JJF 2223-2025 氡子体测量仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范CalibrationSpecificationforRadonDecayProductsMeasuringInst2025-03-27发布2025-09-27实施JJF2223—2025氡子体测量仪校准规范CalibrationSpecificationforRadonDecayProductsMeasuringInstrumentsJJF2223—2025归口单位:全国电离辐射计量技术委员会主要起草单位:中国计量科学研究院南华大学参加起草单位:国防科技工业电离辐射一级计量站河南省计量科学研究院本规范委托全国电离辐射计量技术委员会负责解释JJF2223—2025本规范主要起草人:梁珺成(中国计量科学研究院)肖德涛(南华大学)杨志杰(中国计量科学研究院)孙昌昊(中国计量科学研究院)参加起草人:邢雨(国防科技工业电离辐射一级计量站)龙成章(河南省计量科学研究院)王攀峰(河南省计量科学研究院)JJF2223—2025Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)3.1术语 (1)3.2计量单位 (2)4概述 (3)5计量特性 (3)5.1本底 (3)5.2采样流量 (3)5.3重复性 (3)5.4α潜能浓度 (3)5.5平衡当量浓度 (3)5.6交叉干扰 (3)6校准条件 (3)6.1环境条件 (3)6.2测量标准 (4)6.3其他校准用设备 (4)7校准项目和校准方法 (4)7.1本底 (4)7.2采样流量 (5)7.3重复性 (5)7.4参考响应 (5)7.5交叉干扰 (6)8校准结果表达 (6)9复校时间间隔 (7)附录A校准记录推荐格式 (8)附录B校准证书内页信息及推荐格式 (9)附录C参考响应的不确定度评定示例 (10)附录D氡子体衰变参数及计算关系 (13)参考文献 (14)JJF2223—2025ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范的编制主要依据ISO11665-1《环境中的放射性测量空气:氡-222第1部分:氡及其子体的来源与测量方法》(Measurementofradioactivityintheenviron-ment—Air:radon-222—Part1:Originsofradonanditsshort-livedproductsandasso- ciatedmeasurementmethods),ISO11665-2《环境中的放射性测量空气:氡-222第2部分:氡子体平均潜能α浓度的累积测量方法》(Measurementofradioactivityinthe《环境中的放射性测量空气:氡-222第3部分:氡子体平均潜能α浓度的抓样测量方作为放射性核素体积活度测量仪器,氡(222Rn或220Rn)子体测量仪用于氡子体α潜能浓度或平衡当量氡浓度的测量,在氡子体的辐射防护中具有重要作用。本规范为首次发布。JJF2223—20251氡子体测量仪校准规范1范围本规范适用于平衡当量氡(222Rn或220Rn)浓度不超过104Bq/m3的氡子体测量仪的校准。2引用文件本规范引用下列文件:JJF1001—2011通用计量术语及定义JJF1035—2006电离辐射计量术语及定义GB/T13163.1—2009辐射防护仪器氡及氡子体测量仪第1部分:一般原则(IEC61577-1:2006,IDT)GB/T13163.3—2014辐射防护仪器氡及氡子体测量仪第3部分:氡子体测量仪的特殊要求(IEC61577-3:2011,IDT)GB/T13163.4—2014辐射防护仪器氡及氡子体测量仪第4部分:含氡同位素及其子体参考大气的产生设备(氡环境试验系统)(IEC61577-4:2009,IDT)ISO11665-1环境中的放射性测量空气:氡-222第1部分:氡及其子体的来源与测量方法(MeasurementofradioactivityintheenviOriginsofradonanditsshort-livedproductsandassociatedmeasurementmethods)ISO11665-2环境中的放射性测量空气:氡-222第2部分:氡子体平均潜能α浓度的累积测量方法(Measurementofradioactivityintheenvironment—Air:radon-222—Part2:Integratedmeasurementmethodfordeterminingaveragepotentialalphaenergyconcentrationofitsshort-liveddecayproducts)ISO11665-3环境中的放射性测量空气:氡-222第3部分:氡子体平均潜能α浓度的抓样测量方法(Measurementofradioactivityintheenvironment—Air:radon-222—Part3:Spotmeasurementmethodofthepotentialalphaenergyconcentrationofitsshort-liveddecayproducts)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1术语3.1.1气溶胶aerosol悬浮在气体介质中的固体或液体微粒。3.1.2活度中值空气动力学直径activitymedianaerodynamicdiameter与所研究的气溶胶微粒具有相同热力学特性的单位密度(kg·m-3)球的直径随活JJF2223—20252度分布的中位值。3.1.3体积活度volumeactivity单位体积的放射性核素活度。3.1.4抓样采样grabsampling与所研究的量(如氡子体体积活度)的涨落相比,样品(如含氡子体的空气)收集时间较短的采样方法。3.1.5连续测量continuousmeasurement通过连续或间歇性(一般间隔1min~120min)采样、同时或延迟分析,反映氡子体浓度动态变化的测量方法。3.1.6累积测量integratedmeasurement通过连续采样一定体积的空气样品,累积氡子体产生相应的核径迹、电脉冲等信号,完成累积后再分析的测量方法。3.1.7α潜能浓度potentialalphaenergyconcentration单位体积空气中存在的任何短寿命氡子体混合物全部衰变至210Pb或208Pb所释放的α能量。3.1.8体积流量volumeflowrate单位时间内流过管道的气体体积。3.1.9平衡当量浓度equilibriumequivalentconcentration氡与其短寿命子体处于放射性平衡状态、并具有与非平衡状态混合物相同的α潜能浓度时氡的体积活度。3.1.10平衡因子equilibriumfactor氡的平衡当量浓度与氡气的实际浓度之比。3.1.11氡环境试验系统systemfortestatmospherewithradon产生和使用参考氡气所需设备的系统,简称氡室。通过对氡、气溶胶、温度和湿度等参数的调控,形成均匀稳定的氡子体测量仪校准环境。用于确定氡室内氡子体α潜能浓度或平衡当量浓度的参考值的测量装置。3.1.13参考响应referenceresponse测量装置在参考条件下对参考氡子体浓度的响应。3.1.14交叉干扰cross-interference由干扰放射性核素(222Rn或220Rn子体)引起的仪器测量值与其参考值之比。用于表征氡子体测量仪将222Rn子体误测量为220Rn子体的程度,反之亦然。3.1.15标准平面源referenceplanesources性质和活度在某一确定的时间内都是已知的,并能用作参考的固态平面放射源。3.2计量单位3.2.12π表面粒子发射率:秒分之一,符号:s-1。3.2.2[放射性]活度:贝可[勒尔],符号:Bq。3.2.3活度中值空气动力学直径:纳米,符号:nm。JJF2223—202533.2.4体积活度与平衡当量浓度:贝可[勒尔]每立方米,符号:Bq·m-3。3.2.5体积流量:立方米每分钟;符号:m3·min-1。