專利名稱:制造密封的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造α粒子輻射體的方法及其裝置，其通過捕獲從天然存在的衰變放射性物質(zhì)產(chǎn)生的原子可以用作隨機脈沖發(fā)生器的α源，其中進行對原子數(shù)的控制，以便將這些捕獲的原子設置到一定強度。
背景技術：
用于制造α粒子輻射體的常規(guī)方法包括以下步驟將α輻射體夾在蓋部件之間密封起來，以用于煙霧探測器中，將α輻射體與蓋部件一起軋制、拉伸，并當?shù)竭_預定密度的原子數(shù)時，將其切割成預定形狀而完成。已經(jīng)提出了其它方法(參考例如專利文獻1用于收集氡的方法)，其中，通過用液氮冷卻捕獲的氡氣以將其液化，以在溶液狀態(tài)中捕獲用作α輻射體的金屬原子。
專利文獻1早期公開的日本專利申請2002-265206。

發(fā)明內(nèi)容
然而，這些常規(guī)方法需要控制α輻射體的密度的步驟，其中將α輻射體夾在金、銀材料之間，然后對其軋制，直到到達特定輻射源強度，這意味著必須使用特殊的裝置。從而具有的缺點為會不可避免地造成成本的增加。
本發(fā)明的目的是提供一種制造密封α輻射源的方法及其裝置，其使用已經(jīng)建立的可靠技術，所述技術容易使用，并且成本低廉。
本發(fā)明涉及一種制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，包括以下步驟使用210Pb收集器通過收集氡來收集210Pb-210Po；沉淀所述收集的210Pb-210Po的氫氧化物、并利用聚碳酸酯(PC)過濾器收集所述沉淀；溶解所述210Pb-210Po氫氧化物沉淀，以形成210Pb-210Po放射性薄膜；以及密封所述210Pb-210Po放射性薄膜以進行保護。
具體為，根據(jù)本發(fā)明的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法包括以下步驟。
在第一步工藝中，采用含有鈾系放射性核素例如鐳的物質(zhì)作為222Rn源；將從222Rn源產(chǎn)生的222Rn與例如氮氣或干燥空氣的載氣一起通過冷阱以液化222Rn，所述冷阱被冷卻到等于或低于222Rn的沸點(-62℃)的溫度；以及，通過使粘附在所述冷阱的側(cè)壁或者殘留在所述冷阱中的210Pb-210Po進入利用用于收集的溶劑(例如硝酸溶液)的溶液中，來收集由所述液化的222Rn的衰變產(chǎn)生的子體核素中的210Pb-210Po，其中所述冷阱的溫度已經(jīng)返回到室溫。
在第二步工藝中，通過在含有210Pb和作為從210Pb的衰變產(chǎn)生的核素210Po的硝酸、硫酸或鹽酸溶液中添加過量氫氧化銨溶液，而制備氫氧化物沉淀，沉積所述沉淀，然后利用聚碳酸酯(PC)過濾器收集所述氫氧化物沉淀中的210Pb和210Po第三步工藝為溶解工藝，其中使用二氯乙烷和二氯甲烷的優(yōu)選為1∶1的液體混合物溶解由聚碳酸酯材料制成的過濾器。通過溶解聚碳酸酯將在聚碳酸酯中捕獲的金屬原子帶入溶液。二氯乙烷和二氯甲烷的混合物粘附(接合)在金屬原子周圍，從而通過提取溶液可以提取金屬原子。第三步工藝還包括，通過將該溶液滴下并對其進行風干，而形成厚度為1微米或者更薄的薄膜。
在第四步工藝中，通過在二氯乙烷和二氯甲烷的優(yōu)選為1∶1的液體混合物中溶解PC過濾器，而密封在上述步驟中形成的210Pb-210Po放射性薄膜；然后將所述液體滴在在上述步驟中形成的膜上，以形成厚度為1微米或者更薄的保護薄膜。
在根據(jù)本發(fā)明的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法中，通過控制其中溶解金屬原子的溶液的液滴量，可以控制金屬210Pb和210Po的原子量。所述過程的具體順序如下。
1.測量膜濾器的重量；2.測量被膜濾器捕獲的210Pb-210Po的原子數(shù)，該測量通過測量捕獲的210Pb-210Po放射出的γ射線而進行，其中，可以計算出在從通過冷肼的氡捕獲的開始到捕獲結(jié)束中被過濾器捕獲的氡的原子量(氡是210Pb-210Po的母體核素)；3.測量溶解過濾器的溶液的重量(質(zhì)量)；4.根據(jù)被捕獲的210Pb-210Po的原子數(shù)以及溶液的重量，確定溶液中210Pb-210Po的濃度；5.確定所需的α粒子數(shù)，計算出對應于該α粒子數(shù)的溶液量，使用移液管或者類似物將等量的溶液滴在預定位置上；6.干燥滴下的部分，蒸發(fā)出有機溶劑。
