一种将测氡仪测量室内气体浓度混合均匀的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种核辐射探测技术，特别是一种用于静电收集法测量²²²Rn/²²⁰Rn浓度时将测氡仪测量室内气体浓度混合均匀的方法及装置。

背景技术

空气环境中氡经过滤膜过滤掉子体后泵入测量室，测量室一般为半球形或圆柱形，在中心部位装有α探测器，在探测器与测量室之间加有50V-100V/cm的负高压电场。测量室中的氡将衰变出新生带正电的氡子体，其在静电场的作用下被收集到探测器的表面，通过对氡子体放出的α粒子进行测量来计算出氡浓度。当前RAD7是使用最广泛的静电收集法测氡仪器，其测量室的构造如图1所示，它包括一个封闭的圆柱形的筒体1，筒体1的上部为一个平面，筒体1的下部为一个弧形，在筒体1的圆柱形筒壁上设有一个气体出入口3，在筒体1的下部设有一个气体出入口2。所有的²²⁰Rn/²²²Rn浓度测量理论模型都认为²²⁰Rn/²²²Rn在测量室内瞬时扩散均匀，并由此原理得到²²⁰Rn/²²²Rn浓度。由于²²⁰Rn半衰期只有55秒，在空气中的扩散长度只有2.9cm，对于如RAD7的较大测量室，在较慢的流速下肯定会出现测量室内浓度不均匀现象，这样如图1所示的测量室结构使得出气口的²²⁰Rn浓度高于测量室内的平均浓度，即测量室内的²²⁰Rn浓度低于理论值。一些文献已经提到，利用RAD7测量²²⁰Rn浓度比参考值低30％。在利用短时间间隔测量高速变化的²²²Rn浓度时，也会由于该效应出现测量值偏差较大的现象。为抑制该效应，可以采用缩小测量室体积的方法，但又会造成探测效率降低，统计涨落增大的结果。一般来说使用较大体积的测量室还是具有优势的。也可以采用提高采样流量的方法，可以利用湍流效应使得测量室内²²⁰Rn/²²²Rn自混合均匀，但这又会使得测量点气流发生较大改变，也会产生较大测量误差。

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用于静电收集法测量²²²Rn/²²⁰Rn浓度时将测氡仪测量室内气体浓度混合均匀的方法及装置。

本发明的技术方案是：一种用于静电收集法测量²²²Rn/²²⁰Rn浓度时将测氡仪测量室内气体浓度混合均匀的方法，它是在现有的测量室内设一个气体搅拌混合装置，利用气体搅拌混合装置将测量室内的²²⁰Rn/²²²Rn混合均匀，保证测量室内²²⁰Rn/²²²Rn浓度接近理论值。

本发明的另一个技术方案是：在现有的测量室的底部和测量室筒体的圆柱形筒壁上设三个以上的气体出入口，气体出入口与测量室筒体的内腔相通，利用气体在测量室上多个气体出入口的流进流出，在测量室内产生气流，从而利用气流的作用使得测量室内的²²⁰Rn/²²²Rn混合均匀，保证测量室内²²⁰Rn/²²²Rn浓度接近理论值。

为了使测量室内的²²⁰Rn/²²²Rn混合的更加均匀，在上述带有多个气体出入口的测量室内设一个气体搅拌混合装置，利用气体搅拌混合装置将测量室内的²²⁰Rn/²²²Rn进一步混合均匀。

本发明还提供了一种用于静电收集法测量²²²Rn/²²⁰Rn浓度时将测氡仪测量室内气体浓度混合均匀的装置，其技术方案是：一种采用静电收集法测量²²⁰Rn/²²²Rn浓度的测量室，它包括一个封闭的圆柱形的筒体，筒体的上部为一个平面，筒体的下部为一个弧形，在筒体的圆柱形筒壁上设有一个气体出入口，在筒体的下部设有一个气体出入口，两个气体出入口与测量室筒体的内腔相通。为了使测量室筒体内的²²⁰Rn/²²²Rn浓度混合均匀，在测量室筒体内的弧形底部设置有一个气体搅拌混合装置。所述的气体搅拌混合装置为一个安装在测量室筒体内底部气体出入口的中空气体搅拌混合盘，该中空气体搅拌混合盘由安装在测量室筒体内底部的中空导气盘和安装在中空导气盘上的导气管组成。导气管为一根上端封闭下端开口的空心管，在导气管管壁上设有一排导气孔。在中空导气盘上至少设有两根以上的导气管，每根导气管上的导气孔沿着一个方向排列。

当气流从中空导气盘进入后，再进入导气管，然后相对于进气口顺时针方向或逆时针方向喷射出来，由于气流反作用力使得设在中空导气盘上的导气管带动中空导气盘相对于进气口逆时针方向或顺时针方向旋转，使得测量室内的²²⁰Rn/²²²Rn混合均匀。导气管采用绝缘材料，以尽量减少对静电场的影响。

所述的气体搅拌混合装置也可以为安装在测量室筒体内的风扇。利用风扇的风力搅拌混合使得测量室筒体内的²²⁰Rn/²²²Rn混合均匀。风扇叶片较小，采用绝缘材料，以尽量减少对静电场的影响。

本发明进一步的技术方案是：一种采用静电收集法测量²²⁰Rn/²²²Rn浓度的测量室，它包括一个封闭的圆柱形的筒体，筒体的上部为一个平面，筒体的下部为一个弧形，在筒体的底部和圆柱形筒壁上设有三个以上的气体出入口，气体出入口与测量室筒体的内腔相通，利用气流作用使得测量室内的²²⁰Rn/²²²Rn混合均匀。

为了使测量室内的220Rn/222Rn更进一步混合均匀，在测量室中增加了一个气体搅拌混合装置。

本发明与现有技术相比具有如下特点：该测量室解决了测量²²⁰Rn浓度及利用短时间间隔测量高速变化的²²²Rn浓度时，由于传统测量室内²²⁰Rn/²²²Rn浓度不均匀，使得出气口的²²⁰Rn/²²²Rn浓度与测量室内平均浓度不一致，导致测量误差较大的问题。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

附图1为现有采用静电收集法测量²²⁰Rn/²²²Rn浓度的测量室结构示意图；

附图2为本发明提供的带中空气体搅拌混合盘的测量室结构示意图；

附图3为带两根导气管的导气盘结构示意图；

附图4为附图3的俯视图；

附图5为本发明提供的带风扇搅拌混合的测量室结构示意图；

附图6为本发明提供的多气体出入口测量室结构示意图。