CN201488977U - 一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，包括氡及其子体收集装置、空气脉冲电离室探测器、数据采集与处理单元、计算机数据分析管理模块。所述的氡及其子体收集装置放置于空气脉冲电离室探测器内部，所述的空气脉冲电离室输出端通过隔直电容与数据采集和处理单元连接，所述的数据采集和处理单元通过USB接口与计算机相连。该快速空气氡浓度测量装置可广泛应用于民用建筑工程室内辐射环境氡水平监测及污染控制领域。具有灵敏度高、稳定性好、结构简单、成本低廉等特点，特别适合快速高灵敏度空气氡浓度测量领域的应用。

Description

一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置
技术领域
本实用新型涉及一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，具体涉及一种可实现对空气中氡及其子体衰变产生的α辐射体的测量，通过标准氡室刻度后可实现空气中平衡氡浓度的快速测量。
背景技术
氡是天然放射性衰变系列中的气态放射性核素，它的衰减产物又是一种不挥发的放射性物质，一旦被吸入人体，就会对人体肺部造成损坏并增加诱发肺癌的可能。据统计研究表明，室内氡污染是仅次于吸烟导致肺癌的第2大诱因。为此，国家出台了国家标准GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》和国家标准GB/T18883-2002《室内空气质量标准》，规定了对室内氡检测的要求。由于空气中的氡浓度相对非常微弱，现有的空气测氡仪，由于其自身探测灵敏度、氡子体污染及环境空气温湿度等因素影响，在进行空气氡浓度测量时，测量稳定性较差的同时，也往往需要较长的累积测量时间。尤其是氡子体污染及探测灵敏度的影响使现有测氡仪很难快速获取空气中氡浓度信息，从而某种程度上给工作带来了不便。一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置在民用建筑工程室内辐射环境氡水平监测及污染控制领域，尤其在快速空气测氡领域有广阔的应用前景。
实用新型内容
本实用新型的目的提供一种基于空气脉冲电离室对空气中的氡浓度进行快速测量装置，该装置针对目前空气中氡浓度快速测量的要求，选用空气脉冲电离室作为探测器，具有探测效率高，测量灵敏度高的特点；采用防氡子体污染的氡及其子体收集装置快速收集空气中的氡及其子体，并配合空气脉冲电离室进行空气中氡浓度测量，能有效克服氡子体对电离室探测器的污染，从而达到快速测量目的；数据采集与处理单元引入环境空气的温湿度测量，能有效修正温湿度对氡浓度的影响，使空气氡浓度的测量数据更稳定。同时该基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置还具有结构简单合理、体积小、功耗低、价格低廉、使用方便等优点。
为能达到上述发明目的，所采用的技术方案是：一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：包括氡及其子体收集装置、空气脉冲电离室探测器、数据采集和处理单元、计算机数据分析管理。所述的氡及其子体收集装置放置于空气脉冲电离室探测器内部，所述的空气脉冲电离室输出端与数据采集和处理单元连接，所述的数据采集和处理单元通过USB接口与计算机相连。
按照本实用新型提供的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：氡及其子体收集装置为柱型绝缘腔体。
按照本实用新型提供的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：氡及其子体收集装置放置于空气脉冲电离室探测器内部并可更换。空气脉冲电离室探测器的一端装有防电磁屏蔽网(7)粘贴在绝缘材料(8)上共同组成的防电磁屏蔽盖子，防电磁屏蔽盖子盖到电离室时防电磁屏蔽网与电离室高压腔壁(5)连接，并留有氡扩散孔(6)。
按照本实用新型提供的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：保护环通过一个较大阻值的低噪声金属碳膜电阻R接信号收集电极，空气脉冲电离室探测器高压腔壁接负高压，信号收集电极通过隔直电容C与数据采集和处理单元中的低噪声电荷灵敏前置放大器连接。信号收集电极与保护环以及保护环与高压腔壁通过绝缘材料相连。
按照本实用新型提供的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：数据采集和处理单元包含低噪声电荷灵敏前置放大器、信号调理整形电路、片上微处理器***、温度湿度监测电路、实时时钟、低功耗电源管理模块以及OLED显示接口、键盘接口、USB通信接口。
通过上面的叙述可以看出，本实用新型具有以下优点：在探测器选择上，选用空气脉冲电离室、成本低、探测效率高、测量灵敏度高；在结构设计上，设计了防氡子体污染的氡及其子体收集装置，专门用来收集空气中氡及其子体，因此可以达到快速测量目的；在***性能上，采用低功耗电源设计方案，并采用最新的OLED显示技术；该空气氡浓度测量装置留有USB接口，方便与计算机的后台数据库相连接，以便数据的统一管理和分析；在技术指标上，测量灵敏度优于10Bq/m3/1cpm，其测量精确度＜10％，稳定性＜±15％，整机功耗＜200mW。
附图说明
图1为本实用新型提供的基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置构成图。
图2为本实用新型提供的基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置中空气脉冲电离室和氡及其子体收集装置结构图。
其中：(1)绝缘材料；(2)保护坏；(3)信号收集电极；(4)氡及其子体收集装置；(5)电离室高压腔壁；(6)氡扩散孔；(7)防电磁屏蔽网；(8)绝缘材料；