3.2.6α潜能浓度:微焦耳每立方米;符号:μJ·m-3。4概述氡子体测量仪是一种通过抓样采样、连续采样或累积采样等方式获取空气中的氡子体,并结合计数、能谱或蚀刻径迹等测量信息与采样体积,得出空气中氡子体浓度的仪器。氡子体测量仪主要由采样单元、探测器和数据处理单元等组成。氡子体采集后,在探测器内沉积能量,产生可观测的计数、能谱或蚀刻径迹数,经分析得到氡子体α潜能,再除以采样体积得到α潜能浓度或平衡当量浓度。氡子体测量仪广泛应用于矿井、地下建筑和居室内空气质量控制,以及辐射环境监测等领域。5计量特性5.1本底在消除氡子体影响的情况下,采用能谱法的仪器全谱本底计数率:≤1.0s-1。5.2采样流量采样流量:(1~30)L·min-1;采样流量最大允许误差:±10%。5.3重复性测量重复性:≤2%(对于Pu-239或Am-241电镀源)。5.4α潜能浓度对于222Rn,α潜能浓度:≤56μJ/m3;对于220Rn,α潜能浓度:≤760μJ/m3。5.5平衡当量浓度对于222Rn或220Rn,平衡当量浓度范围:≤104Bq/m3。5.6交叉干扰220Rn子体对222Rn子体测量仪的交叉干扰:≤20%;222Rn子体对220Rn子体测量仪的交叉干扰:≤20%。说明:以上计量特性指标仅供参考,不用于合格性判定。6校准条件6.1环境条件6.1.1温度:(10~35)℃。6.1.2相对湿度:不大于85%。6.1.3大气压力:90kPa~106kPa。6.1.4气溶胶浓度:(5×109~2×1010)m-3,活度中值空气动力学直径:(100~6.1.5无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。JJF2223—202546.2测量标准6.2.1氡环境试验系统氡子体浓度可调控范围不小于(0.1~10)kBq·m-3,体积大于10m3的步入式氡室。6.2.2标准测量装置6.2.3流量标准器氡子体平衡当量氡浓度的测量范围不小于(0.1~10)kBq·m-3,相对扩展不确定度不大于10%(k=2)6.2.3流量标准器配备经过溯源的标准流量计(一般为皂膜流量计),用于校准氡子体测量仪采样部分的流量。6.3其他校准用设备6.3.1监督源流量测量范围:(0.5~30)L·min-1,扩展不确定度:2%(k6.3其他校准用设备6.3.1监督源应配备α、β平面源或液闪源,用于检查仪器工作状态是否正常和测量重复性。典型的α核素是241Am(或239Pu、244Cm),典型的β核素有是36Cl(或137Cs、99Tc、90Sr/90Y)。平面源的活性区尺寸宜与氡子体采样沉积的面积相同。液闪源适用于采用液闪原理测量氡子体浓度的仪器。监督源的技术规格如表1所示。表1监督源的技术规格核素规格量值α平面源核素:226Ra(或241Am、239Pu、244Cm)外径:Φ18mm~Φ35mm,活性区:Φ16mm~Φ25mm,厚度:(0.5~1.0)mm2π表面粒子发射率:(1×102~1×103)s-1β平面源核素:36Cl(或137Cs、99Tc、90Sr/90Y)液闪源核素:226Ra(或36Cl、137Cs、99Tc、90Sr/90Y)20mL瓶,闪烁液体积为(15±0.2)mL,每升甲苯中PPO的含量为(5±1)g活度:(1×102~1.0×103)Bq6.3.2环境参数测量仪,确(k=2)。7校准项目和校准方法7.1本底设置仪器的测量周期或能量区间等参数,更换空白滤膜样品(或其他采样器),检查仪器工作状态、参数配置,在正常环境本底(氡浓度一般低于50Bq/m3)下测量。通过环境本底测量,考察仪器工作状态是否正常、参数配置是否恰当、对环境级氡子体JJF2223—20255浓度的响应是否合理,为后续校准做好准备工作。本底测量进行不少于5次(每次的测量周期根据仪器运行模式一般设置为1h或2h),按公式(1)计算平均本底Cb:n(1)C=(1)Cb—平均本底,Bq·m-3或μJ·m-3。n—测量次数。对于采用累积测量法的核径迹探测器,一般不作本底测量,而是通过预留10~20个空白样(径迹片不暴露于空气中)作为对照组,将其平均径迹数直接作为计算的本底。