申请/专利权人：衡阳师范学院

申请日：2018-11-15

公开（公告）日：2022-08-12

公开（公告）号：CN109307880B

主分类号：G01T1/167

分类号：G01T1/167

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.08.12#授权;2019.03.05#实质审查的生效;2019.02.05#公开

摘要：多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔及方法，测量腔内壁为导电层，其壁板上设有出气管及进气管，半导体探测器安装在绝缘端盖上的中心部位，复数个电极围绕半导体探测器呈环形安装绝缘端盖上，形成第一环形测量圈，端盖固定在腔体的开口端。测量方法如下：腔体上进气管与氡室连接，半导体探测器、导电层及串联后的电极分别通过导线与高压模块连接，采样泵与出气管连接，开启采样泵，引入氡室空气，使得腔体内氡浓度与氡室内相同。高压模块分别调节导电层和半导体探测器及电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，再利用二次仪表对半导体探测器测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

主权项：1.采用多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法，基于多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔，包括腔体、绝缘端盖、半导体探测器及电极；腔体的内壁为导电层，其壁板上设有出气管及进气管，腔体内腔高度为6-25厘米；半导体探测器安装在绝缘端盖上的中心部位，复数个电极围绕半导体探测器呈环形安装绝缘端盖上，形成第一环形测量圈，在第一环形测量圈上，相邻两个电极的中心距离为6-15厘米，电极的中心离腔体内璧导电层的距离为6-15厘米；绝缘端盖通过螺钉固定在腔体的开口端，在绝缘端盖上，围绕着第一环形测量圈，增设有由复数个电极组成的复数个环形测量圈，环形测量圈的间隔距离分别为6-15厘米，环形测量圈上相邻两个电极的中心距离为6-15厘米，最外圈环形测量圈上电极的中心离腔体内璧导电层的距离为6-15厘米；其特征是：A、将腔体上的进气管与氡室连接，半导体探测器及腔体内壁的导电层分别通过导线与高压模块连接，各环形测量圈上的电极通过导线串联后再与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同；B、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层与半导体探测器之间电压；C、通过高压模块依次分别调节腔体内导电层和各环形测量圈上电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，当各环形测量圈上的计数率达到最大值后，停止调节导电层与环形测量圈上电极表面之间电压；通过上述方法能进一步提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

