活性炭盒法测量室内空气中氡及其氡子体的研究_刘方平.docx

《活性炭盒法测量室内空气中氡及其氡子体的研究_刘方平.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《活性炭盒法测量室内空气中氡及其氡子体的研究_刘方平.docx（51页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 活性炭盒法测量室内空气中氡及其氡子体的研究 Study of Active Carbon Measuring Method for Indoor Radon and Radon Daughters 作者姓名：刘方平 专业名称：粒子物理与原子核物理 指导教师：马玉刚副教授 学位类别：理学硕士 答辩日期： 2009年 5 月 29日 未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书 面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全 部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改 编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此 限）。否则，应承担侵权的法律责任。 吉林大学硕士学位论

2、文原创性声明 本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：到方手 日 期 ：年 y月 vf日 内容提要 本论文由引言、氡的基本认识、氡及其子体测量方法的介绍和氡测量数据与 分析四部分组成。引言部分介绍了氡气测量的发展背景与研究意 义，以及国内外 对氡测量的研究现状。氡的基本知识主要介绍氡的历史和发现，氡基本性质，主 要介绍氡的放射性性质

3、。氡气随人呼吸的空气进入人体内。氡的衰变子体释放 a 粒子，作用于人的肺部，长期容易诱发肺癌，氡已经被世界卫生组织 (WHO)确定 的 19种主要致癌物质之一，是目前仅次于香烟引起人类肺癌的第二大元凶。氡 及其子体测量方法主要介绍氡及其子体测量方法以及测量方法的优缺点等。氡气 的测量方法主要有：蚀刻径迹法、活性炭盒法、双滤膜法和气球法。每种方法都 有局限性，氡测量方法的选择应根据测试地点的实际情况进行选择。 第四部分为实验内容，主要测量了氡及其子体的放射性平衡时间以及采集时 间，对采集时间和平衡时间进行了优化，采集时间 3天即可，氡及其子体在达到 3小时后，氡及其子体达到放射性平衡。然后，对比

4、 Nal(Tl)探测器和 HPGe探测 器对活性炭盒吸附氡含量的结果，通过计算测量结果相等。考虑探测器的成本、 操作、日常维护等因素，得出用 Nal(Tl)探测器探测氡的性价比比较高。通过对 平衡时间和采集时间的优化，对工程测氡有很大的好处，大大提高了探测的效率。 第 1 章前言 . 1 1.1 研究意义 . 1 1. 2 国内外研究背景 . 1 1.3 研究内容 . 2 第 2章氡的基本知识 . 4 2. 1 氡的历史问题 . 4 2.2 环境中的氡 . 5 2.2.1天然放射性系列 . 5 2.2.2 氡的来源 . 6 2.3 氡的基本性质 . 6 2.3.1 氡的物理性质 . 6 2.3

5、.2 氡的化学性质 . 6 2.3.3 氡的辐射性质 . 6 2. 3. 4氡的溶解和固体吸附性 . 7 2.4 氡的子体 . 7 2.5 氡的危害与防护 . 7 2.5.1 氡的危害 . 7 2.5.2氡的防护措施 . 8 第 3章氡及其子体测量方法 . 10 3. 1 氡气测量 . 10 3.1.1 固体径迹蚀刻法 . 10 3.1.2 活性炭盒法 . 10 3.1.3双滤膜法 . 11 3.1.4 气球法 . 11 3.2 氡子体的测量 . 13 3.3 氡气监测方法的选择 . 13 第 4章氡测量与分析 . 15 4. 1 实验设备 . 15 4.2 氡采集前准备 . 16 4.3氡及

6、其子体平衡时间优化 . 16 4. 3. 1理论计算氡的衰变及其子体放射性平衡 . 16 4. 3. 2 Nal探测器测量氡平衡时间优化 . 17 4. 3. 3 HPGe探测器测量氡平衡时间优化 . 18 4.4 氡采集时间优化 . 19 4.4. 1Nal (T1)探测器测量氡采集时间的优化 . 19 4. 4. 2 HPGe探测器测量氡采集时间的优化 . 25 4.5 Nal (T1)探测器和 HpGe探测器测量氡吸附量的对比 ： . 31 . 35 参考文献 . 36 _ . 38 麵 . 41 摘要 ABSTRACT 第 1 章前言 1.1研究意义 氡是一种无色无味的惰性气体，是放射