7.2采样流量根据仪器工作原理,如有需要、且符合校准条件的,应开展本项目校准。用流量标准器校准仪器的采样流量。将被校仪器的进气口与流量标准器串接,在被校仪器采样泵的驱动下从氡室取气测量。按公式(2)计算采样流量校准系数K。K=(2)式中:Fm—被校仪器10次流量测量结果的平均值;Fs—标准器10次流量测量结果的平均值。7.3重复性根据仪器工作原理,如具备重复性测量条件的,可选择开展本项目校准。选择一种监督源(α、β平面源或液闪源)测量仪器重复性。将标准源放入送校仪器的测样位置,重复测量10次,单次测量计数应不小于40000。按公式(3)计算相对实验标准差,计算结果作为测量重复性。1·NV=1·N式中:V—重复性;(Ni-)2n-1×100%(3)Ni—被校准仪器的读数,s-1;N—被校准仪器读数的算术平均值,s-1;n—重复测量次数。7.4参考响应氡子体测量仪的参考响应在不少于2个浓度量级下校准。对于每一量级,氡子体浓度达到稳定后让被校仪器重复多次测量,每次测量时间一般设置为60min或120min。取10次测量的平均值计算参考响应,通过公式(4)计算每一浓度量级下被校氡子体测JJF2223—20256量仪的参考响应。R=(4)式中:R—某一浓度量级下,被校氡子体测量仪的参考响应,为无量纲的比值;I—被校仪器的示值,μJ·m-3或Bq·m-3;Ib—被校仪器的本底示值(如果适用),μJ·m-3或Bq·m-3;Q—氡子体体积活度的参考值,μJ·m-3或Bq·m-3。对于222Rn子体参考校准条件(220Rn子体浓度可忽略),两个浓度量级一般分别为平衡当量浓度180Bq·m-3(±20%)和3600Bq·m-3(±20%),对应潜能浓度分别为1μJ·m-3和20μJ·m-3。对于220Rn子体参考校准条件(222Rn子体浓度可忽略),两个浓度量级分别设置为平衡当量浓度180Bq·m-3(±30%)和1000Bq·m-3(±30%),对应潜能浓度分别为13μJ·m-3和76μJ·m-3。7.5交叉干扰与校准参考响应的条件相同,在氡室内只充入222Rn气、控制222Rn子体浓度,校准222Rn子体对于220Rn子体测量的干扰D222➝220,计算公式如(5)所示。D222➝220=(5)式中:m—表示氡子体校准的浓度量级数,≥2;Ii220—表示在某一量级的浓度下,222Rn子体在220Rn子体测量通道引起的干扰结果,μJ·m-3或Bq·m-3;Ii222—表示在某一量级的浓度下,222Rn子体浓度参考值,μJ·m-3或Bq·m-3。与校准参考响应的条件相同,在氡室内只充入220Rn气、控制220Rn子体浓度(222Rn子体浓度可忽略)的条件下,校准220Rn子体对于222Rn子体测量的干扰D220➝222,计算如公式(6)所示。D220➝222=(6)式中:I'i222—表示在某一量级的浓度下,220Rn子体在222Rn子体测量通道引起的干扰结果,μJ·m-3或Bq·m-3;I'i220—表示在某一量级的浓度下,220Rn子体浓度的参考值,μJ·m-3或Bq·m-3。8校准结果表达按本规范进行校准,出具校准证书,校准证书内页格式见附录B;校准结果应给出参考响应校准结果的不确定度(评定示例见附录C)。JJF2223—202579复校时间间隔建议复校时间间隔为24个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的,因此送校单位可根据实际使用情况自主确定复校周期间隔。JJF2223—20258附录A校准记录推荐格式氡子体测量仪校准记录送校单位仪器名称型号/规格出厂编号生产厂家校准日期证书编号校准依据的技术文件校准环境条件温度:℃相对湿度:%大气压力kPa气溶胶浓度:cm-3计量标准证书编号有效期仪器参数设置1.测量周期:h2.其他设置:校准项目校准结果本底b=重复性V=采样流量Fm=Fs=K=参考响应(对222Rn)R1=R2=参考响应(对220Rn)R3=R4=交叉干扰D222➝220D220➝222校准员核验员JJF2223—20259附录B校准证书内页信息及推荐格式一、仪器设置与校准条件1.