静电收集法闭环式部分积分快速测量氡析出率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及核福射探测技术领域，特别是一种采用静电收集法闭环式部分积分快 速测量氮析出率的方法。
【背景技术】
[0002] 空气环境中氮主要来自于介质表面的析出，测量介质表面氮析出率的主要方法有 累积法和活性炭吸附法。活性炭吸附法是利用活性炭对析出氮的吸附，通过对吸附在活性 炭中的氮衰变产生的T谱进行测量求出氮析出率，该方法测量时间长、不易实现自动化； 累积法主要是用于测量一段时间内的平均氮析出率，具有重要的统计意义和参考价值。使 用累积法的静电收集式氮析出率仪W其简便迅速、可即时测量给出结果得到了较广泛的应 用。当前使用累积法都是采用一个集氮罩收集介质析出的氮，然后测量得到集氮罩内氮浓 度的变化规律，对测量数据进行拟合同步得到有效衰变常数及氮析出率。但是累积法数据 拟合计算量较大，计算复杂。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种静电收集法闭环式部分积 分快速测量氮析出率的方法。
[0004] 本发明的技术方案是：一种静电收集法闭环式部分积分快速测量氮析出率的方 法，对静电收集法测氮仪测量得到的集氮罩收集室内氮浓度上升曲线的初始部分数据进行 分析，忽略有效衰变常数，并对现有的计算方法进行修正，采用简单的代数运算就能够得到 氮析出率。
[0005] 测量方法包括测量过程和计算过程，其具体步骤如下： 一、测量过程： 将开口集氮罩扣在待测介质表面上，或将待测介质装入密闭集氮罩的收集室内，由于 待测介质内的氮原子在扩散与渗流作用下，逸出表面进入集氮罩收集室，导致集氮罩收集 室内氮浓度变化，累一直W恒定流速将集氮罩收集室内的氮通过干燥管干燥，再经滤膜滤 出子体后累入测氮仪的测量腔，流速0. 5-15升/分钟，使得测量腔的氮浓度与集氮罩收集 室内的氮浓度平衡。
[0006] 测量腔内有一半导体探测器，半导体探测器与测氮仪连接，探测针218衰变放出 的a粒子计数，在测量腔底部及壁板与半导体探测器之间加W50-100伏/厘米的电场，使 得氮衰变后产生的带正电的21中〇在电场作用下高速吸附到半导体探测器的表面，提高探测 效率。
[0007] 测量采用较短的时间间隔测量，测量间隔2-10分钟，每次测量连续测量多个测量 周期的数据。
[000引二、计算过程： 由于累的流率较大，测量腔内的氮浓度与集氮罩收集室内的氮浓度相等，测量腔内的 氮浓度c(t)为：
J为被测介质表面氮析出率；s为集氮罩的底面积，面积单位为cm2;V为集氮罩与测量 腔及管道的总空间体积，体积单位为升；为有效衰变常数，包括氮的衰变常数，集氮 罩内氮的泄漏系数;^。￡和反扩散系数.:^ ;t为集氮的时间。
[0009] 由于常用静电收集法测氮仪实际测量的是21中〇的浓度，有较明显的测量延迟， 再就是静电收集法测氮仪跟踪测量变化的氮浓度时，其测量值必须进行修正，在累流率 较大的条件下，测量腔内的氮浓度与集氮罩收集室内氮浓度相等，测量腔内的21中〇浓度 拒Uf能描述为：
) 是2叩0衰变常数，C& (巧是测量腔内21%初始浓度。
[0010] 式（1)的解为：
C。是集氮罩收集室内初始氮浓度，即环境中的氮浓度，其值非常小，式（5)能够简化 为：
式（1)~（6)为现有的计算方法。
[0011] 将式（6)代入式（3):
选取合适的t值，使得J。i值比较小，有
(8) 将式（8)代入式（7)得：
化测量腔内初始2叩o浓度，其值为0,式（10)能够简化为：
对于静电收集法测氮仪，并不能得到每个时间点的氮浓度，只能得到每个测量周期T的平均氮浓度，在较短的测量周期，理解为该测量周期中点的氮浓度，设ti位于第n个测量 周期的中点，式（11)变化为
（12) 巧是静电收集法测氮仪在第n个测量周期的读数。
[001引根据式（12)得到：
由式（13)解得氮析出率。
[0013] 上述方法采用的测量装置由集氮罩、带滤膜的干燥管、滤膜、测氮仪、累组成，集氮 罩的出气口接头通过管道与干燥管连接，干燥管的另一端通过管道与滤膜连接，滤膜的另 一端通过管道与测氮仪的测量室进气口连接，集氮罩的进气口接头通过管道与测量室的出 气口连接，累安装在集氮罩的进气口接头与测量室的出气口之间的管道上。
[0014] 集氮罩包括开口集氮罩和密闭集氮罩。
[0015] 开口集氮罩为一个底端开口的矩形容器，开口集氮罩的顶板上设有进气口接头和 出气口接头。
[0016] 密闭集氮罩包括一个底端开口的矩形容器及密封板，矩形容器的顶板上设有进气 口接头和出气口接头，密封板与矩形容器的开口端采用螺钉连接，通过密封板将矩形容器 的开口端封闭。
[0017] 本发明与现有技术相比具有如下特点： 本发明与现有累积法和活性炭吸附法相比，测量过程及计算方法简单，结果准确，仅仅 对静电收集法测氮仪测量得到的集氮罩收集室内氮浓度上升曲线的初始部分数据进行分 析，忽略有效衰变常数，采用简单的代数运算就可W得到氮析出率。
[0018]W下结合附图和【具体实施方式】对本发明的详细结构作进一步描述。
【附图说明】
[0019] 附图1为采用开口集氮罩进行测量时的示意图； 附图2为采用密闭集氮罩进行测量时的示意图。
【具体实施方式】
[0020] 实施例一、一种静电收集法闭环式部分积分快速测量氮析出率的方法，对静电收 集法测氮仪测量得到的集氮罩收集室内氮浓度上升曲线的初始部分数据进行分析，忽略有 效衰变常数，并对现有的计算方法进行修正，采用简单的代数运算就能够得到氮析出率。
[0021] 测量方法包括测量过程和计算过程，其具体步骤如下： 一、测量过程： 将开口集氮罩1扣在待测介质表面6上，由于待测介质6内的氮原子在扩散与渗流作 用下，逸出表面进入开口集氮罩1收集室，导致开口集氮罩1收集室内氮浓度变化，累5- 直W恒定流速将开口集氮罩1收集室内的氮通过干燥管2干燥，再经滤膜3滤出子体后累 入测氮仪4的测量腔4-1，流速0. 5-15升/分钟，使得测量腔4-1的氮浓度与开口集氮罩1 收集室内的氮浓度平衡。
[002引巧慢腔4-1内有一半导体探测器4-2,半导体探测器4-2与测氮仪4连接，探测 针218衰变放出的a粒子计数，在测量腔4-1底部及壁板与半导体探测器4-2之间加W 50-100伏/厘米的电场，使得氮衰变后产生的带正电的21中0在电场作用下高速吸附到半导 体探测器4-2的表面，提高探测效率。
[0023] 测量采用较短的时间间隔测量，测量间隔2-10分钟，每次测量连续测量多个测量 周期的数据。
[0024] 二、计算过程： 由于累4的流率较大，测量腔4-1内的氮浓度