7、性元素铀、钍衰变的子体，是人类受 天然辐射主要的来源之一，每年约 1.3mSv， 占天然辐射的 54%，其中室内氡的 贡献为 lmSv。 氡是世界卫生组织 (WHO)公布的 19种主要致癌物质之一 1，是目 前仅次于香烟引起人类肺癌的第二大元凶 2。近年来，随着世界各国经济的飞速 发展、人们生活水平的快速提高和工作条件的改善，人们的住房条件、房屋结构 和工作环境发生了巨大的变化，人们对自身所处的环境越来越关心，尤其人们对 工作及居住环境的空气质量提出要求，对室内氡及其衰变子体对人体健康影响的 关心日益増加，据测算，人类大约有 80%以上的时间是在室内度过的，所以， 室内氡的辐射危害问题已成为公

8、众关注的比较敏感的环境问题，成为社会严峻面 临的问题之一。所以，研究室内环境中的氡浓度意义重大 38。 1.2国内外研究背景 氡测量始于前苏联 1922年勘查铀矿。此后美国、法国、加拿大、捷克等也相 继采用测氡勘探铀矿。因铀矿矿工肺癌发病率很高，测氡方法很快被用于探明铀 矿等矿井内的氡浓度及其与肺癌高发的关系研究。 1950年后测氡方法的应用范围 扩大至地震预测、大气物理研究、工作场所及居室内氡浓度防治等。近年来又发 展到石油勘探和寻找清洁能源等方面。就应用领域而言，氡测量可广泛应用于核 物理与核化学、固体物理学、化学、宇宙射线物理学、考古学、天文物理学及辐 射防护剂量学等。涉及资源探寻、灾害

9、预报、科研生产、安全防护等 与人民生产 生活密切相关的领域 9 1()。20世纪 80年代以来，环境氡与人体健康的关系引起了 人们的广泛关注。 1989年国际原子能机构向各成员国政府建议开展 “ 人类环境氡 调查 ” 的研究工作。美国环境保护局(EPA)将 2002年 1月定为全国氡行动月 (NRAM)， 此举是对连续 12年的全国氡行动周活动的改进和加强。从 1990年开始， 美国已经把氡作为一个比较严重的健康问题提出，并采用国家氡行动周的形式向 公众进行室内氡危害的宣传，以引导国民采取防护措施，尽可能地减小氡的危害。 我国对室内氡浓度研究起步比较晚， 早期的氡研究主要在铀矿山和部分非铀 矿

10、山的辐射防护，进入 80年代，我国也开展了室内环境与氡浓度的研究与调查， 1988年，我国在湖南省衡阳核工业第六研究所建立了我国第一个标准氡室，并 1 于 1990年通过了国际计量考核，被评为一级计量标准， 1995年被评为国际氡计 量组织的亚洲区域协调实验室， 1999年获得国家质量技术监督局授权，面向全 国开展氡及测量仪的刻度与测试，为以后颁布氡浓度标准和测量方法奠定了坚实 的基础。 美国全国氡行动月活动为我国开展天然辐射的宣传和 科普活动提供了可靠 的借鉴经验。 1994年 4月 1日开始实施环境空气中氡的标准测量方法中华 人民共和国国家标准 （ GB/T14582-93),并制定了配套

11、的地下建筑氡及其子体 控制标准 （ GB16356-1996)、地热水应用中的放射卫生防护标准 (GB16367-1996); 1995年又制定了住房内氡浓度控制标准（中华人民共和 国国家标准 B/T16146-1995); 2001年制定民用建筑工程室内环境污染控制规 范（中华人民共和国国家标准GB/T50325-2001); 2003年 10月 1日起，我 国正式施行放射性污染防治法。 11 14在另一方面，随着经济的发展和居民生 活水平的提高，对空气中氡水平的监测、建筑物内部和居民住房内部的氡污染调 查及环境保护都提上了议事日程， 1995年我国卫生部颁布的住房内氡浓度控 制标准，规定住

12、宅中每立方米空气中氡浓度的值为新修的建筑物 200Bq/m3,已 居住的旧建筑物 400Bq/m3。 为深入研究氡及其子体及其相关理论，国家部委及各省市多次立项，把氡气 测量理论研究以及各类测氡仪器的研制作为重要课题，涉及到环境科学、核科学、 地球科学等众多领域。在各种条件下，准确测量氡及其子体的浓度及状态，为了 研究其控制方法，国内外己经开发了一系列新型测量仪器，包括氡累积探测器、 氡子体个人计量计和各种连续测氡仪等。 目前，测量氡气方法有很多种，主要有径迹蚀刻法、活性炭盒法、双滤膜法、 气球法等，在选择测氡方法应根据实际的需要选择测氡方法。在 2007年 6月江 伟武用活性炭盒法与电子测氡

