一种氡子体测量仪α能谱峰重叠修正因子的准确刻度方法
【专利摘要】本发明公开了一种氡子体测量仪α能谱峰重叠修正因子的准确刻度方法，氡子体测量仪从220Rn子体测量环境采样、静置后利用多道标定测量仪对222Rn子体RaA(218Po)6.0MeV能谱峰计数区的上阈值LV1；氡子体测量仪重新填装滤膜后从纯222Rn子体环境采样；利用多道进行6.0MeV计数区、7.69MeV计数区60?120min时间段的α粒子计数N11、N12，计算峰重叠因子θ1；氡子体测量仪更换滤膜后从纯222Rn子体环境采样，利用多道标定测量仪对222Rn子体RaC'(214Po)7.69MeV能谱峰计数区的上阈值LV2；氡子体连续测量仪重新装填滤膜后从220Rn室采，利用多道脉冲幅度分析器测量α粒子计数N24、N23、N22，确定峰重叠因子θ2、θ3。
【专利说明】
-种氯子体测量仪a能谱峰重叠修正因子的准确刻度方法
技术领域
[0001] 本发明属于放射性惰性气体测量技术领域，设及一种氮子体测量仪a能谱峰重叠 修正因子的准确刻度方法。
【背景技术】
[0002] 氮（包括222Rn和2^Rn)属于放射性惰性气体，是天然福射照射的主要来源之一。 但222化/22嗦n子体对环境所致剂量的贡献远大于222化/ 22嗦n，"氮害"其实主要是氮子体的对 人体的危害。为了准确地评价环境中222Rn/22DRn及其子体所致剂量与危害，需关注 222Rn/ 化子体的测量方法与装置。
[0003] 由于a能谱法具有测量准确度好、测量时间短、離别能力强等特点，是目前常用的 WLx、LCD-BWLM、EQF3200等子体测量仪的基本原理方法，但采用a能谱法对收集 有222化/22嗦n子体的滤膜进行a能谱分析测量时会出现a能谱的漂移与a能谱峰的重叠现象， 运将严重影响到222^/22D化子体测量的准确性。
[0004] 能谱法测量222^、22D化及其子体时存在峰重叠的现象，即高能a粒子由于能量损失 而进入低能a测量区，从而引起高能a粒子计数减小，低能a粒子计数增加。图1是ORTECTa能 谱仪在真空中测得的混合222化、22嗦n子体的a能谱图，现有技术指出在利用ORTECTa能谱仪 进行常规性测量时，可^不考虑7.6916￥〇粒子对6.016￥〇粒子、8.7816￥〇粒子对6.016￥口粒 子、8.78MeVa粒子对7.69MeVa粒子的峰重叠。但如果测量环境的条件发生变化(如更换探测 器、在空气中测量、在较高的气溶胶情况下测量)导致222化、22嗦n子体的a能谱重叠比较严重 时，将严重影响到氮子体测量的准确性。所W人们引入氮子体a能谱峰重叠修正因子对其进 行计数的修正。通常情况下，a能谱峰重叠修正因子为一定值，此值在仪器出厂时应由厂商 和校准部口给出。但有时由于长期使用或使用不当，仪器内的电子元器件逐渐损耗或损坏， 其增益及前置放大器和线性放大器的参数值与校准时相比发生了变化，从而导致能量漂 移。为此，在仪器检定时需对a能谱峰重叠修正因子进行刻度。本文利用南华大学国家标 准222Rn室及浓度稳定可调的2^Rn室建立一种氮子体测量仪a能谱峰重叠修正因子的准确刻 度方法。
[0005] 图2是采用多道脉冲幅度分析器得到的在非真空条件下测量混合222Rru 2^Rn子体 的口能谱截图。可见在非真空条件下进行222化、22°化子体的a能谱测量时，除需考虑 222化子体 1?曰八(21中〇)、1?3(：'（21咕〇)的能谱峰存在峰重叠外，还需考虑22喻1子体化(：'（ 2畔〇)8.7816￥能 谱峰对222化子体RaA6.00MeV、RaC' 7.69MeV能谱峰的重叠。
[0006] 所W需要引入222^/22D化子体a能谱峰重叠修正因子对其进行计数的修正。
【发明内容】
