專利名稱：氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氡析出率和氡濃度測量儀器，屬于核輻射探測領(lǐng)域，具體涉及氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，其既可用于尾礦表面、土壤、地面、建材、核設(shè)施場所表面氡析出率的α能譜測量，也可用于環(huán)境氡濃度測量。
背景技術(shù)：
222Rn是鈾系放射性衰變系列中唯一的一個(gè)氣體子體，它是一個(gè)惰性的放射性核素，氡核素通過218Po，214Pb，214Bi，214Po和210Pb進(jìn)行衰變，隨著沿著這個(gè)路徑的每次衰變，核素都會(huì)發(fā)射射線α粒子，β粒子和γ射線或者它們的組合。從氣體核素氡開始衰變到穩(wěn)定的206Pb，其α衰變包括長壽命和短壽命的子體。
在這個(gè)衰變系列中，222Rn是通過發(fā)射α粒子而發(fā)生衰變的，由于氡氣是惰性氣體，不會(huì)與其它材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，半衰期是3.825天。某一個(gè)氡核隨時(shí)都會(huì)衰變，但衰變最有可能發(fā)生在兩個(gè)半衰期內(nèi)，氡衰變時(shí)，會(huì)釋放能量為5.49MeV的α粒子，核素隨之轉(zhuǎn)變?yōu)?18Po，釙原子是金屬，易于粘著在與之相接觸的物體的表面上，例如空氣中的塵?；蛘卟牧系谋砻婊蛘邉?dòng)物的肺葉上。218Po的半衰期很短，為3.05分鐘，這意味著它們中的大多數(shù)會(huì)在形成后的6分鐘內(nèi)發(fā)生衰變，218Po的平均壽命僅為4.4分鐘，它也發(fā)生α衰變，能量為6.00MeV，衰變之后轉(zhuǎn)變?yōu)?14Pb，半衰期26.8分，這個(gè)核素和它的子體214Bi(半衰期19.8分鐘)都是β衰變體，之后衰變?yōu)榱硪粋€(gè)α衰變體214Po，這個(gè)核素半衰期極短，只有164微秒，并在衰變時(shí)發(fā)射能量為7.69MeV的α粒子，當(dāng)214Po衰變時(shí)變?yōu)?10Pb，后者的半衰期約為22.3年，其平均壽命長達(dá)32.2年，由于它具有較長的半衰期，在氡氣測量中通常忽略210Pb這個(gè)因素，它只會(huì)給一些總計(jì)數(shù)率儀器的背景帶來負(fù)面影響。另外兩個(gè)天然放射性系列釷系和錒系中的兩個(gè)氣體元素是220Rn和219Rn，它們的半衰期都很短，他們的影響相當(dāng)小，通常忽略其貢獻(xiàn)。
α能譜測量多被用于進(jìn)行在溫濕度變化比較小的室內(nèi)進(jìn)行測量，少有用于尾礦現(xiàn)場的測量，因?yàn)槲驳V現(xiàn)場溫濕度變化很大，測量條件惡劣，不采取相應(yīng)的措施難以保證測量的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在現(xiàn)場溫濕度變化大、測量條件惡劣時(shí)仍能有效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地測量氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀。
本發(fā)明的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，包括氡收集裝置、半導(dǎo)體探測器、電荷靈敏放大器、主放大器、多道分析器，在多道分析器上設(shè)有USB接口，通過該USB接口連接筆記本電腦，通過筆記本電腦控制α能譜連續(xù)全譜測量和顯示α連續(xù)譜；對(duì)該α能譜測量儀還采用如下方式進(jìn)行穩(wěn)譜測量開始前，選定用于穩(wěn)譜的參考峰位及峰的上下邊界參數(shù)，將上述參數(shù)輸入筆記本電腦中；在測量過程中，通過筆記本電腦在線控制每隔幾秒對(duì)上述峰位檢測一次，如峰位道址漂移，則通過筆記本電腦在線控制自動(dòng)調(diào)節(jié)主放大器的增益，直至回到原來的峰位為止；在α能譜測量儀每次開機(jī)時(shí)進(jìn)行零點(diǎn)校正，即將固定能量的單峰α源的峰位穩(wěn)定在一個(gè)固定道址，通過筆記本電腦控制或零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)主放大器的增益調(diào)整零點(diǎn)。
如上所述的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，在該α能譜測量儀機(jī)箱內(nèi)左右或前后兩側(cè)分別裝有風(fēng)扇，在多道分析器的主芯片上裝有散熱片和散熱風(fēng)扇。