本發(fā)明還涉及一種210Pb收集器，其通過收集氡來收集210Pb-210Po。所述收集器包括222Rn源，其包括含有鈾系放射性核素例如鐳的物質(zhì)；除濕阱，用于一起收集例如氮氣或干燥氣體的載氣和由所述222Rn源產(chǎn)生的222Rn氣，并只將純氡氣通入冷阱；以及222Rn收集器阱，其通過將所述222Rn氣冷卻至222Rn的沸點(-62℃)或更低的溫度而液化所述222Rn氣，然后產(chǎn)生210Pb和210Po，其在從所述222Rn的衰變產(chǎn)生的子體核素中具有較長的半衰期。



圖1示出了用于本發(fā)明中的利用氡收集的210Pb收集器的一個實例；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于PC過濾器的溶解方法的一個實例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的從溶解過濾器到形成薄膜的過程的一個實例；以及圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的對210Pb-210Po薄膜的密封方法的一個實例。
具體實施方式
下面描述第一步工藝。
如圖1所示，將含有鈾系放射性核素例如天然鈾礦石粉末1或者鐳的物質(zhì)作為222Rn源裝入容器中。鈾礦土壤中余留的鈾礦石粉末、煉鈾過程中產(chǎn)生的土壤中余留的鈾礦石粉末以及鐳源可以用作所述物質(zhì)。為了將由222Rn源產(chǎn)生的222Rn引入冷阱，使用例如氮氣或者干燥空氣的載氣2和用于抽氣的泵7。首先將來自222Rn源的氣體通入除濕阱(集水阱(watercontent trap))3。所述除濕阱是用于收集伴隨222Rn產(chǎn)生的蒸氣和水分的裝置，以允許只將純氡氣通入冷阱。所述除濕阱具有這樣的作用，其通過使用干冰或者甲醇冷卻到4到-20℃或者更低溫度，使得將222Rn源釋放的濕氣凍結(jié)而粘附到壁上以便于去除。盡管圖中沒有示出，可以采用蜂窩狀、細管狀或者網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，其中可以獲得氣體通道、冷卻劑溫度以及結(jié)構(gòu)材料的傳導性的優(yōu)化組合。冷阱的工作溫度應設定在零度以下，并高于222Rn的沸點(-62℃)，從而不會捕獲222Rn，這一點是非常重要的。
重要的是，用隔熱材料將除濕阱與222Rn收集器阱5之間的導管盡量保護起來，使得除濕阱3的出氣的溫度在到達222Rn收集器阱的距離中不會升高。這是提高222Rn收集器阱制冷效率的重要因素。從除濕阱出來的氣體進入冷阱，即222Rn收集器阱5。所述冷阱使用液氮6將溫度降至222Rn的沸點(-62℃)或更低溫度。氣體主要包括通過除濕阱除去濕氣的222Rn，在222Rn收集器阱的冷阱中液化所述氣體。可以使用與除濕阱相同的蜂窩狀、細管狀以及網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)用于液化的高效冷卻。
考慮到222Rn(3.82天)和210Pb(22.3年)的半衰期(222Rn衰變產(chǎn)生的210Pb的放射量是222Rn的全部放射量的約1/2000)，優(yōu)選連續(xù)進行約12天至1個月的收集周期，但是可以根據(jù)所需的210Pb源強度以及222Rn氣體的產(chǎn)生率對其進行調(diào)整。
上述液化的222Rn的衰變、以及冷阱中的222Rn溶液中的和壁表面上的氣體的衰變產(chǎn)生了子體核素(218Po，214Pb，214Bi，214Po，210Pb，210Bi，214Po)。這些子體核素也會根據(jù)其半衰期進行衰變，從而主要產(chǎn)生半衰期較長的210Pb和210Po?？紤]到222Rn的半衰期是3.82天，在低溫下將其中進行固定時間的收集的上述冷阱保持約40天。當消耗完99.9％或更多的222Rn之后，將溫度逐漸變回室溫，其中將極少量余留的氡以氣相釋放，并使用例如硝酸溶液的溶液將粘附在冷阱側(cè)壁上的、或者余留的210Pb-210Po溶解。該210Pb-210Po收集工藝的特征在于，將所述溶液與包含在溶液中的210Pb-210Po一起提取出。
可以使用氡或者生成氡的鐳來代替天然鈾礦石。氡可以是含有222Rn的氣體，或者可以是能夠被基底、洞穴、鈾礦床或者類似物捕獲的氣體。氡無需是100％的純氡。此外，還可以是產(chǎn)生222Rn的鐳(226Ra)，或者是從礦物或者含有鐳的巖石中產(chǎn)生的氡。
