开环式快速测量氡析出率的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102520434 A (43)申请公布日 2012.06.27 CN 102520434 A *CN102520434A* (21)申请号 201110427408.3 (22)申请日 2011.12.19 G01T 1/167(2006.01) (71)申请人衡阳师范学院地址 421008 湖南省衡阳市黄白路 165 号 (72)发明人谭延亮袁红志 (74)专利代理机构衡阳市科航专利事务所 43101 代理人邹小强 (54) 发明名称开环式快速测量氡析出率的方法 (57) 摘要开环式快速测量氡析出率的方法，它包括两种测量方式：一、将积氡罩。

2、扣在待测介质表面上后测量多个较短周期，其每个周期为 1-20 分钟，得到氡浓度序列，每个周期的测量数据，认为近似是在每个测量周期中点的 218Po 浓度，然后依据式（8）进行非线性数据拟合就可以得到氡析出率；二、将积氡罩扣在待测介质表面上后测量一个较长周期，其周期为 20-200 分钟，据式（14）或（15）就可以利用一个较长测量周期的测量值求得氡的析出率。本发明提供的开环式快速测量氡析出率的方法测量快速，利用积氡罩内达到平衡前的测量数据就可以通过计算得到氡析出率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页说明书 5 页附图 1 页 (1。

3、9)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 2 页说明书 5 页附图 1 页 1/2 页 2 1. 一种开环式快速测量氡析出率的方法，其特征是：积氡罩扣在待测介质表面上后测量多个较短周期，其每个周期为 1-20 分钟，得到氡浓度序列，积氡罩内的氡浓度按式（3）变化；其中： J 为被测介质表面氡析出率； S 为集氡罩的底面积； V 为集氡罩空间体积； L 为气泵的流量；当积氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，气泵的流率较大，可以近似认为测氡仪测量室内的氡浓度与积氡罩内的氡浓度同步变化；根据静电收集法测氡仪的原。

4、理可知，其测量室内 218Po 浓度的变化规律为：（6）式中为测氡仪测量室内 218Po 浓度，为 218Po 衰变常数；测氡仪测量室内与积氡罩内的氡浓度的初始值都为 0，测量室内 218Po 浓度的初始值也为 0 ；将式（3）带入式（6）得到：（7）式（7）的解为：（8）静电收集法测氡仪的测量室内 218Po 浓度的变化规律为式（8）；将 n 个周期的测量数据，认为近似是在每个测量周期中点的 218Po 浓度，然后依据式（8）进行非线性数据拟合就可以得到氡析出率。 2. 根据权利要求 1 所述的一种开环式快速测量氡析出率的方法，其特征。

5、是：积氡罩扣在待测介质表面上后测量一个较长周期，其周期为 20-200 分钟，积氡罩内的氡浓度按式（3）变化；当 t=T， T 为测量周期，式（8）变化为： (9) 对式（7）在 (0， T) 区间积分得到： (10) 根据静电收集法测氡仪的原理有：权利要求书 CN 102520434 A 2 2/2 页 3 （11）将式（11）带入式（10）得到： (12) 式（9）减去式（12）得到：（13）解得： (14) 当 T 较大时，的值都非常小，式（14）可以简化为：（15）据式（14）或（15）就可以利。

6、用一个较长测量周期的测量值求得氡的析出率。权利要求书 CN 102520434 A 3 1/5 页 4 开环式快速测量氡析出率的方法技术领域 0001 本发明涉及到核辐射探测技术领域，特别是一种测量氡析出率的方法。背景技术 0002 氡析出率是指在单位时间内穿过单位面积的介质表面析出到空气中的氡的活度。测量介质表面的氡析出率是评价天然辐射水平和评价铀矿山退役治理是否合格的重要手段之一。 0003 累积法、开环式和活性炭吸附法是测量氡析出率的常用方法。 0004 活性炭吸附法需要较长的测量时间，不能很快得到测量结果。 0005 累积法就是在射气介质的表面扣一个集氡罩，周。