13、仪对同一间房屋进行氡测量，通过对比结果，这两 种方法测量的结果一致 15。 1.3研究内容 活性炭盒法测量室内空气中的氡气，活性炭盒法无论在前期投资还是在操作 方面，和目前市场上较通用的其他测氡仪相比，具有操作简洁方便，布点多等独 特的优势，因此，本论文采用活性炭盒法收集室内空气的氡，用 Nal(Tl)探测器 2 和 HPGe探测器这两套 Y能谱仪测量同一间房屋的氡气浓度。理论计算了氡与氡 子体的平衡时间，并对理论结果进行了实验验证，实验验证结果与理论计算结果 相符，在此基础上对氡及其子体的平衡时间进行了优化；对氡采集时间进行了优 化，通过对这两套 Y能谱仪氡含量测量结果的比较，以及考虑这两套

14、丫能谱仪探 测系统的成本、操作和日常维护等方面因素，得出用 Nal(Tl)探测器测试系统的 探测氡的性价比比较好。 通过本论文的研究，用 Nal(Tl)探测器即可满足日常的氡测量。通过对氡及 其子体平衡时间的优化和活性炭采集时间的优化，对工程测量氡有很大的帮助， 大大提局了检测的效率。 3 第 2章氡的基本知识 氡是一种天然放射性惰性气体，氡具有三个比较明显的性质： 1.放射性； 2. 物理性质表现为气体； 3.化学性质表现为惰性。由于氡的这三个性质，决定了 氡采集和测量的方法有其特殊性，因此认识氡的基本理论基础问题也就十分重 要，本章主要介绍氡研究有关的理论知识。 2.1氡的历史问题 15世

15、纪在捷克的亚希莫夫矿山开采白银，白银是含在坚硬的油黑色岩石中。 1789年德国化学家克拾普罗斯第一次从这种岩石中分离出铀的化合物， 1827年 把这种岩石称为沥青铀矿。 1896年法国物理学家贝可勒尔发现的放射性正是由 这种岩石中得到的。 1898年， M.居里和 P.居里又从这种沥青铀矿个分离出放射 性元素镭，但并不知道这种放射性的来源和性质，直到 1900年， F.多恩证明了 空气中 的这种放射性起固于镭放出的一种气体。以后不久， E.卢瑟福、 F.索迪和 W.拉姆奇等一致确认这种气体是一种惰性气体，在氡的性质研究方面迈出了关 键性的一步， E.卢瑟福称这种惰性气体为射气 (Emanati

16、on)， 而 W.拉姆奇和 R.戈 瑞把这种射气命名为氡 (Niton)， 1923年国际会议上正式把这种射气命名为 Radon(氡 )，这一名称一直沿用到现在 16。 氡对人体健康危害的发现要上溯到大约 16世纪初，当时在厄尔士山脉 (Ore Mo unt a ins)北坡德国萨克森的一个小城斯尼伯格地区的矿工中观察到较年轻的 工人肺疾病死亡率罕见的高， “ Bergsucht” 一词是在矿工中所观察到的肺疾病的总 称，这种肺疾病后来称为 “ 斯尼伯格肺疾病 ” 之后，各国科学家对这种肺疾病的病 因进行了探索、研究，直到 20世纪初，才初次得出结论，斯尼伯格肺癌是一种 特殊的职业病，是由这些

17、矿中的矿石镭及空气中高氡含量所引起的。 a时，这种 观点并没有被普遍接受。1936年，法兰克福的 Kaiser-Wilhelm生物物理研究所 中的 B.Rajewsky在德国的一个研究项目中进一步阐明了氡 浓度与肺癌之间的关 系。根据他的观察结果及有力的生物学研究得出结论，在斯尼伯格的矿中，吸入 氡必定是斯尼伯格地区矿工总肺癌发生率高的原因 (Rajewsky， 1940)。 在其后的年代里，测量结果又证实了空气中存在高浓度的氡衰变产物 (Harley，1953)。研究还给出吸入氡衰变产物所致支气管上皮平均 a剂量的定量 估计。提出了沿支气管通道放射性活度和剂量分布评价的肺剂量学模型 4 (A

