四种自制被动积分灵敏测氡

1、四种自制被动积分灵敏测氡仪(计)的性能比较 肖德涛 赵桂芝 （南华大学核科学技术学院 湖南衡阳 421001） 前言 矿工个人剂量监测、环境氡污染水平调查、地震预报、资源勘探、氡剂量学研究等活动都需要科学、经济、实用的测氡技术。对于应用氡测量技术的最大用户环保卫生和辐射防护等部门的常规监测而言，在人力物力有限的条件下，恰当地选择监测方案是非常重要的。一般被动积分测氡技术从剂量学和方法学分析，可以成为在环保评价和退役评价中优先选择的方法，但在实践中由于其灵敏度太低，往往不能很好地满足评价需要，这表明必须提高被动积分测氡技术的灵敏度。为此，研究了驻极体多功能快速测氡仪、灵敏型矿工氡个人剂量计、电源

2、式多功能快速测氡仪和被动式PCMR-1连续测氡仪等四种被动积分灵敏测氡仪。测量原理218Po+ 222Rnb 个人氡剂量仪的采样室 222Rn 222Rna 氡浓度和氡析出率测量仪的采样室218Po+干燥剂扩散窗探测器采样室图1 被动积分灵敏测氡原理的示意图 研究的四种被动积分灵敏测氡仪的测量原理如图1所示。氡浓度和氡析出率测量仪（图1.a）的采样室内的静电场由驻极体或高压电源产生，探测器采用CR-39SSNTD或金硅面垒探测器，采样室内表面镀铬，底座设有干燥盒和过滤窗，过滤材料选用北京合成纤维研究所生产的型滤膜。灵敏性矿工个人氡剂量计（图1.b）采样室内的静电场由驻极体产生，采用CR-39S

3、SNTD作探测器，用10m厚PE保鲜膜作过滤膜。 当它们用于环境氡浓度测量时，环境中的氡经采样室过滤窗过滤，氡子体被阻挡，只有氡扩散进入采样室。由于氡的衰变子体218Po大部分（约90%）是带正电荷的，所以进入采样室的氡衰变产生的这部分带电子体在采样室内静电场作用下，大部分被吸附到探测器表面并对其进行照射，这就大大提高了测氡灵敏度。 被动积分测氡技术中探测器记录到的辐射信息是跟采样室内氡暴露量成正比的。由于采样室过滤窗扩散速率常数D对不同滤材是不一样的，所以采样室内的氡暴露量与实际被测量的环境中氡暴露量之间存在一定的差别。 设C0(Bqm-3)表示环境中的氡浓度，C(Bqm-3)表示采样室内的

4、氡浓度，D(s-1)表示采样室过滤窗扩散速率常数，(s-1)表示氡的衰变常数，则C随时间t(s)的变化为：) 1 ()CC(CdtdC0D) 2 (e1 CCt )(0DDD) 3 (VDAD 表1给出了四种测氡仪的D 若t=0时，C=0，则由(1)式得： 若D(cm2s-1)表示氡在滤材中的扩散常数，A(cm2)表示扩散面积，(cm)表示滤材厚度，V(cm3)表示采样室体积，则表1 四种测氡方法的D测氡方法驻极体多能快速测氡仪矿工个人氡剂量仪电源式多能快速测氡仪PCMR-1连续测氡仪选用滤材型滤纸10mPE保鲜膜型滤纸型滤膜D，h-12.8*0.129*2.8*8.3*实测值 *根据D计算值

5、，D取7.810-8cm2s-18 一般取样时间t1/(+D)，故： (4)式说明在采样室内外达到动态平衡时，采样室内的氡暴露量E内(Bqm-3hr)和采样室外的氡暴露量E外(Bqm-3hr)之间存在确定的定量关系。可以证明，当采样结束后，经过一段时间的补偿，采样室内在采样期间的氡暴露量仍然可以按(4)式计算，即： (5)式说明，可以直接按采样室外的氡暴露量来对被动积分测氡装置进行刻度。 ) 4 (CC0DD) 5 (EtCCtEDD0DD外内 因此，对于采用CR-39SSNTD作探测器的驻极体多功能快速测氡仪、灵敏型矿工个人氡剂量仪和电源式多功能快速测氡仪，它们测量的氡暴露量E外与装入它们采