7、边用不透气的材料密封，被测介质表面析出的氡被集氡罩收集，罩内氡浓度随时间延长而增加，由此得到氡析出率。使用累积法的静电收集式氡析出率仪以其简便迅速、可即时测量给出结果得到了较广泛的应用。累积法测量氡析出率需要考虑泄露和反扩散的影响，还要考虑 218Po 非平衡修正，计算较为复杂。 0006 开环方式测量氡析出率，不需要考虑泄露和反扩散的影响，计算简单，得到的介质表面氡析出率与参考值符合得较好。开环式氡析出率测量系统如图 1 所示，由集氡罩 2、流量计 3、测氡仪 4、气泵 5 组成。集氡罩 2 的出气口通过管道与气泵 5 连接，气泵 5 通过管道与测。

8、氡仪 4 的进气口连接，测氡仪 4 的出气口通过管道与流量计 3 连接。所述的气泵 5 可以外置，也可以置于测氡仪 4 的内部。对于静电收集法测氡仪，由于测氡仪的测量值会随着空气中的湿度的提高而降低，因此可以利用温度、湿度曲线来修正不同温度、湿度条件下的测氡仪测量值；或者使用一个干燥管来干燥进入测氡仪的空气，使得测氡仪内测量室的空气湿度低于 10。 0007 开环方式测量氡析出率与积累法最大的不同在于：将集氡罩 2 扣在待测介质表面 1 上后，测量时利用气泵 5 不断从外界泵入干净的空气 ( 一般来说，室外干净空气氡浓度为几个 Bq/m3，可近似为零。) 。

9、氡析出率测量时特别要注意气泵 5 的流量，高流量可能导致集氡罩 2 内形成负压，会使氡析出率变大。集氡罩 2 中氡浓度的变化可用式 (1) 描述： 0008 (1) 0009 0010 其中： J 为被测介质表面氡析出率； S 为集氡罩 2 的底面积； V 为集氡罩 2 空间体积； L 为气泵 5 的流量； C 为集氡罩 2 内氡的衰变引起的氡浓度变化；为氡的衰变常数 (2.110-6s-1) ； C 为集氡罩 2 内积累 t 时刻的氡浓度； R 为氡的泄漏和反扩散率； t 为集氡的时间。 0011 对于比较致密的介质，在密闭良好的情况下，可以忽略泄露和反扩散。

10、的影响，因为该效应比开环主动泄露小得多。说明书 CN 102520434 A 4 2/5 页 5 0012 当式 (1) 可简化为： 0013 0014 令集氡罩 2 内氡的初始浓度为零，解得： 0015 0016 当 t 足够大时，式 (3) 可简化为： 0017 0018 即： 0019 这样利用式 (5) 就可得到氡析出率。 0020 这种传统的开环式测量方法，需要较长的时间等待积氡罩内的氡浓度趋于恒定值。发明内容 0021 本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种开环式快速测量氡析出率的方法。 0022 本发明的技术方案是：一种开环式快速测量氡析。

11、出率的方法，将积氡罩扣在待测介质表面上后测量多个较短周期，其每个周期为 1-20 分钟，得到氡浓度序列，积氡罩内的氡浓度按式 (3)变化。 0023 当积氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，气泵的流率较大，可以近似认为测氡仪测量室内的氡浓度与积氡罩内的氡浓度同步变化。 0024 根据静电收集法测氡仪的原理可知，其测量室内 218Po 浓度的变化规律为： 0025 0026 式中 CPo(t) 为测氡仪测量室内 218Po 浓度， Po为 218Po 衰变常数。 0027 测氡仪测量室内与积氡罩内的氡浓度的初始值都为 0，测量室内 218Po 浓度的初始值也。

