全尘采样的气溶胶连续测量技术.doc

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α气溶胶。一方面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α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η过滤，设空气中α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＝η过滤·C气溶胶·Q抽气·t抽气·························（１）其中，C气溶胶为气溶胶的浓度。故C气溶胶=A滤纸气溶胶/（η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）α的干扰，取样后停放等待是采用的措施之一。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长快，而天然放射性核素寿命短，强度随时间增长的慢，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子体的干扰重要是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239PuRaC’RaAThC’ABCDF图中A—B段：称为人工道，其中积分计数以N人工总表达。C—D段：称为补偿道，其中积分计数以N补偿表达。E—F段：称为甄别道，为氡子体的积分计数，以N氡子体表达。显然，在人工道A—B段内，其积分计数不仅涉及人工α放射性核素奉献，尚有氡子体的奉献。定义氡钍子体α谱形迟延到A—B道内的积分计数为N1。则人工道内人工α放射性核素的积分计数为：N人工＝N人工总－Ｎ1······································（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=K·N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＝Ｎ人工总－Ｋ平均·Ｎ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４π而言）为η探测；设测量时间为t测量；设沉积于滤纸之上的人工α放射性气溶胶为Ａ滤纸人工α气溶胶；设空气中人工α放射性气溶胶浓度为Ｃ人工α气溶胶。类同（１）式，有：A滤纸人工α气溶胶＝η过滤·C人工α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ｆ效率修正；则有：A滤纸人工α气溶胶＝f效率修正·η过滤·C人工α气溶胶·Q抽气·t抽气·········（7）显然，有：N人工＝η探测·t测量·A滤纸人工α气溶胶·········（8）将（7）代入（8）有：N人工＝η探测·t测量·f效率修正·η过滤·C人工α气溶胶·Q抽气·t抽气····（9）C人工α气溶胶＝N人工/（η探测·t测量·f效率修正·η过滤·Q抽气·t抽气）···（10）将（5）代入（10）有：C人工α气溶胶＝（Ｎ人工总－Ｋ平均·Ｎ补偿）/（η探测·t测量·f效率修正·η过滤·Q抽气·t抽气）··························································（11）(11)式中各量的单位为：C人工α气溶胶：Bq/L；Q抽气：L/s；t抽气：s；t测量：s。如以以下量纲表达式中各量时：C人工α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=3.7×1010Bq，1Bq=1s-1，有C人工α气溶胶=（Ｎ人工总－Ｋ平均·Ｎ补偿）/（K变换系数·η探测·t测量·η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=2.22×1012。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=λ2·N氡子体/﹝Q抽气·η过滤·η探测·f效率修正·（1-e-λt抽气）·e-λt停放·（1-e-λt测量）﹞·········································（13）式中：λ=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