在氡衰變的過程中產(chǎn)生的釙、鉍和鉛都是鈾系的一部分、并且被不可避免地形成。使每一個產(chǎn)生的原子衰變成為210Pb而不發(fā)生分裂，并使所述原子持續(xù)1.5到2年，以建立210Pb-210Po的放射平衡，其中，將從210Po釋放出的α粒子的半衰期縮短至22.3年，如同210Pb的半衰期。所述210Pb-210Po用作α輻射體。
接著描述第二步工藝。
通過向含有在上述步驟中制備的210Pb以及從210Pb的衰變產(chǎn)生的核素210Po的硝酸溶液(下文以硝酸溶液作為代表實例)中添加過量氫氧化銨溶液，制備氫氧化物沉淀。為了提取在第一步工藝中捕獲的210Pb-210Po金屬原子，可以通過利用硝酸溶液溶解，來制備含有210Pb以及210Pb衰變產(chǎn)生的210Po核素的硝酸溶液?？蛇x的是，可以采用在醫(yī)學上一直用作輻射源的226Ra安瓿(ampule)源，其中用硝酸溶液溶解在安瓿中產(chǎn)生的210Pb-210Po。
一旦形成沉淀，將作為氫氧化物沉淀形式的210Pb-210Po通過聚碳酸酯(PC)膜濾器，以便捕獲過濾器中的沉淀。將充分沉淀的氫氧化物與溶液一起倒入設置有PC過濾器的容器中，其中通過在過濾器出口側(cè)抽氣，而將氫氧化物從溶液中分離出。
所述聚碳酸酯過濾器采用表面收集型0.1μm的Nuclepore聚碳酸酯過濾器。通過在上表面安裝過濾器單元而使用所述過濾器，所述過濾器單元由Nalgen Nunc International等制造(硝化纖維過濾器，其有效過濾表面直徑為45mm、孔徑為0.2μm)。
接著介紹第三步工藝。
第三步工藝是一種溶解方法，其使用二氯乙烷和二氯甲烷的優(yōu)選為1∶1的液體混合物溶解由聚碳酸酯材料制成的過濾器。
通過二氯乙烷和二氯甲烷的優(yōu)選為1∶1的液體混合物9溶解PC過濾器8，所述PC過濾器8捕獲作為氫氧化物沉淀的210Pb和210Po。通過溶解聚碳酸酯將在氫氧化物中捕獲的金屬原子帶入溶液。通過二氯乙烷和二氯甲烷的混合物粘附(接合)在金屬原子周圍來提取溶液，可以提取金屬原子。對PC過濾器的溶解如圖2所示。
其中溶解有捕獲氫氧化物的PC過濾器的溶液10包含210Pb-210Po，使用吸液管11或者類似物吸取溶液10，并滴至鋁板上或者檢測器蓋的內(nèi)側(cè)，并進行風干以形成厚度為1微米或者更薄的薄膜。該過程如圖3所示。
接著描述第四步工藝。
第四步工藝包括，密封放射性薄膜以保護所述薄膜，其中首先在二氯乙烷和二氯甲烷的優(yōu)選為1∶1的混合溶劑12中溶解新的PC過濾器。然后將其充分干燥以用于密封，直至可以在涂層13上觀察到干涉條紋環(huán)。一旦確定干燥，將溶液滴至在上述步驟中形成的210Pb-210Po薄膜14上，并同時充分干燥，以形成厚度為1微米或者更薄的薄膜。該方法的具體過程如圖4所示。
在根據(jù)本發(fā)明的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法中，通過控制溶解金屬原子的溶液的滴數(shù)，可以控制210Pb和210Po的金屬原子量。過程的具體順序如下1.測量膜濾器的重量；2.測量被膜濾器捕獲的210Pb-210Po的原子數(shù)，該測量通過測量捕獲的210Pb-210Po放射出的γ射線而進行；3.測量溶解過濾器的溶液的重量(質(zhì)量)；4.根據(jù)被捕獲的210Pb-210Po的原子數(shù)以及溶液的重量，確定溶液中210Pb-210Po的濃度；5.確定所需的α粒子數(shù)，計算出對應于該α粒子數(shù)的溶液量，使用移液管或者類似物將等量的溶液滴在預定位置上；6.干燥滴下的部分，蒸發(fā)出有機溶劑。
在不偏離本發(fā)明基本特征的情況下，可以將本發(fā)明實施到多個方案中。因此，上述實施例只是對本發(fā)明的說明，而不是為了限制本發(fā)明。
優(yōu)點本發(fā)明提供了一種用于制造密封α輻射源的方法及其裝置，其使用已經(jīng)建立的可靠的技術，所述技術容易使用，并且成本低廉。從而可以顯著地控制成本的增加。
權(quán)利要求