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种氮子体测量仪a能谱峰重叠修正因子的准确刻 度方法，解决了现有技术中存在的问题，提高了 222^/22D化子体活度浓度的测量准确度。
[000引本发明所采用的技术方案是，一种氮子体测量仪a能谱峰重叠修正因子的准确刻 度方法，按照W下步骤进行：
[0009] 步骤1，调节氮室222化浓度至2000Bq/m3左右，对应的氮室内 222化子体活度浓度稳 定在200Bq/m3，22^n子体活度浓度忽略；
[0010] 步骤2,将22^n室连接一个活度为3000Bq的高射气系数固体22嗦山原，调节 22^n子体 水平至2000Bq/m3左右；
[0011] 步骤3,氮子体测量仪装填滤膜后从2^Rn室采样15min后，利用多道脉冲幅度分析 器，采用1024道，测量氮子体测量仪的a能谱120min，取22^n子体IliC" (2^Tl )6. OSMeV能谱峰 计数区的上限作为222化子体RaA(2"Po)6.0MeV能谱峰的上阔值对应的道值LVi;
[0012] 步骤4,氮子体测量仪重新填装滤膜后从222化室采样15min后，静置60min，利用多 道脉冲幅度分析器进行6. OMeV能谱区计数区O-LVi道、7.69MeV计数区LV广1023道60-120min 时间段的a粒子计数Nii、Ni2;
[0013] 步骤5,更换滤膜重复步骤4,得到两个计数区的计数值，按式（1)计算峰重叠因子 白1;
[0014] 设6. OMeV计数区计数为Nii，7.69MeV计数区计数为Ni2，RaC'（21咕〇)7.69MeVa粒子 能谱峰计敬区对RaA6. OMeV计数区重叠因子01表示为：
[0015]
(1)
[0016] 步骤6,氮子体测量仪填装滤膜后从222Rn室采样15min，利用多道脉冲幅度分析器 巧慢氮子体测量仪的a能谱105min，测定RaC'（2i4Po)7.69MeV计数区的上阔值对应的道值 LV2；
[0017] 步骤7,氮子体测量仪重新装填滤膜后从22DRn室采样15min后，静置ISOmin待222Rn 子体衰变完后，利用多道脉冲幅度分析器测量RaA所在6.OOMeV计数区O-LVi道、RaC'所在 7.69MeV计数区LV1-LV2道W及IliC '所在8.78MeV计数区LV2-1023道120min的a粒子计数化4、 化3、化2 ;
[0018] 步骤8,更换滤膜重复上述步骤7,得到=个计数区的计数值，最后按式(2)-式(3) 式确定峰重叠因子02、03;
[0019] 设全谱计数为化1，8.78MeV计数区计数为化2，6 . OSMeV计数区计数为化3，此时在 7.69MeV计数区计数为化4,则8.78Me Va粒子计数慢化到6. OMe Va粒子计数区的峰重叠因子白2 为：
[0020]
(2)
[0021] 8.78MeVa粒子对222^、22^n混合情况下7.69MeVa计数段内的重叠因子目3表示为：
[0022]
(3)。
[0023] 进一步的，所述步骤3中，本案所刻度的氮子体测量仪道值LVi取538道。
[0024] 进一步的，所述步骤6中，本案所刻度的氮子体测量仪道值LV2取698道。
[0025] 本发明的有益效果是:现有的基于a能谱法开发的氮子体测量仪器的刻度只考虑 其对a粒子的探测效率的刻度，忽略了对a能谱峰重叠修正因子刻度，此方法的建立将减少 此类仪器由于长期使用或使用不当导致的能量漂移及a能谱重叠修正的偏差。提高其222Rn /22??子体活度浓度的测量准确度。
【附图说明】
[0026] 图1是ORTECTa能谱仪在真空中测得的混合子体的a能谱图（真空）。
[0027] 图2是混合子体a能谱截图。
[002引图3是纯22^n子体a能谱图。
[0029] 图4是纯222化子体a能谱图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0031] 222化、22喻1子体a能谱峰重叠因子的计算：