氡子体测量仪主要参数设置:2.在气溶胶浓度为×××,平衡因子为×××的条件下进行校准。二、校准结果1.本底:b=2.采样流量校准系数:K=4.参考响应3.重复性4.参考响应氡子体量级测量值参考值参考响应扩展不确定度k=2,%222Rn子体ⅠⅡ220Rn子体ⅠⅡ5交叉干扰5.1222Rn子体对220Rn子体测量的干扰:D222➝220=5.2220Rn子体对222Rn子体测量的干扰:D220➝222=JJF2223—202510附录C参考响应的不确定度评定示例C.1测量条件与测量方法C.1.1环境条件温度:30.90℃,相对湿度:70.5%,大气压力:101.3kPa,气溶胶浓度:1.0×1010m-3,周围剂量当量率:<0.25μSv·h-1;无影响正常工作的机械振动和电磁干扰。C.1.2测量标准液体闪烁氡子体浓度绝对测量方法定值平衡当量氡浓度[相对扩展不确定度5%C.1.3测量参数:氡子体测量仪的参考响应。(k=2)];氡室体积为20m3,氡子体平衡当量浓度调控范围为(0.1~C.1.3测量参数:氡子体测量仪的参考响应。C.1.4测量方法:按7.4。C.2测量模型本评定以被校准氡子体测量仪的参考响应作为示例,根据规范中的公式(4),参考响应的测量模型可等效为:R=(C.1)式中:I—被校仪器的示值;Ib—被校仪器的本底示值;Q—氡子体浓度参考值;k—参考氡子体测量仪的校准系数。C.3输入量的标准不确定度C.3.1输入量I为同一氡子体浓度下重复性测量结果的平均值,测量次数通常为5~10次。I的标准不确定度u(I)通过测量结果的标准偏差表示,采用A类方法评定。C.3.2输入量Ib通过测量空白滤膜样品(无氡子体或其他放射性核素沾污的滤膜)得到,测量次数通常为2~5次。Ib的标准不确定度u(Ib)采用测量结果的标准偏差表示,采用A类方法评定。C.3.3输入量Q为参考氡子体测量装置给出测量结果的平均值,测量次数通常为5~10次。Q的标准不确定度u(Q)采用测量结果的标准偏差表示,采用A类方法评定。对于输入量I、Ib和Q,如果测量的次数少于10次,标准偏差s的计算采用极差法,计算公式如(C.2)所示;如果测量次数不少于10次,标准偏差s的计算采用贝塞尔公式,如公式(C.3)所示:s=(C.2)式中,E为n次测量的极差,C为极差系数,如表C.1所示。JJF2223—202511表C.1测量次数n与极差系数Cn23456789C1.131.692.062.332.532.702.852.97s=n-1 1(xi-)2n-1i=1(C.3)式中,xi为第i次测量结果,x为n次测量的算术平均值。C.3.4输入量k值及其标准不确定度u(k)通过查询证书得到,或者通过绝对测量方法得到。C.4灵敏系数输入量I的灵敏系数:c1==(C.4)输入量Ib的灵敏系数:c2==-(C.5)输入量Q的灵敏系数:c3==-(C.6)输入量k的灵敏系数:c4==-(C.7)C.5合成校准不确定度与扩展不确定度各输入分量之间不存在相关性的情况下,按照线性模型,被校准仪器的参考响应R的合成校准不确定度u(R)为:u2(R)=()2·u2(I)+(-)2·u2(Ib)+(-)2·u2(Q)+I-I(-)·u2(k)(C.8)Q·k2相对合成校准不确定度:urel(R)=(C.9)被校准氡子体测量仪在一个充满氮气(氡浓度低于5Bq/m3)的环境下,测量空白滤膜,获得本底测量结果Ib。此后,将被校仪器放入氡子体浓度稳定的氡室,进行校准,相关测量数据如表C.2所示。表C.2校准原始数据与参考数据输入量次数12345678910IbBq·m-30.51.23.1JJF2223—202512表C.2(续)IBq·m-3331.8323.6325.3328.2331.6328.4318.9308.5314.6325.1QBq·m-3327.4330.7310.6321.6322.4k说明:通过抓样采样和液体闪烁计数方法,结合氡子体衰变规律绝对测量得到氡子体平衡当量浓度。k=说明:通过抓样采样和液体闪烁计数方法,结合氡子体衰