12、为 0。 0028 将式 (3) 带入式 (6) 得到： 0029 0030 式 (7) 的解为： 0031 0032 静电收集法测氡仪的测量室内 218Po 浓度的变化规律为式 (8)。 0033 将n个周期的测量数据，认为近似是在每个测量周期中点的218Po浓度，然后依据说明书 CN 102520434 A 5 3/5 页 6 式 (8) 进行非线性数据拟合就可以得到氡析出率。 0034 本发明进一步的技术方案是：将积氡罩扣在待测介质表面上后测量一个较长周期，其周期为 20-200 分钟，积氡罩内的氡浓度按式 (3)变化。 0035 当 t T， T 为测量周期，。

13、式 (8) 变化为： 0036 0037 对式 (7) 在 (0， T) 区间积分得到： 0038 0039 根据静电收集法测氡仪的原理有： 0040 0041 将式 (11) 带入式 (10) 得到： 0042 0043 式 (9) 减去式 (12) 得到： 0044 0045 (13) 0046 解得： 0047 0048 当 T 较大时，的值都非常小，式 (14) 可以简化为： 0049 0050 据式 (14) 或 (15) 就可以利用一个较长测量周期的测量值求得氡的析出率。 0051 本发明与现有技术相比具有如下特点： 0052 本发明提供的开环式快速测量氡析出率的。

14、方法测量快速，利用积氡罩内达到平衡前的测量数据就可以通过计算得到氡析出率。 0053 以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。附图说明 0054 附图 1 为开环式测量氡析出率装置结构示意图，图中 P1 为进气方向， P2 为集氡罩的出气方向， P3 为测氡仪的出气方向， P4 为流量计 4 的出气方向。说明书 CN 102520434 A 6 4/5 页 7 具体实施方式 0055 实施例一、利用一台修正因子为1.12的RAD7在氡析出率参考值为1.48Bq m-2 s-1 的参考装置上测量 40 分钟，积氡罩 2 体积 4 升，积氡罩 2 底面积 0。

15、.043 平方米， RAD7 内的泵的流率520ml/min， 218Po半衰期为3.1min， Po为0.2236min-1， 2次测量值分别为： 5566Bq/ m3， 5180Bq/m3。RAD7 使用一个小干燥管来干燥进入测氡仪的空气，使得测氡仪内测量室的空气湿度低于 10。 0056 依据式 (15)，求得两次测量得到的氡析出率分别为： 1.58Bqm-2s-1， 1.47Bqm-2s-1。非常接近参考值。 0057 本实施例提供的自适应开环式测量氡析出率装置由由集氡罩 2、流量计 3、测氡仪 4、气泵5组成。集氡罩2的出气口通过管。

16、道与气泵5连接，气泵5通过管道与测氡仪4的进气口连接，测氡仪 4 的出气口通过管道与流量计 3 连接。测氡仪 4 为一台修正因子为 1.12 的 RAD7，所述的气泵 5 置于测氡仪 4 的内部。 0058 实施例二、利用一台修正因子为1.12的RAD7在氡析出率参考值为1.48Bq m-2 s-1 的参考装置上测量 5 次，测量周期 10 分钟，积氡罩 2 体积 4 升，积氡罩 2 底面积 0.043 平方米， RAD7 的泵的流率 520ml/min， RAD7 使用一个小干燥管来干燥进入测氡仪的空气，使得测氡仪内测量室的空气湿度低于 10。 0059 式 (8) 带。

17、入相关参数后变为： 0060 (16) 0061 0062 第一次测量数据： 0063 0064 第二次测量数据：说明书 CN 102520434 A 7 5/5 页 8 0065 0066 利用式 (16) 对表 (1)，表 (2) 的数据进行非线性拟合得到： 0067 J 1.618160.01407Bqm-2s-1 0068 J 1.52350.05667Bqm-2s-1。 0069 本实施例提供的自适应开环式测量氡析出率装置由由集氡罩 2、流量计 3、测氡仪 4、气泵5组成。集氡罩2的出气口通过管道与气泵5连接，气泵5通过管道与测氡仪4的进气口连接，测氡仪 4 的出气口通过管道与流量计 3 连接。测氡仪 4 为一台修正因子为 1.12 的 RAD7，所述的气泵 5 置于测氡仪 4 的内部。说明书 CN 102520434 A 8 1/1 页 9 图 1 说明书附图 CN 102520434 A 9 。

