靠。

本发明的技术方案是：鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置，包括鼓泡测量瓶、瓶盖、出气管套、重物绳套、进气管套、出气管、进气管、电磁阀、氡测量仪、三通阀、气泵、电机、单向阀、重物和数据采集及处理中心。

所述鼓泡测量瓶为立体锥形结构，其底部设有多个入水孔，在鼓泡测量瓶内的底部设有温湿度及水压传感器、盐度传感器，氡测量仪的进气口端设有压力传感器，两个液位传感器分别设于鼓泡测量瓶的上下内侧壁上。

所述出气管套、重物绳套、进气管套分别安装在瓶盖上，出气管插在出气管套上，进气管插在进气管套上，进气管伸入鼓泡测量瓶内的底部，出气管的进气端伸入鼓泡测量瓶内，出气管的出气端通过电磁阀与氡测量仪的进气端连接，氡测量仪的出气端与三通阀的第一进气口连通，三通阀的第二进气口与大气连通，三通阀的出气口与气泵进气端连通，气泵的出气端与单向阀的进气口连通，单向阀的出气口与进气管的进气端连通。

电机的输出端通过牵引绳吊着重物，牵引绳穿过瓶盖上的重物绳套、鼓泡测量瓶底部的入水孔使得重物沉入海水中，电磁阀、氡测量仪、三通阀、气泵、电机、温湿度及水压传感器、盐度传感器、压力传感器、两个液位传感器通过有线或无线与数据采集及处理中心电连接。

本发明的进一步的技术方案是：所述进气管伸入鼓泡测量瓶内的末端为多孔腔体。

本发明的另一技术方案是：应用于前述鼓泡法测量不同深度海水中溶解氡浓度的装置的方法，包括测量过程及计算过程，