一种氡采集装置及方法与流程

本发明属于空气测氡
技术领域：
，具体涉及一种氡采集装置及方法。
背景技术：
：氡气是一种示踪剂，它能够指示地下矿床、地质构造、地震等等，因此氡气测量广泛应用于矿产地质、水文地质、工程地质、灾害地质、环境地质等方面。氡气的放射性对人体的健康是有害的，十几年前，美国环保局（EPA）在《NATURE》杂志上公开指出：氡是关系到公共健康的大众问题；氡气作为自然放射物存在于土壤、砖、水泥、花岗岩等主要的建筑装修材料中，被认为是仅次于吸烟的第二大致癌因素，世界卫生组织已将氡列为使人致癌的19种最主要的物质之一。活性炭是一种多孔性含碳物质，其发达的微孔构造和巨大的比表面积，使其对许多种物质具有较强的吸附能力，并在空气净化、废水治理等许多领域得到广泛应用。由于活性炭对氡具有很强的吸附能力，对吸附了氡气的活性炭进行γ测量，可以推算活性炭所在环境的氡浓度，目前，活性炭γ能谱测氡法因其价格低廉、测量灵敏度高、操作简单等特点已经成为当前环境空气中主流测氡方法之一。传统的测氡活性炭盒只有一面与空气接触，采集效率不高且厚度达3～5cm，顶层的活性炭对底层活性炭吸附氡有屏蔽的作用不能忽略，当采样周期较短时，顶层活性炭吸附氡量多于底层吸附氡量，整个活性炭层氡吸附的不均匀会使活性炭吸附氡量与空气中氡浓度偏离线性关系，使测量结果存在较大误差。而探测器测量时，吸附氡量较少的底部贴着探头使得探测效率较低。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种吸附效率高，测量结果准确的氡采集装置及方法。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种氡采集装置，其包括采集盒、采集架以及密封盒，所述采集盒为圆柱状采集盒，圆柱状采集盒的两个轴端面由滤网成型，圆柱状采集盒内填充有活性炭，所述滤网的网孔孔径小于活性炭粒径，所述采集架包括梯形底座，梯形底座的短边连接有用于将所述采集盒嵌入在内的收纳架，所述密封盒用于将处于非采样状态的采集盒密封在内，密封盒包括盒体和盒盖，盒体和盒盖通过螺纹连接后形成密闭空间。进一步，所述采集架由韧性材料成型，所述韧性材料可以为塑料或其它。所述采集架的梯形底座和收纳架一体成型。所述收纳架为与采集盒形状、大小匹配的圆形框。进一步，所述采集盒的圆柱状侧面由铝质材料成型。进一步，所述采集盒的两个轴端面直径为45～60mm，采集盒厚度为7～9mm。优选的，所述采集盒厚度为7.5mm。所述密封盒由铁质材料成型，密封盒的盒体横截面以及盒盖横截面均为圆形，其大小视采集盒大小而定。本发明还提供了应用所述氡采集装置进行氡采集的方法，具体如下：1）将采集盒从密封盒中取出并置于烘箱中，在120-130℃条件下加热5-6h，以除去活性炭中的氡气和水分；2）将采集盒嵌入采集架的收纳架中，然后将采集架放入装有铀矿石的密闭容器中，最后将已经密闭的容器放入温度已设置为25℃恒温的烤箱中，开始氡的采集，采集时间为2h；3）采集结束后，打开密闭容器，将采集架取出，然后将采集盒从收纳架上取出并放回密封盒内密封；4）采集盒在密封盒内静置时间达3h后，将上述采集盒放于BH1936低本底多道γ能谱仪的探头上，将所述采集盒的任一轴端面贴着探头进行活性炭γ测量，测量时间为300s，获得总γ计数（吸附计数）；5）测量BH1936低本底多道γ能谱仪的本底总γ计数，测量时间为300s，；6）将上述步骤4）获得的总γ计数扣除步骤5）获得的本底总γ计数，得到总γ净计数。本发明采用以上技术方案，采样时，将采集盒嵌入采集架的收纳架中，采集盒的两个轴端面都与空气接触，能够实现双面采集，而传统的测氡活性炭盒只有一面与空气接触，顶层的活性炭对底层活性炭吸附氡具有屏蔽作用，尤其是当采样周期较短时，顶层活性炭吸附氡量多于底层吸附氡量，整个活性炭层氡吸附的不均匀会使活性炭吸附氡量与空气中氡浓度偏离线性关系，使测量结果存在较大误差。本发明的氡采集装置，其采集架包括梯形底座，梯形底座的短边连接有收纳架，进行氡采集时，将采集盒嵌入采集架的收纳架中，采集盒的两个轴端面都与空气接触，整个活性炭层的氡吸附较均匀，克服了传统的测氡采集盒活性炭层吸附不均匀的缺陷，使得测量结果更准确。