全文数据：多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔及方法技术领域本发明涉及核辐射探测技术，特别是一种采用多电极来有效提高静电收集法测氡仪对带正电的218Po收集效率的测量腔及测量方法。背景技术环境中的氡（222Rn）是人类所受天然辐射的主要来源。基于不同测量原理的氡测量方法和仪器有多种，其中静电收集法测氡仪由于其自动化程度高，具有能谱分辨能力排出220Rn的干扰而得到了广泛的应用。所谓静电收集法就是具有一个测量腔，测量腔一般是半球型或圆柱型，测量腔的上部有一个半导体探测器，在测量腔壁和半导体探测器之间加上高电压，形成静电场。氡被滤除子体后随环境中的空气被泵入测量腔，在测量腔内继续衰变，产生带正电的218Po，带正电的218Po将在静电场的作用下被收集到半导体探测器的表面。收集过程中，带正电的218Po与空气中的分子、离子碰撞，如果与带负电的OH-离子碰撞就有可能复合成电中性的粒子，不能被静电场收集到半导体探测器的表面，使得收集效率降低。目前的理论仿真和实验都表明：这类测量腔的半导体探测器表面附近的电场强度非常大，而在测量腔腔壁附近的电场强度较小。这就导致测量腔腔壁附近的氡衰变产生的带正电的218Po在静电场作用下的漂移速度较小，收集时间较长，在收集过程中与带负电的OH-离子复合概率较大，使得带正电的218Po被静电场收集到探测器表面的效率不高，测氡仪的探测灵敏度较低。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采用多电极来有效提高静电收集法测氡仪对带正电的218Po收集效率的测量腔及测量方法。本发明的技术方案是：多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔，包括腔体、绝缘端盖、半导体探测器及电极。腔体的内壁为导电层，其壁板上设有出气管及进气管，腔体内腔高度为6-25厘米。半导体探测器安装在绝缘端盖上的中心部位，复数个电极围绕半导体探测器呈环形安装绝缘端盖上，形成第一环形测量圈，在第一环形测圈上，相邻两个电极的中心距离为6-15厘米，电极的中心离腔体内璧导电层的距离为6-15厘米。端盖通过螺钉固定在腔体的开口端。采用上述测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法如下：A、将腔体上的进气管与氡室连接，半导体探测器及腔体内壁的导电层分别通过导线与高压模块连接，电极通过导线串联后再与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同。B、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层与半导体探测器之间电压。C、通过高压模块调节腔体内导电层与第一环形测量圈上电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层与电极表面之间电压。通过上述方法提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。本发明进一步的技术方案是：在绝缘端盖上，围绕着第一环形测量圈，增设有由复数个电极组成的复数个环形测量圈，环形测量圈的间隔距离分别为6-15厘米，环形测量圈上相邻两个电极的中心距离为6-15厘米，最外圈环形测量圈上电极的中心离腔体内璧导电层的距离为6-15厘米。采用上述测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法如下：A、将腔体上的进气管与氡室连接，半导体探测器及腔体内壁的导电层分别通过导线与高压模块连接，各环形测量圈上的电极通过导线串联后再与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同。B、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层与半导体探测器之间电压。C、通过高压模块依次分别调节腔体内导电层与每个环形测量圈上电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，当每个环形测量圈上的计数率达到最大值后，停止调节导电层与各环形测量圈上电极表面之间电压。通过上述方法能进一步提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器3测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。本发明与现有技术相比具有如下特点：本发明提供的测量腔结构简单，通过采用多电极优化测量腔内电场的分布来提高静电收集法测氡仪对带正电的218Po收集效率，提高测氡仪的探测灵敏度。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为设有一个环形测量圈的测量腔结构示意图；附图2为附图1的A-A剖视图；附图3为测量过程系统示意图；附图4为附图3的B-B剖视图；附图5为设有三个环形测量圈的测量腔结构示意图。具体实施方式实施例一、多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔，包括腔体1、绝缘端盖2、半导体探测器3及电极5。腔体1的内壁为导电层1-3，其壁板上设有出气管1-1及进气管1-2，腔体1内腔高度为6厘米。半导体探测器3安装在绝缘端盖2上的中心部位，三个电极4围绕半导体探测器3呈环形安装绝缘端盖2上，形成第一环形测量圈7，在第一环形测圈7上，相邻两个电极4的中心距离为6厘米，电极4的中心离腔体1内璧导电层1-3的距离为6厘米。端盖2通过螺钉固定在腔体1的开口端。实施例二、多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔，包括腔体1、绝缘端盖2、半导体探测器3及电极5。腔体1的内壁为导电层1-3，其壁板上设有出气管1-1及进气管1-2，腔体1内腔高度为15厘米。半导体探测器3安装在绝缘端盖2上的中心部位，四个电极4围绕半导体探测器3呈环形安装绝缘端盖2上，形成第一环形测量圈7，在第一环形测圈7上，相邻两个电极4的中心距离为10厘米，电极4的中心离腔体1内璧导电层1-3的距离为10厘米。端盖2通过螺钉固定在腔体1的开口端。实施例三、多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔，包括腔体1、绝缘端盖2、半导体探测器3及电极5。腔体1的内壁为导电层1-3，其壁板上设有出气管1-1及进气管1-2，腔体1内腔高度为25厘米。半导体探测器3安装在绝缘端盖2上的中心部位，五个电极4围绕半导体探测器3呈环形安装绝缘端盖2上，形成第一环形测量圈7，在第一环形测圈7上，相邻两个电极4的中心距离为15厘米，电极4的中心离腔体1内璧导电层1-3的距离为15厘米。端盖2通过螺钉固定在腔体1的开口端。采用实施例一、实施例二及实施例三所述的测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法如下：A、将腔体1上的进气管1-2与氡室连接，半导体探测器3及腔体1内壁的导电层1-3分别通过导线与高压模块6连接，电极4通过导线串联后再与高压模块6连接，采样泵5与腔体1上的出气管1-1连接，开启采样泵5，引入氡室的空气，使得腔体1内的氡浓度与氡室内相同。B、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与半导体探测器3之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层1-3和半导体探测器3之间电压。C、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第一环形测量圈7上电极4表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层1-3与电极4表面之间电压。通过上述方法提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器3测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。实施例四、本实施例与实施例一相比，在绝缘端盖2上，围绕着第一环形测量圈7，增设了两个环形测量圈，分别为第二环形测量圈8及第三环形测量圈9，每个环形测量圈的间隔距离分别为6厘米，环形测量圈上相邻两个电极4的中心距离为6厘米，第三环形测量圈9上电极4的中心离腔体1内璧导电层1-3的距离为6厘米。实施例五、本实施例与实施例二相比，在绝缘端盖2上，围绕着第一环形测量圈7，增设了两个环形测量圈，分别为第二环形测量圈8及第三环形测量圈9，每个环形测量圈的间隔距离分别为10厘米，环形测量圈上相邻两个电极4的中心距离为10厘米，第三环形测量圈9上电极4的中心离腔体1内璧导电层1-3的距离为10厘米。实施例六、本实施例与实施例三相比，在绝缘端盖2上，围绕着第一环形测量圈7，增设了两个环形测量圈，分别为第二环形测量圈8及第三环形测量圈9，每个环形测量圈的间隔距离分别为15厘米，环形测量圈上相邻两个电极4的中心距离为15厘米，第三环形测量圈9上电极4的中心离腔体1内璧导电层1-3的最短距离L1为15厘米。采用实施例四、实施例五及实施例六所述的测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法如下：A、将腔体1上的进气管1-2与氡室连接，半导体探测器3及腔体1内壁的导电层1-3分别通过导线与高压模块6连接，各环形测量圈上的电极4通过导线串联后再与高压模块6连接，采样泵5与腔体1上的出气管1-1连接，开启采样泵5，引入氡室的空气，使得腔体1内的氡浓度与氡室内相同。B、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与半导体探测器3之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层1-3和半导体探测器3之间电压。C、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第三个环形测量圈上电极4表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的218Po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层1-3与第三个环形测量圈上电极4表面之间电压。D、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第二个环形测量圈上电极4表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的218Po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层1-3与第二个环形测量圈上电极4表面之间电压。E、通过高压模块6调节腔体1内导电层1-3与第一个环形测量圈上电极4表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器3测量到的218Po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层1-3与第一个环形测量圈上电极4表面之间电压。通过上述方法能进一步提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器3测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