[0032] 因为222Rru 2^Rn子体的各a能谱峰的峰形及位置不会因环境W及子体的不断沉积 而发生较大变化，即可认为能谱峰的重叠因子不因环境的变化而变化，所W本文可参照汪 佳明、卢正永的峰重叠算法利用纯222化子体环境和纯22^n子体环境分别测定子体连续测量 仪测量混合222Rru22DRn子体浓度时，RaC'7.69MeVa粒子能谱峰计数区（简称计数区）对 RaA6. OMeV计数区、ThC ' 8.78MeV计数区对6. OMeV计数区、8.78MeV计数区对7.69MeV计数区 的峰重叠因子01、02、03。
[0033] 在纯222Rn子体环境确定222Rn子体峰重叠因子目1时，设6.OMeV计数区计数为化1， 7.69MeV计数区计数为化2，则重叠因子目1表示为：
[0034]
(1)
[0035] 在纯2^Rn子体环境下确定目2、目3时，设全谱计数为化1，8.78MeV计数区计数为化2， 6. OSMeV计数区计数为化3，由于8.78MeVa粒子除可能散落在6. OSMeV计数区外，还可能散落 在7.69MeV计数区内，设此时在7.69MeV计数区计数为N24，则8.78MeVa粒子计数慢化到 6. OMe Va扮子计掛反的峰雷叠巧子目2为：
[0036]
(2)
[0037] 8.78MeVa粒子对222化、2^化混合情况下7.69MeVa计数段内的重叠因子目3表示为：
[00；3 引
0)
[0039] 222IW22V子体a能谱峰重叠因子的实验测定：
[0040] 本案采用了利用纯222化子体环境确定222化子体峰重叠因子目1，及利用在纯2^化子 体环境确定2^Rn子体峰重叠因子目2、目3的实验方案。具体方案如下：1)利用22DRn子体化C" (^8Tl)6.OSMeVa粒子的能谱峰来确定222化子体RaA 6.OOMeVa粒子能谱峰的上阔值;2)利用 纯222化子体环境消除22^n子体化护6. OSMeVa粒子对222化子体RaA6. OOMeVa粒子计数的影 响，将南华大学氮实验室的国家标准222Rn室作为纯222Rn子体环境;3)将南华大学氮实验室 体积为2.71113的22吨11室(22嗦11子体浓度可在5089/111 3~280089/1113范围内可调，溫度在24°(：~ 37 °C间变化，湿度控制在58 %~65 % )作为2^化子体环境，采用滤膜从较高的2^化子体浓度 测量环境取样后静置一段时间W消除222化子体的干扰;4)利用多道脉冲幅度分析器(简称 多道，实际使用时设置为1024道)进行22^n/222^子体连续测量仪a能谱的测量。
[0041] 具体的步骤如下：
[0042] 步骤1，调节氮室222化浓度至2000Bq/m3左右(对应的氮室内222化子体活度浓度稳 定在200Bq/m3左右，2^化子体活度浓度可W忽略）；
[0043] 步骤2,氮子体测量仪装填滤膜后从2^Rn室采样15min后，利用多道测量其a能谱 (见图3)，测定RaA6. OMeV能谱峰计数区的上阔值对应的道值LVi(本案实验值为538);
[0044] 步骤3,氮子体测量仪重新填装滤膜后从222化室采样15min后，静置60min(可认为 滤膜上RaA已衰减完，只有RaC'），利用多道脉冲幅度分析器进行氮子体测量仪6.OMeV计数 区（O-LVi道）、7.69MeV计数区（LV广1023道)60-120min时间段的a粒子计数Nii、Ni2 ;
[0045] 步骤4,利用同一张滤膜重复步骤3,得到两个计数区的计数值，最后按式（1)计算 峰重叠因子01;
[0046] 步骤5,将22^n室连接一个活度为3000Bq的高射气系数固体22嗦山原，调节 22^n子体 水平至2000Bq/m3左右；
[0047] 步骤6,氮子体测量仪填装滤膜后从222化室采样15min，利用多道测量IOSmin(见图 4)，测定RaC'7.69MeV能谱峰计数区的上阔值对应的道值LV2(本案实验值为698);
[004引步骤7,氮子体测量仪重新装填滤膜后从22^n室采样I5min后，静置ISOmin后(可认 为空气中混入的RaC'几乎衰减完），利用多道测量同一张滤膜RaA所在6.OOMeV计数区（0- LVi道）、RaC'所在7.69MeV计数区化V1-LV2道）W及化C '所在8.78MeV计数区（LV2-1023道） 120min的a粒子计数化4、化3、化2;
[0049] 步骤8,使用同一张滤膜重复上述步骤7,得到=个计数区区的计数值，最后按(2)- (3)式确定峰重叠因子92、93。
[0050] 实验结果分析：
[0051] 按步骤1-4完成222化子体峰重叠因子01的测量，每次测量完成后更换滤膜，连续测 量8次6.016￥、7.6916￥能谱计数区的〇粒子的计数值^及峰重叠因子的计算值都列在表1 中，可见连续测量8次，峰重叠因子01稳定在0.0334左右，其相对平均偏差为3.11%，且同一 厂家的同款滤膜间的差异几乎可W忽略。
[0052] 表1 222化子体重叠因子(白1)
[0化3]
[0化4]
[0055] 注:实验日期为2015年6月28日至6月30日，括号内为相对平均偏差
[0056] 按步骤1-2,5-8完成2^化子体峰重叠因子02、03的测量，测量结果列在表2中。表2很 明显的反映出：在非真空条件下，22V子体化(：'（21咕〇)8.7816￥能谱峰计数区对 222化子体 RaA6. OOMeV能谱峰计数区的重叠不可忽略，但要比2^Rn子体IliC'（U4Po)S. 78MeV能谱峰计 数区对222化子体RaC'7.69MeV能谱峰计数区的重叠程度低得多，本案中表征8.78MeVa粒子 慢化到6.00、7.69MeV计数区的峰重叠因子目2、目3的峰重叠修正因子分别可取0.0613、 0.1674,且同一厂家的同款滤膜间的差异几乎可W忽略。
[0化7] 表2 22〇化子体峰重叠因子(目2、白3)
[0化引
[0059] 注:实验日期为2015年6月28日至6月30日，括号内为相对平均偏差
[0060] 研究结果表明：
[0061] 1)非真空条件下混合222Rru22V子体的a能谱峰拖尾导致 2^Rn子体化(：'（21咕〇) 8.78MeV能谱峰对222Rn子体RaC ' 7.69MeV、RaA6 . OOMeV能谱峰重叠 W及222Rn子体RaC ' 7.69MeV能谱峰对RaA6 . OOMeV能谱峰较大的重叠，其中8.78MeVa粒子慢化到222Rn子体 RaA6. OOMeV能谱峰计数区的概率不能忽略；
[0062] 2)本案的刻度对象是南华大学氮室开发的N^-2型氮子体测量仪，选用的是醋酸 纤维脂微孔滤膜(美国Milipore公司生产，孔径0.祉m)，研究结果表明同一厂家的同一型号 滤膜的峰重叠修正因子间的区别可W忽略，更换型号后需对其峰重叠修正因子进行重新刻 度。
[0063] 本文的原理及发明点：
[0064] (1)鉴于有222化的地方就有22^n存在，本案利用南华大学国家标准氮室提供的较 高的222Rn子体活度浓度(可达200-800Bq/m3似减少环境22V子体的影响（环境 22V子体浓 度一般低于20Bq/m3)，并将其视为纯222化子体环境；
[0065] (2)将22V室连接一个活度为3000Bq的高射气系数固体22V源，调节 22V子体水 平至2000Bq/m3左右，可将其视为纯2^化子体环境，刻度时还可在滤膜采样后静置一段时间 (一般在120minW上）W进一步减少222化子体的影响；
[0066] (3)利用多道脉冲幅度分析器测量待刻度氮子体测量仪的a能谱可同时完成测量 仪a能谱的标定与a能谱峰计数区的读数，且系统简单，连接方便；
[0067] (4)利用纯2^Rn子体环境下IliC" (^8Tl )6. OSMeV的a能谱峰来标定222Rn子体RaA (U中0)6.OOMeV能谱峰计数区的上阔所对应的道值避免了 222化子体RaC'（U4Po)的a能谱峰 对能谱标定的影响；
[0〇6引（5)利用纯222Rn子体环境下RaC'r4Po)7.69MeV的a能谱峰来标定其能谱峰计数区 的上阔所对应的道值避免了 22V子体化C'（2i中0)的a能谱峰对能谱标定的影响。
【主权项】
1. 一种氡子体测量仪α能谱峰重叠修正因子的准确刻度方法，其特征在于，按照以下步 骤进行： 步骤1，调节氡室222Rn浓度至2000Bq/m3左右，对应的氡室内222Rn子体活度浓度稳定在 200Bq/m3，22()Rn子体活度浓度忽略； 步骤2,将22()Rn室连接一个活度为3000Bq的高射气系数固体22()Rn源，调节 22()Rn子体水平 至 2000Bq/m3 左右； 步骤3,氡子体测量仪装填滤膜后从22()Rn室采样15min后，利用多道脉冲幅度分析器，采 用1024道，测量氡子体测量仪的α能谱120min，取22QRn子体ThC〃（ 2Q8T1) 6.05MeV能谱峰计数 区的上限作为222Rn子体RaA(218Po)6. OMeV能谱峰的上阈值对应的道值LV!; 步骤4，氡子体测量仪重新填装滤膜后从222Rn室采样15min后，静置60min，利用多道脉 冲幅度分析器进行6.0MeV能谱区计数区0-1^道、7.6916￥计数区LVi-1023道60-120min时间 段的α粒子计数Nh、N 12; 步骤5,更换滤膜重复步骤4,得到两个计数区的计数值，按式(1)计算峰重叠因子θ1; 设6. OMeV计数区计数为Nn，7.69MeV计数区计数为N12，RaC'（214Po)7.69MeVa粒子能谱峰 计数区对RaA6. OMeV计数区重叠因子01表示为：(1) 步骤6,氡子体测量仪填装滤膜后从222Rn室采样15min，利用多道脉冲幅度分析器测量 氡子体测量仪的α能谱105min，测定RaC'（214Po)7.69MeV计数区的上阈值对应的道值LV2; 步骤7,氡子体测量仪重新装填滤膜后从22()Rn室采样15min后，静置180min待222Rn子体 衰变完后，利用多道脉冲幅度分析器测量RaA所在6.00MeV计数区0-1^1道、1^(：'所在 7 · 69MeV计数区LV1-LV2道以及ThC '所在8 · 78MeV计数区LV2-1023道120min的α粒子计数N24、 Ν23、Ν22 ; 步骤8,更换滤膜重复上述步骤7,得到三个计数区的计数值，最后按式(2)-式(3)式确 定峰重叠因子θ2、θ3; 设全谱计数为N21，8.78MeV计数区计数为N22，6.05MeV计数区计数为Ν 23，此时在7.69MeV 计数区计数为N24，则8.78MeVa粒子计数慢化到6. OMeVa粒子计数区的峰重叠因子02为：(2) 8.78MeVa粒子对222Rn、22QRn混合情况下7.69MeVa计数段内的重叠因子θ 3表示为：(3:)。2. 根据权利要求1所述的一种氡子体测量仪α能谱峰重叠修正因子的准确刻度方法，其 特征在于，所述步骤3中，氡子体测量仪道值1^ 1取538道。3. 根据权利要求1所述的一种氡子体测量仪α能谱峰重叠修正因子的准确刻度方法，其 特征在于，所述步骤6中，氡子体测量仪道值LV 2取698道。
【文档编号】G01T1/36GK105954789SQ201610248794
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】吴喜军, 肖德涛, 李志强, 单健, 周青芝
【申请人】南华大学