此外，本发明还对采集盒的厚度进行了优化选择，确定了最佳的活性炭层厚度，应用本发明的氡采集装置进行氡采集时，所述采集盒实行双面采集，增加了与空气的接触面积，厚度适宜，外层活性炭对内层活性炭吸附氡能力的屏蔽效应可以忽略，能够使得整个活性碳层均匀地吸附氡，且置于低本底γ辐射能谱仪的探头上具有良好的γ射线探测效率，提高测量准确度的同时缩短采样周期50%以上。附图说明图1为本发明氡采集装置采样状态的示意图；图2为本发明氡采集装置的采集盒示意图；图3为本发明氡采集装置的密封盒示意图；图4为本发明氡采集装置的采集盒厚度与总γ净计数净关系曲线。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。实施例1如图1-3之一所示，本发明的氡采集装置，其包括采集盒1、采集架2以及密封盒3，所述采集盒1为圆柱状采集盒，圆柱状采集盒的两个轴端面由滤网11成型，圆柱状采集盒内填充有活性炭4，所述滤网11的网孔孔径小于活性炭粒径4，所述采集架2包括梯形底座21，梯形底座21的短边连接有用于将所述采集盒1嵌入在内的收纳架22，所述密封盒3用于将处于非采样状态的采集盒1密封在内，密封盒3包括盒体32和盒盖31，盒体32和盒盖31通过螺纹连接后形成密闭空间。所述采集架2由塑料或其它韧性良好的材料成型，采集架2的梯形底座21和收纳架22一体成型，所述收纳架22为与采集盒1形状、大小匹配的圆形框。所述采集盒1的圆柱状侧面12由铝质材料成型。所述采集盒1的两个轴端面直径为45～60mm，采集盒1厚度为7～9mm，最佳厚度为7.5mm。所述密封盒3由铁质材料成型，密封盒3的盒体32横截面以及盒盖31横截面均为圆形，其大小视采集盒大小而定。实施例2采集盒的厚度选择将轴端面直径一致，厚度不同的采集盒样品在保持其他条件一致的情况下同时进行氡采集实验，步骤如下：1）将采集盒从密封盒中取出并置于烘箱中，在120-130℃条件下加热5-6h，以除去活性炭中的氡气和水分；2）将采集盒嵌入采集架的收纳架中，然后将采集架放入装有铀矿石的密闭容器中，最后将已经密闭的容器放入温度已设置为25℃恒温的烤箱中，开始氡的采集，采集时间为2h；3）采集结束后，打开密闭容器，将采集架取出，然后将采集盒从收纳架上取出并放回密封盒内密封；4）采集盒在密封盒内静置时间达3h后，将上述采集盒放于BH1936低本底多道γ能谱仪的探头上，将所述采集盒的任一轴端面贴着探头进行活性炭γ测量，测量时间为300s，获得总γ计数（吸附计数）；5）测量BH1936低本底多道γ能谱仪的本底总γ计数，测量时间为300s，；6）将上述步骤4）获得的总γ计数扣除步骤5）获得的本底总γ计数，得到总γ净计数。实验结果如表1所示：表1采集盒吸附氡实验的总γ计数厚度（mm）57.51012.51517.520253035本底总γ计数1265130713621284136013291309133813471434吸附计数95081027197879577961688838904850077168060总γ净计数8243896484258293825675547595716263696626以采集盒厚度（mm）为横轴，总γ净计数为纵轴，得到二者之间的关系曲线如图4所示。由图4可以看出，当采集盒厚度小于7.5mm时，总γ净计数随厚度的增加而增加；当采集盒厚度大于7.5mm后，总γ净计数随厚度的增加而减少。上述结果说明，在采集盒厚度较小时，增加采集盒厚度可以有效地增加氡的吸附量进而使总γ净计数增加；当采集盒厚度达到某一值，此时再增加采集盒的厚度并不能有效地增加氡的吸附量，因为外层活性炭对内层活性炭吸附氡的屏蔽效应不能忽略，使得活性炭不能充分均匀地吸附氡；此外，由于采集盒厚度的增加，探头对采集盒的另一轴端面的γ射线探测效率降低，使得总γ净计数表现为随采集盒厚度的增加而减少。综上所述，本发明最终确定采集盒的厚度为7～9mm，最佳厚度为7.5mm。应用本发明的氡采集装置进行氡采集时，将采集盒嵌入采集架的收纳架中，采集盒的两个轴端面都与空气接触，即所述采集盒实行双面采集，增加了与空气的接触面积，整个活性炭层的氡吸附较均匀，此外采集盒厚度适宜，外层活性炭对内层活性炭吸附氡能力的屏蔽效应可以忽略，能够使得整个活性碳层均匀地吸附氡，且置于低本底γ辐射能谱仪的探头上具有良好的γ射线探测效率，能够提高测量结果的准确度。当前第1页1 2 3