本發(fā)明的效果在于本發(fā)明的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，在現(xiàn)場溫濕度變化很大，測量條件惡劣情況下，仍然能夠保證現(xiàn)場動(dòng)測量的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和精確性。該α能譜測量儀與筆記本電腦相連進(jìn)行α能譜全譜測量和顯示，可以根據(jù)不同測量條件選擇不同的測量核素，能保證測量精度，縮短測量時(shí)間，同時(shí)還可以在測量過程中隨時(shí)觀察譜線和能峰的變化，及時(shí)了解測量狀態(tài)，保證測量的準(zhǔn)確性。在線實(shí)時(shí)α穩(wěn)譜和零點(diǎn)調(diào)節(jié)，解決了現(xiàn)場α能譜測量由于環(huán)境溫濕度的變化導(dǎo)致的α譜的漂移問題。在α能譜測量儀機(jī)箱內(nèi)兩側(cè)分別裝有風(fēng)扇、在多道分析器的主芯片上裝有散熱片和散熱風(fēng)扇，使α能譜測量儀具有良好的散熱措施，對(duì)儀器在現(xiàn)場的穩(wěn)定測量起到了至關(guān)重要的作用。本發(fā)明用途廣泛，既可用于尾礦表面、土壤、地面、建材、核設(shè)施場所表面氡析出率的α能譜測量，也可用于環(huán)境氡濃度測量。解決尾礦治理過程中邊治理邊測量的實(shí)際需求。


圖1為氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀構(gòu)成圖。
圖中1.收集片；2.半導(dǎo)體探測器；3.探測器盒；4.偏壓；5.電荷靈敏放大器；6.主放大器；7.多道分析器；8.筆記本電腦。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀進(jìn)一步描述本發(fā)明的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，主要包括收集片1、金硅面壘半導(dǎo)體探測器2、電荷靈敏放大器5、主放大器6、1024道γ能譜多道分析器7，在多道分析器7上設(shè)有USB接口，通過該USB接口連接筆記本電腦8，通過筆記本電腦8控制α能譜儀進(jìn)行連續(xù)全譜測量和顯示α連續(xù)譜。
本發(fā)明氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀還采用兩種方式進(jìn)行穩(wěn)譜一種方式是在線實(shí)時(shí)α穩(wěn)譜，在測量開始前，先進(jìn)行數(shù)分鐘的預(yù)測量，選定用于穩(wěn)譜的參考峰位以及峰的上下邊界，把這些參數(shù)通過穩(wěn)譜參數(shù)設(shè)置界面輸入筆記本電腦8中軟件內(nèi)，然后開始測量，在測量過程中，筆記本電腦8在線控制每隔10秒對(duì)所選峰位檢測一次，如有峰位道址漂移，則通過調(diào)節(jié)主放大器6的增益自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到回到原來的峰位為止；另一種方式是零點(diǎn)校正，是在α能譜測量儀每次開機(jī)時(shí)，用固定能量的單峰α源(例如239Pu源)的峰位對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行校正，將該固定能量的單峰α源(例如239Pu源)的峰位穩(wěn)定在一個(gè)固定道址，通過筆記本電腦控制調(diào)節(jié)主放大器6的增益調(diào)整零點(diǎn)，或者通過調(diào)整位于α能譜測量儀上的零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器來調(diào)整零點(diǎn)。零點(diǎn)校正主要是防止α能譜測量儀關(guān)機(jī)后再開機(jī)或擱置較長時(shí)間以及搬運(yùn)后，造成開機(jī)后系統(tǒng)峰位的漂移而設(shè)置的。本發(fā)明α能譜測量儀通過在線實(shí)時(shí)α穩(wěn)譜和零點(diǎn)調(diào)節(jié)對(duì)測量進(jìn)行穩(wěn)定，糾正由于環(huán)境溫濕度和電子線路的變化引起的能譜能量峰位的漂移，保證測量的一致性、重現(xiàn)性和精確性。
為降低現(xiàn)場氡析出率和氡濃度測量時(shí)溫度對(duì)測量穩(wěn)定性的影響，本發(fā)明氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀的儀器機(jī)箱相對(duì)左右或者前后兩側(cè)各裝有一個(gè)風(fēng)扇，這樣使得機(jī)箱內(nèi)空氣流通，熱量及時(shí)散發(fā)出去；同時(shí)在多道分析器7主芯片上裝有一個(gè)散熱片和散熱風(fēng)扇，使得主芯片上的熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證測量軟件的正常運(yùn)行，不致死機(jī)。
