专利名称：一种双电离室累积式壤中氡气测量方法
技术领域：
针对煤炭资源安全开采、铀矿资源探测和地质构造勘查等领域中迫切需要提高壤中氡气测量的稳定性和一致性上的缺陷，本 发明提出了一种双电离室累积式壤中氡气测量方法。
背景技术：
壤中氡气测量，始于上世纪初叶的地质工作，近60年来已经在煤炭资源安全开采、铀矿资源探测和地质构造勘查等领域中得到广泛的应用。此外，在环境放性射评价领域，居家环境中空气氡浓度指标检测和建筑物地基壤中氡浓度指标检测等，也都需要进行氡气测量。现有的壤中氡气测量方法主要包括瞬时抽气、静电累积、a径迹和热释光等。这些氡气测量方法在工作的稳定性、一致性和智能化程度等方面都存在诸多缺陷。此外，由于地表氡气析出量非常微弱，目前的主要a杯累积氡气测量方法不能克服a杯埋入土壤后携带进入氡气测量装置中的湿气对测量精度和稳定性的影响。同时，该方法采用金属铜针作为探测器也大大降低了探测效率和工作稳定性，也不能区分氡气及其子体核素。而瞬时抽气测量法虽然能够进行核素区分，但是测量数据只能反映该测量时刻点的氡气浓度，不能反映出土壤中长时间累积后氡气平衡的特征信息，测量数据难于后期综合解释。另外，瞬时抽气测量法单个测量点的时间较长，也降低了实际工作效率。而双电离室累积式壤中氡 气测量方法既具备累积式氡气测量方法在工作效率上优势，也具备瞬时抽气式氡气测量方法氡气及其字体核素区分能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何实现一种双电离室累积式壤中氡气测量方法。该方法克服了现有累积式壤中测氡方法在稳定性和一致性上的诸多缺陷，实现氡气及其子体的定性和定量测量，进而满足煤炭资源安全开采、铀矿资源探测和地质构造勘查等领域对壤中氡气测量的迫切需求。为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案一种双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤
A、选择测点，将氡气收集器埋于土壤中；
B、当土壤中的氡气在收集器中累积达到平衡时，取出收集器放入氡气测量装置中并启动测量；
C、氡气测量装置测量收集器中累积的氡气及其子体衰变产生的a粒子，测量完成后将测量结果送到现场数据处理终端；
D、现场数据处理终端对测量结果进行显示和存储等处理后，再上传至计算机处理系
统；
E、计算机处理系统对测量结果作进一步的绘图等处理。
按照本发明所提供的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述氡气测量装置的收集电离室采用螺纹卡口，既可以旋开放入氡气收集器，又可以拧紧保证在测量时与外界空气的隔绝。按照本发明所提供的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述氡气测量装置在收集电离室和测量电离室之间风机抽气的形式，将收集电离室中氡气收集器累积的氡气及其子体衰变产生的a粒子抽入测量电离室中进行测量。按照本发明所提供的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述氡气测量装置在收集电离室和测量电离室之间加入了干燥剂，以消除氡气收集器在土壤中累积的湿气。
按照本发明所提供的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述氡气测量装置在收集电离室和测量电离室之间加入的干燥剂在进气端和出气端放置了海绵滤膜，以避免风机抽气过程中将氡气收集器上细小的泥土颗粒抽入测量电离室中。按照本发明所提供的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述氡气测量装置的测量电离室中包含了探测器和前置信号处理电路。按照本发明所提供的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述现场数据处理终端和计算机处理系统之间采用USB 口进行连接。
图I为双电离室累积式壤中氡气测量方法的系统原理框图。图2为现场数据处理终端功能接口连接图。图3为氡气测量装置内部结构效果图。其中，I、收集电离室密封盖把手；2、收集电尚室；3、液晶显不屏；4、风机；5、功能电路板；6、电池；7、测量电尚室。图4为氡气测量装置外观效果图。其中，8、收集电离室密封盖；9、功能按键；10、氡气测量装置提手；11、干燥剂；12 ;电源开关。具体实现方式
本发明公开了一种双电离室累积式壤中氡气测量方法，包括步骤:A、选择测点，将氡气收集器埋于土壤中；B、当土壤中的氡气在收集器中累积达到平衡时，取出收集器放入氡气测量装置中并启动测量；C、氡气测量装置测量收集器中累积的氡气及其子体衰变产生的a粒子，测量完成后将测量结果送到现场数据处理终端；D、现场数据处理终端对测量结果进行显示和存储等处理后，再上传至计算机处理系统；E、计算机处理系统对测量结果作进一步的绘图等处理。如图I所示，整个氡气测量装置由收集电离室、测量电离室、干燥剂、现场数据处理终端和计算机处理系统等5部分组成。所述现场数据处理终端和计算机处理系统之间采用USB接口进行通信。图2为现场数据处理终端功能接口连接图。如图所示，现场数据处理终端包括有主信号调理电路、高速AD电路、多道脉冲幅度分析、单片机、显示存储模块、按键输入模块、USB接口模块和电源系统。图3、4为氡气测量装置内部结构和外观效果图。如图所示，握住收集电离室密封盖的把手I拧开收集电离室密封盖8，将氡气收集器放入在收集电离室2里面；打开电源开关12，启动系统电源；系统电源启动后，风机4工作，将收集电离室2内含有氡气及其衰变子体通过干燥机11循环的抽入测量电离室7中，测量电离室7中的半导体探测器与氡气及其衰变子体发生作用，从而转换为电荷信号，该电荷信号由现场数据处理终端处理后得到氡气浓度值；测量的氡气浓度值首先通过液晶显示屏3实时显示出来，并且还可以通过USB接口上传至计算机系统做后续的成图处理；氡气测量装置的测量时间、测量次数和计算因子等参数还可以通过按键9实时的修改，并保存。本发明具有如下特点