图3为本实用新型提供的基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置中数据采集和处理单元的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型提供的基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置构成图。其特征在于：包括氡及其子体收集装置、空气脉冲电离室探测器、数据采集和处理单元、计算机数据分析管理。所述的氡及其子体收集装置放置于空气脉冲电离室探测器内部，所述的空气脉冲电离室输出端与数据采集和处理单元连接，所述的数据采集和处理单元通过USB接口与计算机相连。
基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置其工作原理在于：在一个稳定的空间中，氡及其子体处于放射性动态平衡状态。氡及其子体发生α衰变放射出α粒子，根据放射性平衡理论，氡浓度与这些α粒子数成正比。α粒子为带正电重粒子，具有很强的电离空气能力。当α粒子电离空气时，会在空气中形成大量的电子-空穴对，在高压电场的作用下，这些电子-空穴会在信号收集电极上(3)积累并形成脉冲信号，通过后续电路放大后再记录单位时间内脉冲信号的数量来确定空气中的氡浓度。
图2为本实用新型提供的基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置中的空气脉冲电离室和氡及其子体收集装置结构图。其主要由圆柱形金属腔体(5)、保护环(2)、绝缘环(1)、信号收集电极(3)、防电磁屏蔽网(7)和绝缘材料(8)组成的防电磁屏蔽盖子以及防子体污染的氡及其子体收集装置(4)几个部分构成。
电离室腔体壁为金属导电管型材料；信号收集电极为铜材料表面上镀金，从而使探针具有较高的导电率。保护环通过一个较大阻值的低噪声金属碳膜电阻接到信号收集电极上，而保护环直接接到***地上。此时，信号收集电极可近似为地电平；
氡及其子体收集装置平时不用时可取出并处于密封状态，可认为其内部为无氡空间。当测量的时候，打开封闭口，测量环境空气中游离的氡及子体会很快扩散到其内部，其内部的氡浓度很快会跟环境达到一致。把它装入电离室中并用金属网状封闭电离室空间，空气中的氡及其子体仍然在浓度差等外力作用下可通过扩散孔(6)扩散到电离室内部，并且可以很快达到平衡。同时，在电离室内部222Rn和218Po保持放射性动态平衡后，可启动测量。同时电离室壁上吸附的氡子体放射出的α粒子很难穿透氡及其子体收集装置腔壁进入空气电离区，这时候测得的α粒子计数即为氡及其子体收集腔体空间内部的氡及其子体衰变的α粒子。
在氡及其子体收集装置装入空气脉冲电离室腔体时，将防电磁屏蔽盖子安装在电离室开口处，防电磁屏蔽盖子为网状金属材料粘贴在绝缘材料表面，绝缘材料上有扩散气孔；信号收集电极通过一个较大阻值的低噪声金属碳膜电阻接到***地上，由于电离室腔体接负高压，因此在信号收集电极与电离室腔体之间形成一个正电场。在电离室内部的氡及其子体衰变产生的α粒子电离空气形成电子-空穴对，由于电子带负电，因此信号收集电极会收集这些电子并产生一个脉冲信号(很微弱)，通过隔直电容C输入到低噪声电荷灵敏前置放大器，由其进行放大以便后续电路记录。
图3为本实用新型提供的基于空气脉冲电离室空气氡浓度快速测量装置中的数据采集和处理单元电路原理框图。包括低噪声电荷灵敏前置放大器、信号调理整形电路、片上微处理器***、温度湿度监测电路、实时时钟、低功耗电源管理模块以及OLED显示接口、键盘接口、USB通信接口。当一个α粒子入射并作用于电离室内部空气的灵敏体积时，会电离空气产生电子-空穴对，在高压电场的作用下，空气脉冲电离室信号收集电极收集这些电离的电子-空穴对，经低噪声电荷灵敏前置放大器放大及信号调理电路处理后，被微处理器***的计数电路记录，同时在OLED显示屏上显示相应时间内的计数值。当测量完毕，再根据仪器的刻度方程以及温湿度等修正系数，就可得到空气中相应的氡浓度。可通过USB接口，将测量的数据传送到计算机上，由计算机进行统一分析和管理。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域普通技术人员在所附权利要求的范围内不需要创作性劳动就能作出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：包括氡及其子体收集装置、空气脉冲电离室探测器、数据采集和处理单元、计算机数据分析管理模块，所述的氡及其子体收集装置放置于空气脉冲电离室探测器内部，所述的空气脉冲电离室输出端与数据采集和处理单元连接，所述的数据采集和处理单元通过USB接口与计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：氡及其子体收集装置(4)为柱型塑料腔体。
3.根据权利要求1所述的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：氡及其子体收集装置放置于空气脉冲电离室探测器内部并可更换，空气脉冲电离室探测器的一端装有防电磁屏蔽网(7)粘贴在绝缘材料(8)上共同组成的防电磁屏蔽盖子，防电磁屏蔽盖子盖到电离室时防电磁屏蔽网与电离室高压腔壁(5)连接，并留有氡扩散孔(6)。
4.根据权利要求1所述的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：保护环(2)通过一个较大阻值的低噪声金属碳膜电阻R接信号收集电极(3)，空气脉冲电离室探测器的电离室高压腔壁(5)接负高压，信号收集电极通过隔直电容C与数据采集和处理单元中的低噪声电荷灵敏前置放大器连接，信号收集电极与保护环以及保护环与高压腔壁通过绝缘材料(1)相连。
5.基于权利要求1所述的一种基于空气脉冲电离室快速空气氡浓度测量装置，其特征在于：数据采集和处理单元包含低噪声电荷灵敏前置放大器、信号调理整形电路、片上微处理器***、温度湿度监测电路、实时时钟、低功耗电源管理模块、OLED显示接口、键盘接口以及USB通信接口。
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