摘要
申请专利号：	CN201110427408.3	申请日：	2011.12.19
公开号：	CN102520434A	公开日：	2012.06.27
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	未缴年费专利权终止IPC(主分类):G01T 1/167申请日:20111219授权公告日:20130814终止日期:20151219\|\|\|授权\|\|\|公开
IPC分类号：	G01T1/167	主分类号：	G01T1/167
申请人：	衡阳师范学院
发明人：	谭延亮; 袁红志
地址：	421008 湖南省衡阳市黄白路165号
优先权：
专利代理机构：	衡阳市科航专利事务所 43101	代理人：	邹小强
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内容摘要

开环式快速测量氡析出率的方法，它包括两种测量方式：一、将积氡罩扣在待测介质表面上后测量多个较短周期，其每个周期为1-20分钟，得到氡浓度序列，每个周期的测量数据，认为近似是在每个测量周期中点的218Po浓度，然后依据式（8）进行非线性数据拟合就可以得到氡析出率；二、将积氡罩扣在待测介质表面上后测量一个较长周期，其周期为20-200分钟，据式（14）或（15）就可以利用一个较长测量周期的测量值求得氡的析出率。本发明提供的开环式快速测量氡析出率的方法测量快速，利用积氡罩内达到平衡前的测量数据就可以通过计算得到氡析出率。

权利要求书

1：一种开环式快速测量氡析出率的方法，其特征是：积氡罩扣在待测介质表面上后测量多个较短周期，其每个周期为 1-20 分钟，得到氡浓度序列，积氡罩内的氡浓度按式（3）变化；其中： J 为被测介质表面氡析出率； S 为集氡罩的底面积； V 为集氡罩空间体积； L 为气泵的流量；当积氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，气泵的流率较大，可以近似认为测氡仪测量室内的氡浓度与积氡罩内的氡浓度同步变化；根据静电收集法测氡仪的原理可知，其测量室内 218Po 浓度的变化规律为：（6）式中为测氡仪测量室内 218Po 浓度，为 218Po 衰变常数；测氡仪测量室内与积氡罩内的氡浓度的初始值都为 0，测量室内 218Po 浓度的初始值也为 0 ；将式（3）带入式（6）得到：（7）式（7）的解为：（8）静电收集法测氡仪的测量室内 218Po 浓度的变化规律为式（8）；将 n 个周期的测量数据，认为近似是在每个测量周期中点的 218Po 浓度，然后依据式（8）进行非线性数据拟合就可以得到氡析出率。
2：根据权利要求 1 所述的一种开环式快速测量氡析出率的方法，其特征是：积氡罩扣在待测介质表面上后测量一个较长周期，其周期为 20-200 分钟，积氡罩内的氡浓度按式（3）变化；当 t=T， T 为测量周期，式（8）变化为： (9) 对式（7）在 (0， T) 区间积分得到： (10) 根据静电收集法测氡仪的原理有： 2 （11）将式（11）带入式（10）得到： (12) 式（9）减去式（12）得到：（13）解得： (14) 当 T 较大时，，的值都非常小，式（14）可以简化为：（15）据式（14）或（15）就可以利用一个较长测量周期的测量值求得氡的析出率。