6、样室内的CR-39SSNTD上的净径迹密度TD(trackscm-2)满足下列关系： (6)式中R(trackscm-2(Bqm-3hr)-1)为测氡仪的刻度因子。对于采用金硅面垒作探测器的PCMR-1连续测氡仪，其测量的氡暴露量E外与进入其采样室内的氡生成的子体218Po衰变释放的粒子产生的净计数N满足下列关系： (7)式中K(cph(Bqm-3)-1)为测氡仪的刻度因子。）（外6ERTD) 7 (外EKN 当驻极体多功能快速测氡仪、电源式多功能快速测氡仪和PCMR-1连续测氡仪用于介质表面氡析出率测量时，采用的是局部静态法，即将它们的底盖取下，然后将它们的采样室直接扣于被测介质表面，并用橡

7、皮泥等密封材料对接触缝隙进行密封。若介质表面的氡析出率为J(Bqm-2hr-1)，A(m2)为采样面积，V(m3)为采样体积，当测氡仪采样室内氡的泄漏和反扩散影响可以忽略不计时，采样室内的氡暴露量E内(Bqm-3hr)与采样时间T(hr)的关系为： 由(5)、(6)、(7)、(8)式可得： 事实上，因D，(9)式中D/(+D)1。)8(V2AJTE2内）（连续测氡仪电源式多功能测氡仪驻极体多功能测氡仪91PCMRKAT)(VN2RAT)(VT2J2DD2DDD表2 被动积分灵敏测氡技术的技术指标 测氡技术 *加干燥剂 *10mPE保鲜膜能隔绝水蒸气通过 *70%RH标定值 指标 指标参数驻极体

8、多功能快速测氡仪灵敏型矿工个人氡剂量仪电源式多功能快速测氡仪PCMR-1连续测氡仪探测器CR-39CR-39CR-39金硅面垒采样室体积，l3.463.710-23.463.46重量，g39529.410005000灵敏度(2.030.12)103*(trackscm-2/kBqm-3hr)30.80.3*(trackscm-2/kBqm-3hr)(4.040.15)102*(trackscm-2/kBqm-3hr)1.1*(cph/Bqm-)LLDE,Bqm-3hr3.0200158LLDJ,mBqm-2s-1(采样1小时)0.2 11质量保证 v建立理论模型，进行条件实验v建立简易氡室，进

9、行经常刻度 v参与计量认证，规范监测程序v比对 一致性检验 v测量平均氡浓度v测量氡析出率氡浓度, 测量 Bqm-3 方法 测量地点驻极体多功能快速测氡仪灵敏型矿工氡个人剂量计电源式多功能快速测氡仪PCMR-1连续测氡仪简易氡室212.525.3228.315.2219.326.1222.312.7895.437.1886.526.6932.841.2913.324.52321.379.6*2388.858.5*2256.480.2*2351.065.1*实验楼一楼源库93.610.188.97.297.211.390.632.8表3 平均氡浓度一致性检验测量结果注：带*号的为连续采样12小时

10、测量值，其余均为连续采样24小时测量值； PCMR-1连续测氡仪采样周期为1小时，其余3种方法为3个平行样。 测量 方法测量地点驻极体多功能快速测氡仪电源式多功能快速测氡仪PCMR-1连续测氡仪备注实验室28.53.134.21.826.32.3采样周期3h核工业272尾矿坝（覆盖土50cm）88.310.279.15.793.24.6采样周期3h表4 氡析出率一致性检验测量结果 氡析出率, mBqm-2s-1 四种测氡仪的优缺点四种测氡仪的优缺点 表5 四种测氡仪的优缺点测氡仪优点缺点驻极体多功能快速测氡仪适合一天左右的积分采样；测量成本低，可成批采样；既测氡浓度，又测氡析出率。对操作人员操

11、作技能要求高，稍不慎就难于保证采样质量；径迹分布不均匀，径迹读数费时；要加干燥剂；不能现场给出测量结果。灵敏型矿工个人氡剂量计适合一个星期左右的积分采样；测量成本低，可成批采样；既适合个人氡剂量监测，又适合区域氡水平监测。对操作人员操作技能要求高，稍不慎就难于保证采样质量；径迹分布不均匀，径迹读数费时；不能现场给出测量结果。电源式多功能快速测氡仪适合一天左右的积分采样；现场采样有质量保障，可成批采样；径迹分布相对均匀；既测氡浓度，又测氡析出率。要加干燥剂；不能现场给出测量结果；单仪的重量较重。PCMR-1连续测氡仪采样周期可在1-24小时内任意设置(整小时数)；数据纪录、存储、处理智能化；灵敏度因子可调节；现场给出测量结果；既测氡浓度，又测氡析出率。单仪价格高，重量较重。 小结 研究开发的四种被动积分灵敏测氡仪(计)灵敏度高，采样现场不用电源。采用CR-39SSNTD的三种测氡仪可