权利要求：1.多电极提高带正电的218Po收集效率的测量腔，其特征是：包括腔体、绝缘端盖、半导体探测器及电极；腔体的内壁为导电层，其壁板上设有出气管及进气管，腔体内腔高度为6-25厘米；半导体探测器安装在绝缘端盖上的中心部位，复数个电极围绕半导体探测器呈环形安装绝缘端盖上，形成第一环形测量圈，在第一环形测圈上，相邻两个电极的中心距离为6-15厘米，电极的中心离腔体内璧导电层的距离为6-15厘米；端盖通过螺钉固定在腔体的开口端。2.采用如权利要求1所述的测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法，其特征是：A、将腔体上的进气管与氡室连接，半导体探测器及腔体内壁的导电层分别通过导线与高压模块连接，电极通过导线串联后再与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同；B、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层和半导体探测器之间电压；C、通过高压模块调节腔体内导电层与第一环形测量圈上电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，当计数率达到最大值后，停止调节导电层与电极表面之间电压；通过上述方法提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。3.如权利要求1所述的测量腔，其特征是：在绝缘端盖上，围绕着第一环形测量圈，增设有由复数个电极组成的复数个环形测量圈，环形测量圈的间隔距离分别为6-15厘米，环形测量圈上相邻两个电极的中心距离为6-15厘米，最外圈环形测量圈上电极的中心离腔体内璧导电层的距离为6-15厘米。4.采用如权利要求3所述的测量腔提高静电场对带正电的218Po的收集效率的方法，其特征是：A、将腔体1上的进气管与氡室连接，半导体探测器及腔体内壁的导电层分别通过导线与高压模块连接，各环形测量圈上的电极通过导线串联后再与高压模块连接，采样泵与腔体上的出气管连接，开启采样泵，引入氡室的空气，使得腔体内的氡浓度与氡室内相同；B、通过高压模块调节腔体内导电层与半导体探测器之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，计数率随电压的升高而升高，当继续调高电压而计数率基本不变时，停止调节导电层与半导体探测器之间电压；C、通过高压模块依次分别调节腔体内导电层和各环形测量圈上电极表面之间电压，利用二次仪表得到半导体探测器测量到的218Po衰变计数率，当各环形测量圈上的计数率达到最大值后，停止调节导电层与环形测量圈上电极表面之间电压；通过上述方法能进一步提高静电场对带正电的218Po的收集效率，然后利用二次仪表对半导体探测器3测量得到的218Po衰变计数进行分析计算得到氡的浓度。

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