说明书

开环式快速测量氡析出率的方法
    【技术领域】
     本发明涉及到核辐射探测技术领域，特别是一种测量氡析出率的方法。背景技术氡析出率是指在单位时间内穿过单位面积的介质表面析出到空气中的氡的活度。测量介质表面的氡析出率是评价天然辐射水平和评价铀矿山退役治理是否合格的重要手段之一。
     累积法、开环式和活性炭吸附法是测量氡析出率的常用方法。
     活性炭吸附法需要较长的测量时间，不能很快得到测量结果。
     累积法就是在射气介质的表面扣一个集氡罩，周边用不透气的材料密封，被测介质表面析出的氡被集氡罩收集，罩内氡浓度随时间延长而增加，由此得到氡析出率。使用累积法的静电收集式氡析出率仪以其简便迅速、可即时测量给出结果得到了较广泛的应用。累积法测量氡析出率需要考虑泄露和反扩散的影响，还要考虑 218Po 非平衡修正，计算较为复杂。
     开环方式测量氡析出率，不需要考虑泄露和反扩散的影响，计算简单，得到的介质表面氡析出率与参考值符合得较好。开环式氡析出率测量系统如图 1 所示，由集氡罩 2、流量计 3、测氡仪 4、气泵 5 组成。集氡罩 2 的出气口通过管道与气泵 5 连接，气泵 5 通过管道与测氡仪 4 的进气口连接，测氡仪 4 的出气口通过管道与流量计 3 连接。所述的气泵 5 可以外置，也可以置于测氡仪 4 的内部。对于静电收集法测氡仪，由于测氡仪的测量值会随着空气中的湿度的提高而降低，因此可以利用温度、湿度曲线来修正不同温度、湿度条件下的测氡仪测量值；或者使用一个干燥管来干燥进入测氡仪的空气，使得测氡仪内测量室的空气湿度低于 10％。
     开环方式测量氡析出率与积累法最大的不同在于：将集氡罩 2 扣在待测介质表面 1 上后，测量时利用气泵 5 不断从外界泵入干净的空气 ( 一般来说，室外干净空气氡浓度为 3 几个 Bq/m ，可近似为零。) 氡析出率测量时特别要注意气泵 5 的流量，高流量可能导致集氡罩 2 内形成负压，会使氡析出率变大。集氡罩 2 中氡浓度的变化可用式 (1) 描述：
     (1)其中： J 为被测介质表面氡析出率； S 为集氡罩 2 的底面积； V 为集氡罩 2 空间体积； L 为气泵 5 的流量； λC 为集氡罩 2 内氡的衰变引起的氡浓度变化； λ 为氡的衰变常数 -6 -1 (2.1×10 s ) ； C 为集氡罩 2 内积累 t 时刻的氡浓度； R 为氡的泄漏和反扩散率； t 为集氡的时间。
     对于比较致密的介质，在密闭良好的情况下，可以忽略泄露和反扩散的影响，因为该效应比开环主动泄露小得多。
     4CN 102520434 A
     说式 (1) 可简化为：明书2/5 页当令集氡罩 2 内氡的初始浓度为零，解得：当 t 足够大时，式 (3) 可简化为：即：这样利用式 (5) 就可得到氡析出率。这种传统的开环式测量方法，需要较长的时间等待积氡罩内的氡浓度趋于恒定值。发明内容
     本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种开环式快速测量氡析出率的方法。
     本发明的技术方案是：一种开环式快速测量氡析出率的方法，将积氡罩扣在待测介质表面上后测量多个较短周期，其每个周期为 1-20 分钟，得到氡浓度序列，积氡罩内的氡浓度按式 (3)
     变化。当积氡罩的体积远远大于静电收集法测氡仪测量室的体积时，气泵的流率较大，可以近似认为测氡仪测量室内的氡浓度与积氡罩内的氡浓度同步变化。
     根据静电收集法测氡仪的原理可知，其测量室内 218Po 浓度的变化规律为：
     式中 CPo(t) 为测氡仪测量室内 218Po 浓度， λPo 为 218Po 衰变常数。
     测氡仪测量室内与积氡罩内的氡浓度的初始值都为 0，测量室内 218Po 浓度的初始值也为 0。
     将式 (3) 带入式 (6) 得到：