本發(fā)明的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，是探測氡氣衰變產(chǎn)生的α粒子，并只考慮從222Rn到210Pb之間的短壽命子體。在測量時(shí)，可根據(jù)測量介質(zhì)氡析出率和測量環(huán)境氡濃度的大小任意選取不同的測量核素進(jìn)行計(jì)數(shù)累計(jì)，在氡濃度高時(shí)，選取短半衰期的218Po子體作為測量對(duì)象，可以節(jié)省測量時(shí)間，在氡濃度低時(shí)，選取214Po或者214Po和218Po兩個(gè)能量峰的總計(jì)數(shù)，以便保證測量精度；另外還可以通過譜的形態(tài)觀察到測量的狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)峰位的漂移和峰形的改變而不知，測量更加準(zhǔn)確。
例如測量尾礦現(xiàn)場氡析出率和氡濃度采用探測罩扣于尾礦壩現(xiàn)場，鋁箔高壓靜電吸附氡子體，收集完畢，將鋁箔迅速轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體探測器2的探測器盒3內(nèi)的托盤上，然后將托盤推至半導(dǎo)體探測器正下方，開始測量。本發(fā)明氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀的筆記本電腦8上裝有專用集數(shù)據(jù)采集、穩(wěn)譜、譜線顯示和數(shù)據(jù)處理于一體的軟件，通過軟件即可自動(dòng)也可手動(dòng)計(jì)算氡析出率和氡濃度或進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。
權(quán)利要求
1.一種氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，包括氡收集裝置(1)、半導(dǎo)體探測器(2)、電荷靈敏放大器(5)、主放大器(6)、多道分析器(7)，其特征在于在多道分析器(7)上設(shè)有USB接口，通過該USB接口連接筆記本電腦(8)，通過筆記本電腦(8)控制α能譜連續(xù)全譜測量和顯示α連續(xù)譜；對(duì)該α能譜測量儀還采用如下方式進(jìn)行穩(wěn)譜測量開始前，選定用于穩(wěn)譜的參考峰位及峰的上下邊界參數(shù)，將上述參數(shù)輸入筆記本電腦(8)中；在測量過程中，通過筆記本電腦(8)在線控制每隔幾秒對(duì)上述峰位檢測一次，如峰位道址漂移，則通過筆記本電腦(8)在線控制自動(dòng)調(diào)節(jié)主放大器(6)的增益，直至回到原來的峰位為止；在α能譜測量儀每次開機(jī)時(shí)進(jìn)行零點(diǎn)校正，即將固定能量的單峰α源的峰位穩(wěn)定在一個(gè)固定道址，通過筆記本電腦(8)控制或零點(diǎn)調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)主放大器(6)的增益調(diào)整零點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，其特征在于在該α能譜測量儀機(jī)箱內(nèi)左右或前后兩側(cè)分別裝有風(fēng)扇，在多道分析器(7)的主芯片上裝有散熱片和散熱風(fēng)扇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氡析出率和氡濃度現(xiàn)場多道α能譜測量儀，包括氡收集裝置、半導(dǎo)體探測器、電荷靈敏放大器、主放大器、多道分析器，其在多道分析器上設(shè)有USB接口，通過該USB接口連接筆記本電腦，通過筆記本電腦控制α能譜連續(xù)全譜測量和顯示α連續(xù)譜，對(duì)該α能譜測量儀還采用在線實(shí)時(shí)α穩(wěn)譜和零點(diǎn)調(diào)節(jié)進(jìn)行穩(wěn)譜。本發(fā)明在現(xiàn)場溫濕度變化很大，測量條件惡劣情況下，仍然能夠保證現(xiàn)場動(dòng)測量的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和精確性，其用途廣泛，既可用于尾礦表面、土壤、地面、建材、核設(shè)施場所表面氡析出率的α能譜測量，也可用于環(huán)境氡濃度測量，解決尾礦治理過程中邊治理邊測量的實(shí)際需求。
文檔編號(hào)G01T1/167GK101071108SQ20061007889
公開日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者付錦, 潘大金, 裴承凱, 黃平 申請(qǐng)人:核工業(yè)北京地質(zhì)研究院