一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置及方法_2

文档序号:9596463阅读:来源:国知局
步衰变产生的6.0OMeV的第一 α粒子及6.78MeV的第二 α粒子,并结合信号与数据处理系统对第一、第二 α粒子进行识别并分别计数,接着对这些计数值进行峰重叠修正、迭代修正以及温湿度修正后获得氡和钍射气的浓度值,从而在不需干燥剂对空气进行干燥的情况下完成对工作场所和环境中氡和钍射气浓度的同时、快速、直接、连续测量。
【附图说明】
[0040]图1是本发明之一的一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置的结构示意图;
[0041]图2是本发明之一的一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中信号与数据处理系统的结构框图;
[0042]图3是本发明之一的一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置中显示系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图,给出本发明的较佳实施例,并予以详细描述。
[0044]请参阅图1-3,本发明之一,即一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置,包括:
[0045]静电收集室1,其与一输入管11以及一输出管12连通;
[0046]设置在输入管11内并靠近其入口端的子体过滤器2 ;
[0047]与输出管12连通并与一排气管31连通的抽气栗3,其将含混合氡和钍射气的空气从输入管11抽入静电收集室1,以在该静电收集室1内收集氡衰变产生的21sPo粒子和钍射气衰变产生的216Po粒子;
[0048]设置在静电收集室1内壁上并与输入管11相对的探测器4,其探测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;
[0049]设置在静电收集室1内的温湿度传感器5,其测量静电收集室1内的温湿度并输出相应的温湿度信号;
[0050]与探测器4以及温湿度传感器5连接的信号与数据处理系统6 ;
[0051]与温湿度传感器5以及信号与数据处理系统6连接的显示系统7 ;以及
[0052]用于向静电收集室1、抽气栗3、探测器4、温湿度传感器5、信号和数据处理系统6和显示系统7供电的电源模块(图中未示)。
[0053]具体来说,信号与数据处理系统6包括:
[0054]与探测器4连接的信号放大模块61,其接收并放大探测信号;
[0055]与信号放大模块61连接的模数转换模块62,其对放大后的探测信号进行模数转换并输出相应的转换信号;
[0056]与模数转换模块62连接的粒子计数模块63,其根据转换信号对第一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;
[0057]与粒子计数模块63连接的峰重叠修正模块64,其根据预设的峰重叠因子对第一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;
[0058]与峰重叠修正模块64连接的迭代修正模块65,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;
[0059]与迭代修正模块65连接的温湿度修正模块66,其根据温湿度传感器5输出的温湿度信号以及预设的温湿度因子对迭代修正后的第一 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
[0060]与温湿度修正模块66连接的浓度计算模块67,其根据温湿度修正后的第一 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显示系统7以供其储存和显示。
[0061]显示系统7包括:与温湿度传感器5以及浓度计算模块67连接的数据库71、分别与数据库71连接的数据显示模块72 (其主要用于显示测量时间进度,测量周期值,氡和钍射气的浓度值,显示温度、湿度和当前时间等)、数据查询模块73 (其主要用于查询日期、时间、氡浓度值、钍射气浓度值,测量时的温度,湿度,测量周期等)和数据删除模块74(其主要用于删除当月数据和全部分数据等),与数据显示模块72、数据查询模块73和数据删除模块74连接的触摸显示屏75以及与触摸显示屏75连接的参数设置模块76 (其主要用于测量周期设置,仪器刻度因子设置,仪器参数只有在进行刻度时才可以进行修改和设置)。
[0062]在本实施例中,静电收集室1是容积为1.5L左右的铝合金测量腔室,并对其进行了黑色导电氧化工艺,以减少光照对探测器4的探头的干扰;子体过滤器2内含有玻璃纤维滤膜,其过滤效率为99.9% ;抽气栗3为流率范围在3?6L/min的电磁屏蔽型恒流抽气栗,其可减少抽气栗104对探头粒子计数的干扰;探测器4为离子注入表面钝化(PIPS)探测器;另外,本发明中还采用电源隔离的设计(例如进一步采用前置放大器与探测器组成探测部分,以减少探测器与前置放大器之间线路产生的本底噪声对测量信号的影响;将抽气栗远离探测器,并在两者之间设置实物进行隔离;低噪声的PIPS探测升压电源设计)以减少电源启动和气栗震动对探测器4的探头的干扰;触摸显示屏75为具有触摸功能的5寸彩屏显示器。
[0063]本发明的工作原理,即本发明之二的一种基于静电收集法的氡和钍射气连续测量方法,包括以下步骤:
[0064]步骤S1,提供上述结构的基于静电收集法的氡和钍射气连续测量装置;
[0065]步骤S2,通过抽气栗3将含混合氡和钍射气的空气以一定的流速经高效子体过滤器2后抽入静电收集室1,采用静电收集法在该静电收集室1内收集氡衰变产生的21sPo粒子和钍射气衰变产生的216Po粒子(上述空气随后经由抽气栗3和排气管31排出);
[0066]步骤S3,通过探测器4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;
[0067]步骤S4,通过信号放大模块61将探测信号放大;
[0068]步骤S5,通过模数转换模块62对放大后的探测信号进行模数转换并输出相应的转换信号;
[0069]步骤S6,通过粒子计数模块63根据转换信号对第一 α粒子和第二 α粒子进行甄另IJ,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;
[0070]步骤S7,通过峰重叠修正模块64根据预设的峰重叠因子对第一 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;具体来说,由于采用PIPS探测器对氡的第一代子体21SP0粒子产生的6.0OMeV的第一 α粒子与钍射气的第一代子体216Ρο粒子产生的6.78MeV的第二 α粒子进行探测时,后者的α粒子由于能量损失,其能谱峰会出现往能量降低方向的拖尾,即有部分216Ρο粒子产生的第二 α粒子进入21sPo粒子产生的6.0OMeV的能区,从而引起高能α粒子计数减小,低能α粒子计数增加(α能谱的峰重叠受到多种因素的影响,这些因素包括:测量条件、探测器特性、滤膜的自吸收系数、采样时气溶胶的浓度等);但不论氡、钍射气各自的浓度如何变化,钍射气子体216Ρο粒子产生的6.78MeV的第二 α粒子的分布区域可以认为是确定的,对应的重叠因子也是确定的,S卩216Ρο粒子产生的6.78MeV的第二 α粒子落入21sPo粒子产生的6.0OMeV的能区的粒子数占216Po粒子产生的6.78MeV的总α粒子数的比值是确定的,所以可以通过引入重叠峰因子来实现21sPo粒子产生的6.0OMeV的第一 α粒子计数与216Ρο粒子产生的6.78MeV的第二 α粒子计数的峰重叠修正,消除峰重叠对测量结果的影响;
[0071]步骤S8,通过迭代修正模块65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第一 α粒子的计数值以及第二 α粒子的
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