空气中氡浓度测量方法

连续测量空气中氡浓度，近年来发展很快。目前使用的连续氡浓度测量仪主要有三种类型。闪烁室、半导体探测器和脉冲电离室，简列于表6-3-2。


表6-3-2 常用的连续氡浓度探测器

在我国目前最常用的是闪烁室法和双滤膜法。
(一)闪烁室法
闪烁室是美国阿贡实验室研究提出的。闪烁室用有机玻璃制成，外有硬铝壳密闭，有圆柱形和球形。内壁涂有ZnS(Ag)闪烁体，容积从0.15L到0.5L不等。内有隔膜，目的在于增加ZnS(Ag)的面积，提高探测效率(图6-3-2)。闪烁室与光电倍增管相接，组成探测器。


图6-3-2 两种类球形闪烁室

我国常用的闪烁室测氡仪有FD-124型和FD-3016型Rn、Tn测量仪，也可以使用闪烁室与其他实验室放射性测量仪相接。
测量氡浓度，可以用真空法或循环法；但在取气嘴之前应接干燥剂管，使采样气体先行干燥。
测量程序是：引入氡气样之前要先测量本底计数，然后将闪烁室抽成真空(达到1.333kPa)。应注意的是每次测量，保持一致，都要抽到同一真空度。如果是土壤或空气中气样，可以直接取气。如果是水样，则应控制进气速度，直到液体不冒泡为止，立即关闭阀门，封闭闪烁室，放置3h后开始测量。用下式计算氡浓度(Bq·m3)。


核辐射场与放射性勘查

式中：ks为刻度系数，通过标准样品测量对仪器标定求出；nRn为累积3h后测量的计数率，cpm；n底为本底计数率，cpm，V为取样器体积，m3；t为样品累积时间，h。
(6-3-6)式为一通式，如计算样品中镭含量，则(6-3-6)式中可以不考虑V。若为气体样品，可以不考虑(
)累积因子。
(二)双滤膜法
这是20世纪70年代兴起的测氡方法。双滤膜的基本结构如图6-3-3所示，双滤膜金属管两端各一个滤膜，体积根据测量需要可大可小，抽气时一端为进气口滤膜，可以滤去气体中已有的氡子体。纯氡进入管内产生新的子体，主要是218Po，其中一部分被出口滤膜接收。这些新子体，遵守固有的累积和衰减规律，所以测量出口滤膜上的α放射性活度(一般用FJ-13型α辐射仪)，即可计算氡的浓度。
测量程序基本是：先安放好滤膜，连接抽气系统，流速q，取气时间t。抽气结束后，取出口滤膜进行α测量。用下式计算氡的浓度(Bq·m-3)。


图6-3-3 双滤膜管结构示意图



核辐射场与放射性勘查

式中：n出、n底分别为出口滤膜α射线计数率和本底计数率(cps)；V为双滤膜管的容积，L；Ft为滤膜包括自吸收修正在内的过滤率；ε为探测效率；Ff为新生子体到达出口滤膜的份额；B为与抽气时间t以及抽气时间间隔(T1～T2)有关的参数，一般可以查表(表6-3-3)得到。


表6-3-3 B值表

Ff值的大小，是考虑氡在双滤膜管内迁移过程中，产生出新的子体。由于扩散作用，一部分在管壁上沉淀，只有一部分到达出口滤膜。Ff与μ有关，而μ与扩散系数、流速等有如下关系：
μ=πDl/q
式中：D为新生子体的扩散系数；q为气体流速；l为管的长度。根据坦恩计算，管内流线分布特点，得出三种速率下，μ所对应的Ff值(表6-3-4)。
北京核仪器厂生产的FT-626型Rn、Tn测量仪，采样筒38.2 L，滤膜直径6cm，用ZnS闪烁探测器，最小可测0.75 Bq·L-1。


表6-3-4 不同μ值的Ff值

(三)气球法
气球法，实质上是双滤膜法的变种。它将双滤膜管改为一个球(图6-3-4)。气体入口和出口为同一通道，抽气泵开动，充气时入口滤膜，只让氡气进入气球，在气球内产生新的子体。排气过程中，出口滤膜上收集到一部分新生子体，测量出口滤膜上的α活度，用下式计算氡的浓度(Bq·m-3)。
NRn=kp(nRn-n底)(6-3-8)
式中：kp为仪器刻度系数，Bq·m-3；nRn为出口滤膜α射线计数率；n底为本底计数率。
本方法使用方便，是目前矿井和环境测量中常用的方法。


图6-3-4 气球法测氡装置