1.一種制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，包括以下步驟使用210Pb收集器通過收集氡來收集210Pb-210Po；沉淀所述收集的210Pb-210Po的氫氧化物、并利用聚碳酸酯(PC)過濾器收集所述沉淀；溶解所述210Pb-210Po氫氧化物沉淀，以形成210Pb-210Po放射性薄膜；以及密封所述210Pb-210Po放射性薄膜以進行保護。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，其中所述使用210Pb收集器通過收集氡氣來收集210Pb-210Po的步驟是210Pb-210Po收集工藝，其特征在于采用含有鈾系放射性核素的物質(zhì)作為222Rn源；將從所述222Rn源產(chǎn)生的222Rn與載氣一起通過冷阱以液化所述222Rn，所述冷阱被冷卻到等于或低于222Rn的沸點(-62℃)的溫度；以及，通過使粘附在所述冷阱的側(cè)壁上的或者余留在所述冷阱中的210Pb-210Po進入利用用于收集的溶劑的溶液中，來收集由所述液化的222Rn的衰變產(chǎn)生的子體核素中的210Pb-210Po，其中所述冷阱的溫度已經(jīng)返回到室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的制造方法，其中從天然鈾礦石粉末和鐳源中選擇所述222Rn源。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2的制造方法，其中從氮氣和干燥空氣中選擇所述載氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2的制造方法，其中從硝酸、硫酸和鹽酸溶液中選擇所述用于溶解210Pb-210Po的溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，其中所述沉淀所述收集的210Pb-210Po的氫氧化物、并通過聚碳酸酯(PC)過濾器收集所述沉淀的步驟包括通過在含有210Pb和作為從210Pb的衰變產(chǎn)生的核素210Po的硝酸、硫酸或鹽酸溶液中添加過量氫氧化銨溶液，而制備所述氫氧化物沉淀，沉積所述沉淀，然后利用所述PC過濾器收集所述氫氧化物沉淀中的210Pb和210Po。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，其中所述溶解所述210Pb-210Po氫氧化物沉淀以形成210Pb-210Po放射性薄膜的步驟包括將已經(jīng)收集作為氫氧化物沉淀的210Pb和210Po的所述PC過濾器溶于二氯乙烷和二氯甲烷的混合溶劑中，以及，將所獲得的溶液滴下，以通過對所述溶液的自然蒸發(fā)而形成厚度為1微米或者更薄的薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的制造方法，其中所述二氯乙烷和二氯甲烷的混合比是1∶1。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，其中所述密封所述210Pb-210Po放射性薄膜以進行保護的步驟包括將單獨的PC過濾器溶于二氯乙烷和二氯甲烷的混合溶劑中，以及，將所獲得的溶液滴在根據(jù)權(quán)利要求
7的工藝制備的薄膜上，以形成厚度為1微米或者更薄的薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的制造方法，其中所述二氯乙烷和二氯甲烷的混合比是1∶1。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7至10中任一權(quán)利要求
的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子輻射體)的方法，其特征在于，通過控制用于滴下的所吸取的所述溶液的量來控制210Pb-210Po原子的含量。
12.一種通過收集氡來收集210Pb-210Po的210Pb收集器，包括222Rn源，其包括含有鈾系放射性核素的物質(zhì)；除濕阱，用于一起收集載氣和由所述222Rn源產(chǎn)生的222Rn氣，并只將純氡氣通入冷阱；以及222Rn收集器阱，其通過將所述222Rn氣冷卻至222Rn的沸點(-62℃)或更低的溫度而液化所述222Rn氣，然后產(chǎn)生210Pb和210Po，其在從所述222Rn的衰變產(chǎn)生的子體核素中具有較長的半衰期。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12的收集器，其中所述222Rn源從天然鈾礦石粉末和鐳源中選出。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12的收集器，其中所述載氣從氮氣和干燥空氣中選出。
專利摘要
一種制造密封
文檔編號G21G4/04GKCN1826663SQ200480017060
公開日2006年8月30日 申請日期2004年6月9日
發(fā)明者三頭啟明, 露崎典平 申請人:三頭啟明, 露崎典平導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan