一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在工作场所和环境中的氡和钍射气监测技术，尤其涉及一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置及方法。
【背景技术】
[0002]氡(即222Rn)与钍射气(即22°Rn)同属于放射性惰性气体，是天然辐射照射的主要来源之一，存在氡的地方几乎就有钍射气。但人们对环境中钍射气及其子体危害的关注要少得多。根据UNSCEAR 2000报告，在天然辐射对公众产生的年有效剂量中，氡及其子体的剂量约占总有效剂量的50%，钍射气及其子体产生的有效剂量与氡及其子体剂量的比例由原来的6%提高到9%。而环境中氡和钍射气及子体的危害评价及其行为特征的研究都离不开氡和钍射气及其子体测量。因此，氡和钍射气的连续、稳定、可靠的测量是实现氡和钍射气危害评价的关键。
[0003]目前常用的混合氡和钍射气连续测量方法包括:双滤膜法、闪烁室延时法、固体核径迹平行测量方法、活性炭盒法、活性炭滤纸法、静电收集法。而其中实现双滤膜法的装置体积较大、笨重，且干扰过大；核径迹法与活性炭盒法虽然准确度高，但测量时间太长；静电收集法适应于连续和瞬时测量，且可以连续监测环境氡和钍射气浓度的变化，但其缺点是静电场受空气湿度的影响较大，需要干燥剂进行除湿或湿度修正。
【发明内容】
[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置及方法，以在混合氡和钍射气测量环境下直接测出氡和钍射气浓度，且不需干燥剂对空气进行干燥，实现对工作场所和环境中氡和钍射气浓度水平的连续监测。
[0005]本发明之一所述的一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置，其包括:
[0006]静电收集室，其与一输入管以及一输出管连通；
[0007]设置在所述输入管内并靠近其入口端的子体过滤器；
[0008]与所述输出管连通的抽气栗，其将含混合氡和钍射气的空气从所述输入管抽入所述静电收集室，以在该静电收集室内收集氡衰变产生的21SPo粒子和钍射气衰变产生的216Po粒子;
[0009]设置在所述静电收集室内壁上并与所述输入管相对的探测器，其探测所述21sPo粒子衰变产生的6.0OMeV的第一 α粒子以及所述216Ρο粒子衰变产生的6.78MeV的第二 α粒子，并输出相应的探测信号；
[0010]设置在所述静电收集室内的温湿度传感器，其测量所述静电收集室内的温湿度并输出相应的温湿度信号；
[0011]与所述探测器以及温湿度传感器连接的信号与数据处理系统；以及
[0012]与所述温湿度传感器以及信号与数据处理系统连接的显示系统；
[0013]其中，所述信号与数据处理系统包括:
[0014]信号放大模块，其接收并放大所述探测信号；
[0015]与所述信号放大模块连接的模数转换模块，其对放大后的所述探测信号进行模数转换并输出相应的转换信号；
[0016]与所述模数转换模块连接的粒子计数模块，其根据所述转换信号对所述第一α粒子和第二 α粒子进行甄别，并分别获得第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值；
[0017]与所述粒子计数模块连接的峰重叠修正模块，其根据预设的峰重叠因子对所述第一α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值进行峰重叠修正；
[0018]与所述峰重叠修正模块连接的迭代修正模块，其采用迭代修正法并根据预设的迭代修正因子对峰重叠修正后的所述第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值进行迭代修正；
[0019]与所述迭代修正模块连接的温湿度修正模块，其根据所述温湿度信号以及预设的温湿度因子对迭代修正后的所述第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值进行温湿度修正；以及
[0020]与所述温湿度修正模块连接的浓度计算模块，其根据温湿度修正后的所述第一α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值计算获得氡和钍射气的浓度值，并将该氡和钍射气的浓度值输出至所述显示系统以供其储存和显示。
[0021]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述显示系统包括:与所述温湿度传感器以及浓度计算模块连接的数据库、分别与所述数据库连接的数据显示模块、数据查询模块和数据删除模块，与所述数据显示模块、数据查询模块和数据删除模块连接的触摸显示屏以及与所述触摸显示屏连接的参数设置模块。
[0022]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述装置还包括用于向所述静电收集室、抽气栗、探测器、温湿度传感器、信号和数据处理系统和显示系统供电的电源模块。
[0023]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述抽气栗还与一排气管连通。
[0024]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述探测器为离子注入表面钝化探测器。
[0025]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述子体过滤器内含有玻璃纤维滤膜。
[0026]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述抽气栗为流率范围在3?6L/min的电磁屏蔽型恒流抽气栗。
[0027]在上述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中，所述静电收集室是容积为1.5L的铝合金测量腔室。
[0028]本发明之二所述的一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量方法，其包括以下步骤:
[0029]步骤S1，提供如权利要求1-8中任意一项所述的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置；
[0030]步骤S2，通过所述抽气栗将含混合氡和钍射气的空气抽入所述静电收集室，采用静电收集法在该静电收集室内收集氡衰变产生的21SPo粒子和钍射气衰变产生的216Po粒子;
[0031]步骤S3，通过所述探测器探测21sPo粒子衰变产生的6.0OMeV的第一 α粒子以及216Ρο粒子衰变产生的6.78MeV的第二 α粒子，并输出相应的探测信号；
[0032]步骤S4，通过所述信号放大模块将所述探测信号放大；
[0033]步骤S5，通过所述模数转换模块对放大后的所述探测信号进行模数转换并输出相应的转换信号；
[0034]步骤S6，通过所述粒子计数模块根据所述转换信号对所述第一 α粒子和第二 α粒子进行甄别，并分别获得第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值；
[0035]步骤S7，通过所述峰重叠修正模块根据预设的峰重叠因子对所述第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值进行峰重叠修正；
[0036]步骤S8，通过所述迭代修正模块采用迭代修正法并根据预设的迭代修正因子对峰重叠修正后的所述第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值进行迭代修正；
[0037]步骤S9，通过所述温湿度传感器测量所述静电收集室内的温湿度并输出相应的温湿度信号，并通过所述温湿度修正模块根据所述温湿度信号以及预设的温湿度因子对迭代修正后的所述第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值进行温湿度修正；以及
[0038]步骤S10，通过所述浓度计算模块根据温湿度修正后的所述第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的计数值计算获得氡和钍射气的浓度值，并将该氡和钍射气的浓度值输出至所述显示系统以供其储存和显示。
[0039]由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过采用抽气栗取样，使含混合氡和钍射气的空气以一定的流速经子体过滤器后进入静电收集室，从而使氡和钍射气衰变产生的带正电的21sPo粒子和216Po粒子在静电场的作用下吸附到探测器表面，然后通过探测器探测到其表面的21sPo粒子和216Po粒子进一