     式 (7) 的解为：
     静电收集法测氡仪的测量室内 218Po 浓度的变化规律为式 (8)。将 n 个周期的测量数据，认为近似是在每个测量周期中点的 218Po 浓度，然后依据式 (8) 进行非线性数据拟合就可以得到氡析出率。
     本发明进一步的技术方案是：将积氡罩扣在待测介质表面上后测量一个较长周期，其周期为 20-200 分钟，积氡罩内的氡浓度按式 (3)
     变化。当 t ＝ T， T 为测量周期，式 (8) 变化为：
     对式 (7) 在 (0， T) 区间积分得到：根据静电收集法测氡仪的原理有：将式 (11) 带入式 (10) 得到：式 (9) 减去式 (12) 得到：(13) 解得：
     当 T 较大时，的值都非常小，式 (14) 可以简化为：据式 (14) 或 (15) 就可以利用一个较长测量周期的测量值求得氡的析出率。
     本发明与现有技术相比具有如下特点：
     本发明提供的开环式快速测量氡析出率的方法测量快速，利用积氡罩内达到平衡前的测量数据就可以通过计算得到氡析出率。
     以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
     附图说明
     附图 1 为开环式测量氡析出率装置结构示意图，图中 P1 为进气方向， P2 为集氡罩的出气方向， P3 为测氡仪的出气方向， P4 为流量计 4 的出气方向。具体实施方式
     实施例一、利用一台修正因子为 1.12 的 RAD7 在氡析出率参考值为 1.48Bq· m-2· s-1 的参考装置上测量 40 分钟，积氡罩 2 体积 4 升，积氡罩 2 底面积 0.043 平方米， RAD7 内的泵 -1 的流率 520ml/min， 218Po 半衰期为 3.1min， λPo 为 0.2236min ， 2 次测量值分别为： 5566Bq/ 3 3 m， 5180Bq/m 。RAD7 使用一个小干燥管来干燥进入测氡仪的空气，使得测氡仪内测量室的空气湿度低于 10％。
     依据式 (15)，求得两次测量得到的氡析出率分别为： 1.58Bq·m-2s-1， 1.47Bq·m-2s-1。非常接近参考值。
     本实施例提供的自适应开环式测量氡析出率装置由由集氡罩 2、流量计 3、测氡仪 4、气泵 5 组成。集氡罩 2 的出气口通过管道与气泵 5 连接，气泵 5 通过管道与测氡仪 4 的进气口连接，测氡仪 4 的出气口通过管道与流量计 3 连接。测氡仪 4 为一台修正因子为 1.12 的 RAD7，所述的气泵 5 置于测氡仪 4 的内部。
     实施例二、利用一台修正因子为 1.12 的 RAD7 在氡析出率参考值为 1.48Bq· m-2· s-1 的参考装置上测量 5 次，测量周期 10 分钟，积氡罩 2 体积 4 升，积氡罩 2 底面积 0.043 平方米， RAD7 的泵的流率 520ml/min， RAD7 使用一个小干燥管来干燥进入测氡仪的空气，使得测氡仪内测量室的空气湿度低于 10％。
     式 (8) 带入相关参数后变为： (16)
     第一次测量数据：
     第二次测量数据：
     利用式 (16) 对表 (1)，表 (2) 的数据进行非线性拟合得到：
     J ＝ 1.61816±0.01407Bq·m-2s-1
     J ＝ 1.5235±0.05667Bq·m-2s-1。
     本实施例提供的自适应开环式测量氡析出率装置由由集氡罩 2、流量计 3、测氡仪 4、气泵 5 组成。集氡罩 2 的出气口通过管道与气泵 5 连接，气泵 5 通过管道与测氡仪 4 的进气口连接，测氡仪 4 的出气口通过管道与流量计 3 连接。测氡仪 4 为一台修正因子为 1.12 的 RAD7，所述的气泵 5 置于测氡仪 4 的内部。