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α能谱ce氡yice量原理及其yingxiangyin素
发布时间:2020-06-26   点击次数:209次

α能谱ce氡yice量原理及其yingxiangyin素

根jufang射性动态苆iao庠恚眃a到fang射性动态苆iao馐保捎墒?-1表示。

式5-1zhong,λa,λb分别为mu体核素和子体核素的衰变chang数,Na、Nb分别为mu体核素和子体核素的原子核数量,则λaNa、λbNbmu体核素和子体核素发生α衰变产生的α粒子数。

由于zaifang射性动态苆iao庾刺拢墒?可知,mu体核素的活du与子体核素的活du相等,yin此,可以通过ce量子体核素的活du来获得对mu体核素的活du的ce量。

由fang射性动态苆iao饫砺劢岷嫌杀?-1和表5-2所示的半衰期可知,222Rn和218Po理论上30.5分zhong即可da到fang射性动态苆iao狻Ⅻ/span>220Rn和216Po几秒zhong内即可da到苆iao狻Ⅻ/span>222Rn和214Poyue4ge小时能da到苆iao猓?/span>220Rn和212Poyue4tian能da到苆iao狻Ⅻ/span>

由tian然fang射性核素α射线能谱特性可知,理论上可以通过ce量222Rn和220Rn的α能谱来直jie实xian对222Rn和220Rn活du的ce量。

由于α能谱ce量特点jue定了zaichang温changya下必须对被吸附到半导体探ce器表面α辐射体发生α衰变产生的α粒子进xing探ce。但通过分析222Rn和220Rn的电学特衴ue拔锢硖匦钥芍捎谄涫遣淮绲亩栊詑i体,其吸附力很弱,yin此很难满zu对其进xingα能谱ce量的要求。yin此,半导体探ce器对222Rn和220Rn的探ce效lv是非changdi的。

zai铀系zhong218Po,214Po,zai钍系zhong216Po,212Po均具有能量特征性和******性,且均为短寿核素。zai222Rn和220Rn及其子体发生α衰变时,α粒子为带正电重核粒子,由于其反冲zuo用会激发出原子核的外层电子,使其带正电。根juzhe一特性,yin此218Po、214Po、216Po及212Po理论上会带正电(小部分核素会被环境zhong祄u豪胱觶hong和er不带电),其具有jiao强的fande华力,容易吸附到物体表面。

tu5-1 电chang结构

 

根ju电学特性,可以通过静电chang,增jia其吸附到半导体探ce器表面的能力,congerti高ce量灵敏du。一种chang用的电chang结构如tu5-1所示,zaitu5-1zhong,氡高ya静电收集腔体jia正高ya,探ce器表面为地电平。理论上,氡高ya静电收集腔体内部的电chang会指向探ce器表面。

静电吸附α能谱ce量yin素

zai室内氡污染检celing域,一般用苆iao獾绷侩迸╠u(Equivalence Equilibrium Concentration)和苆iao鈟in子来表示。苆iao獾绷侩迸╠u指的是氡与其短寿ming衰变产物chu于苆iao庾刺⒕哂杏胧导史瞧jiao饣旌衔锵嗤?alpha;潜能浓du时氡的活du浓du,chang用单wei为Bq/m3(贝可/立方米)。氡浓du值与苆iao鈟in子的乘ji等于苆iao獾绷侩迸╠u值。

由fang射性动态苆iao饫砺劢岷想迸╠u的定yi,氡浓du理论上可根ju(式5-2)得出。

            (式5-2)

式1zhong,N为218Po发生α衰变产生的被探ce到的α粒子,Rn为氡浓du,v为氡高ya静电收集腔体容ji,t为ce量时间,η为金硅面探ce器的固有探ce效lv,一般小于50%,δ为氡子体的收集效lv,它主要为氡高ya静电收集腔体容jiv、氡高ya静电收集腔体内部的温duT,湿duh,探ce器面jiS,氡高ya静电收集腔体内部的电chang穤hi嫉囊籫e相关han数,由式5-3所示:

         (式5-3)

由于实际ce量过程zhong,很难获得探ce器探ce效lvη和氡子体收集效lvδ的萬anㄖ担瑈in磗i岩酝ü眏iece量α粒子数的方蔶ie美砺廴ゼ扑汶迸╠u,只有通过标准氡室刻du获得。

氡子体主要以两謟hong问酱鎧ai:一是以wei结合的离子态huo离子团形式存zai,二是以fang射性qi溶jiao形式存zai,两者du带正电he,它们存zai比例会yin空qi的qi溶jiaoke粒的多少有所差别。

根juα能谱ce氡原理的论shu,cai用α能谱方法来ce量室内空qi氡浓du时,实际上是通过收集氡子体到探ce器表面发生α衰变产生的α粒子来间jiece量的。由式1可知,氡子体的收集效lv直jieyingxiang氡浓du的ce量。对一ge固有的yi器蟙i忱此担备遹a静电收集腔体容ji是不变的。由式2可知,则yingxiang氡浓duce量的主要yin素为温du和湿du。

氡衰变产生一系列非qi态fang射性核素由于扩sanhuo静电吸附zuo用,被大qizhong的微粒(粉尘、蒸汽等)瞕u痚r形chengfang射性qi溶jiao。湿duyingxiang着qi溶jiao的密du,湿du越大,qi溶jiao的密du也越大,yin此geng容易形chengfang射性qi溶jiao。

zi料表明,由于湿du增大,大量的水分子zai氡子体粒子周wei密集形cheng包壳,相礲en礵i了子体粒子所带的正电he,使得降di了zuo为fu电ji的探ce器对其的吸附能力,congeryingxiang收集效lv继er引起ce量误差。

湿du还有一种可能性会yingxiang探ce效lv,也即为湿du对氡子体zai电chang力zuo用下迁移能力的yingxiang。zai斯tuoke斯阻力fanwei内,粒子zai电changzhong的运动速du可表示为式5-4的关系式:

         (式5-4)

其zhongVe为粒子zai电chang力zhong的运动速du,η为空qi粘du,d为粒子直jing,Cc为kan宁an修正系数,E为电chang强du。当湿du变大时,qi体粘du变大,yin此粒子运动速du变慢。同时,以qi溶jiao形式存zai的氡子体直jing比以离子态存zai的氡子体粒子直jing大,yin此以qi溶jiao方式存zai的氡子体比以离子态方式存zai的氡子体运动速du慢。由于外jia电changE是一定的,yin此zai单wei时间内被吸附到探ce器表面的氡子体数是有所差别的,congeryingxiang氡子体的收集效lv。

温du主要yingxiang粒子的扩san系数,根ju爱yin斯坦的蚿in迹﹕an系数与温ducheng正比。当温du高时,粒子的运动能力增强,yin此形chengqi溶jiao祄u舕v增jia,congeryingxiang氡子体的收集效lv。

为了进一步降di蝜v猟u对ce量结果的yingxiang,本yi器cai用标准氡室zai不同蝜v猟u条件下对yi器蟙i辰鴛ing刻du,并对蝜v猟uyingxiang进xing拟合。

 

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