全尘采样的气溶胶连续测量技术.doc

天津坤鑫电子仪器有限公司全尘采样的气溶胶连续测量技术采用半导体探测器作为测量器件，由于半导体探测器分辨率高，可以用能量甄别的方法快速测量低浓度气溶胶。 首先在天然放射性情况下，进行取样测量，并求得天然放射性的本底校正系数，以后测量，仪器可自动快速得出气溶胶浓度。1 浓缩取样本仪器采用“过滤器收集”法。让被测空气通过过滤器，使气溶胶被过滤器（本仪器采用微孔滤膜）阻挡而沉积在滤膜上。在实际测量中，认为抽气流量率为一恒量Q抽气， 如抽气时间为t抽气， 则采样空气总体积为Q抽气t抽气。 考虑过滤效率过滤，设空气中气溶胶为C气溶胶，那么，沉积在滤纸上的气溶胶为： A滤纸气溶胶过滤C气溶胶Q抽气t抽气 （） 其中，C气溶胶为气溶胶的浓度。故C气溶胶= A滤纸气溶胶/（过滤Q抽气t抽气）（2）2 停放等待 为克服天然氡子体对人工核素（如钚-239）的干扰，取样后停放等待是采取的措施之一。由于人工放射性核素寿命长，在浓缩过程中，其强度随浓度时间线性增加快，而天然放射性核素寿命短，强度随时间增加的慢，同时在取样后停放一段时间t停放后，使RaA完全衰变，余下的氡子体的干扰主要是RaC。3 能量甄别 当取样时氡子体和人工核素同时被收集在滤纸上，经停放后，测得谱形如下计数E道数239PuRaCRaAThCABCDF图中 AB段：称为人工道，其中积分计数以N人工总表示。CD段：称为补偿道，其中积分计数以N补偿表示。EF段：称为甄别道，为氡子体的积分计数，以N氡子体表示。 显然，在人工道AB段内， 其积分计数不仅包括人工放射性核素贡献，还有氡子体的贡献。定义氡钍子体谱形拖延到AB道内的积分计数为N1。 则人工道内人工放射性核素的积分计数为： N人工N人工总1（3）当空气中中无人工污染时，只对氡子体取样，此时对以选定的滤纸和测量条件下可测出： K=N1/N补偿 N1=KN补偿 (4)式中：K称为补偿系数。定义多次测量得K的平均值为K平均。则由（3），（4）有： N人工人工总平均补偿（5）而N人工总、N补偿分可分别从人工道及补偿道测得。设探测器探测效率（对而言）为探测；设测量时间为t测量；设沉积于滤纸之上的人工放射性气溶胶为滤纸人工气溶胶；设空气中人工放射性气溶胶浓度为人工气溶胶。类同（）式，有： A滤纸人工气溶胶过滤C人工气溶胶Q抽气t抽气 （6）再考虑到其他因素的影响，引入效率修正系数效率修正；则有： A滤纸人工气溶胶f效率修正过滤C人工气溶胶Q抽气t抽气 （7）显然，有： N人工探测t测量 A滤纸人工气溶胶 （8）将（7）代入（8）有：N人工探测t测量 f效率修正过滤C人工气溶胶Q抽气t抽气（9） C人工气溶胶N人工/（探测t测量 f效率修正过滤Q抽气t抽气）（10）将（5）代入（10）有：C人工气溶胶（人工总平均补偿）/（ 探测 t测量 f效率修正 过滤Q抽气t抽气）（11）(11)式中各量的单位为：C人工气溶胶：Bq/ L； Q抽气：L/s； t抽气：s； t测量：s。如以以下量纲表示式中各量时：C人工气溶胶：居里/升；Q抽气：升/分；t抽气：分钟；t测量：分钟。由1分钟=60秒，1居里=3.71010Bq，1Bq=1s-1，有C人工气溶胶=（人工总平均补偿）/（ K变换系数探测 t测量过滤Q抽气t抽气）（12）引入了量纲变换而带来的变换系数K变换系数=2.221012。由甄别道总计数N氡子体可求得氡本底浓度，公式如下：C氡子体=2 N氡子体/Q抽气过滤探测f效率修正（1-e-t抽气） e-t停放（1-e-t测量）（13）式中： =ln2/T1/2平均T1/2平均=2100s，是氡子体的平均半衰期。式中各量量纲为：C氡子体：Bq/ m3； Q抽气：m3/s； t停放：s； t抽气：s；t测量：s ； T1/2平均：s。如以以下量纲表示式中各量时：C人工气溶胶：居里/升； Q抽气：升/分； t抽气：分钟； t测量：分钟； T1/2平均：分钟。则引入因量纲变换而带来的变换系数K变换系数=2.221012，有：C氡子体=2 N氡子体/Q抽气K变换系数过滤探测f效率修正（1-e-t抽气）e-t停放（1-e-t测量）（14）仪器灵敏度估计从略。3. 主要技术特性3.1 测量灵敏度 测量周期60分钟（可设置），对239Pu 气溶胶可达0.1Bq/m33.2 测量范围0.1 Bq/m3-10000 Bq/m33.3 仪器工作环境 温度：040C (2C)湿度：不大于90（30C）电源：AC 220V（194V242V）3.4 正常条件下仪器探测效率，对239Pu粒子h30%3.5 正常条件下仪器的基本误差不大于10%3.6 正常条件下，仪器工作8小时其探测效率变化不大于10%3.7 有效取样面积为30mm3.8 取样流量0.05m3/min(取样滤膜孔经为0.22m，过率效率为99%)。3.9 计数的容量为108-1。4.安装调试4.1仪器的安装步骤第一步 连接好取样器，注意气路部分橡胶软管的连接处密封性良好。接通电源时，应无异常声音。 第二步 依照图文连接各插道。 第三步 检查电源保护地线是否接通，否则接通保护地线。 第四步 打开电源，完成以上操作，仪器安装完毕。4.2仪器的调试4.2.1取样器设置抽气时间为10Min，放置滤纸