I、在测量方法上，采用了累积式a能谱测氡方式，提高了氡气a能谱测量的一致性和重复性，并且具备了氡气及其子体之间核素 鉴别能力。2、在系统工作方式上，采用了预先埋入氡气收集器的方式，将氡气收集器和氡气测量装置分开，既提高了整个系统的工作效率，也确保了氡气测量装置的安全性。3、在系统结构设计上，采用了收集电离室和测量电离室的双电离室结构，保证了工作过程中测量电离室的稳定和探测器不受污染。此外，在双电离室之间气体循环回路中加入了干燥剂，消除了氡气收集器中带入的湿气和细小泥土颗粒对测量电离室的干扰和污染。4、在电路功能上主要完成土壤中氡气及其子体a能谱测量。首先，半导体探测器将氡气及其子体衰变的a射线粒子转换成相应大小的电荷信号；然后，通过前置信号处理电路和主信号调理电路将此电荷信号进行放大整形，使之成为一个具有一定电压幅度的脉冲信号。脉冲信号的电压幅度与入射的a粒子能量成正比；接着，此脉冲信号通过AD转换电路进行数字化处理，数字化的结果与脉冲信号的幅度成正比；再接着，多道脉冲幅度分析模块将脉冲信号数字化处理的结果当作一个地址，以该地址转化为存储器的地址来记录数字化的脉冲个数，将各地址的脉冲总记数以幅度分布的情况表现出来，即入射a粒子的谱线图；最后，根据氡气及其子体衰变的a粒子的能量是特定的，因此单片机处理器运用相关谱线解析算法分析该谱线，从而可以得到入射a粒子的核素类型及氡气浓度。
权利要求
1.一种双电离室累积式壤中氡气测量方法，其他特征在于，所述方法包括如下步骤 A、选择测点，将氡气收集器埋于土壤中； B、当土壤中的氡气在收集器中累积达到平衡时，取出收集器放入氡气测量装置中并启动测量； C、氡气测量装置测量收集器中累积的氡气及其子体衰变产生的α粒子，测量完成后将测量结果送到现场数据处理终端； D、现场数据处理终端对测量结果进行显示和存储等处理后，再上传至计算机处理系统； Ε、计算机处理系统对测量结果作进一步的绘图等处理。
2.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤A中氡气收集器可以从土壤中取出并放入氡气测量装置中。
3.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤B中氡气测量装置由收集电离室和测量电离室2部分组成。
4.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤B中氡气测量装置的收集电离室采用螺纹卡口，既可以旋开放入氡气收集器，又可以拧紧保证在测量时与外界空气的隔绝。
5.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤B中氡气测量装置在收集电离室和测量电离室之间风机循环抽气的形式，将收集电离室中氡气收集器累积的氡气及其子体衰变产生的α粒子抽入测量电离室中进行测量。
6.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤B中氡气测量装置在收集电离室和测量电离室之间加入了干燥剂，以消除氡气收集器在土壤中累积的湿气。
7.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤B中氡气测量装置在收集电离室和测量电离室之间加入的干燥剂在进气端和出气端放置了海绵滤膜，以避免风机抽气过程中将氡气收集器上细小的泥土颗粒抽入测量电离室中。
8.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤B中氡气测量装置的测量电离室中包含了探测器和前置信号处理电路。
9.根据权利要求I所述的双电离室累积式壤中氡气测量方法，其特征在于，所述步骤D中现场数据处理终端和计算机处理系统之间采用USB 口进行连接。
全文摘要
本发明公开了一种双电离室累积式壤中氡气测量方法，包括步骤A、选择测点，将氡气收集器埋于土壤中；B、当土壤中的氡气在收集器中累积达到平衡时，取出收集器放入氡气测量装置中并启动测量；C、氡气测量装置测量收集器中累积的氡气及其子体衰变产生的α粒子，测量完成后将测量结果送到现场数据处理终端；D、现场数据处理终端对测量结果进行显示和存储等处理后，再上传至计算机处理系统；E、计算机处理系统对测量结果作进一步的绘图等处理。该方法克服了现有累积式壤中测氡方法在稳定性和一致性上的诸多缺陷，实现氡气及其子体的定性和定量测量，进而满足煤炭资源安全开采、铀矿资源探测和地质构造勘查等领域对壤中氡气测量的迫切需求。
文档编号G01N27/62GK102768234SQ201210289100
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者刘易, 周伟, 周建斌, 张东升, 张炜, 方方, 朱星, 王敏, 薛向明 申请人:成都理工大学