18、ltschuleret， 1964; Jacobi， 1964)，从这些不同的研究中得出结论，预计呼吸道 段支气管靶细胞的 a剂量最大。日前，吸入氡及其短寿命氡衰变产物一又称为氡 子体一的肺剂量学仍然是一个重要的研究领域 17。 2.2环境中的氡 2.2.1天然放射性系列 氡是镭核衰变的中间产物，是惰性气体族 (He， Ne， Ar， Kr， Xe， Rn)的最 后一个元素，也是最重要的一个元素。它有四个同位素 222Rn、 218Rn、 22()Rn和 219Rn, 分别属于铀系、锕系和锕铀系三个不同的放射性系列。 1. 袖系 222Rn和 218Rn是天然铀系衰变的中间产物，铀系的起始核素

19、为 238U(由于 218Rn的半衰期只有 0.03s， 在自然界的丰度 v 贝 1： 222Rn的活度为： = (4.1) 关于 214Pb子体单位时间核数目的变化 d N i /dt， 一 方 面 以 数 率 从 母 体 222Rn中产生，另一方面又以数率入2N 2衰变为 C 即： dN2 dt (4.2) 16 图 4. 3氡及其子体的活度随时间变化的示意图 从图 4.3中可看出，氡活度随时间的増加是逐渐减小的，而氡子体 (M p b 、 21%) 活度在 3小时内随时间的増加而増加，在达到 3小时后，氡及其子体的活度达到 相等并逐渐减小，说明氡及其子体在 3小时后达到放射性平衡。 4.

20、3.2 Nal探测器测量氡平衡时间优化 采集地点选在二楼一间密封、空置的实验室，该实验室常年无人出入。放置 活性炭盒前被测房屋封闭 24小时以上，采集时间 2008年 5月 16日早 8: 00， 天气晴朗，活性炭采样盒放置 3天，采集期间房屋门窗密封，在 5月 19日早 8: 00取回活性炭盒并密封好，在天平上称重，记录质量增量 Am=2g ， 记录被测房 屋的温度 19 ，湿度 46%，然后，把炭盒拿到 N a l (Tl)探测器进行测量， 1小时测 量一次，测量时间为 1小时。选 352keV(214Pb)y 峰作为研究对象，通过数据处理 得到 352keV(214Pb) y 峰的净面积

21、，数据如表 4.1: 解得 B(t) = B(0), 2A0 乂 2 一 义 1 (er -elJ) 对 于 子 体 单 位 时 间 核 数 目 的 变 化 ，则 (4.3) dN3 dt ? N2 解得 : C(t) = CQe 3-0 e (4.4) (4.5) (3 - ( A AXA 义 2) W 3)(4 -3) 设 222Rn、 214Pb、 214Bi 的初始活度分别为 ： lOOBq， 40Bq， 40Bq， 由 (4.1)、（ 4.3)、 (4.5)方程作图，氡 (222Rn)与其子体 (214Pb、 214Bi)活度随时间的变化曲线，见图 4.3 17 1000 图 4.

22、4 Y峰 352keV(214Pb)净面积随平衡时间的变化 由图 4.4看出，在 0 3小时 352keV(214Pb) Y峰的净面积几乎呈线性增加， 在 3小时后， 352keV(214Pb)Y峰的净面积几乎不再发生变化，所以，经过 3小时 衰变后，氡与其子体达到平衡。因此，在氡测量时要在平衡 3小时后测量，并尽 快的测量，平衡时间不宜过长，氡的半衰期为 3.825天，应在氡的一个半衰期周 期内进行测量，当平衡时间超过一个半衰期后氡的含量减少很多，所以氡子体也 随之减少，并且氡子体半衰期也比较短，平衡时间越长，氡子体含量越少，如果 平衡时间过长测量的结果不能真实的反映被测地点的氡气的浓度。

23、4.3.3 HPGe探测器测量氡平衡时间优化 1.采集地点选在二楼一间密封、空置的的实验室，该实验室常年无人出入， 采集时间 2008年 5月 20日，天气晴朗，早 7: 30把制作好的活性炭盒放置在被 测地点，采样盒放置 3天，在 5月 23日早 7: 30取回活性炭样品盒密封好，在 天平称重，并记录活性炭采样盒增加质量 Am=2g， 记录采集地点的温度 19 、湿 度 57%，把炭盒拿到 HPGe探测器前进行测量， 30mm测量一次，测量时间为 30mm。 选 y峰 (214BI: 609keV)为研究对象，经数据处理得到 y峰 (214BI: 609keV) 的净面积，数据如下表 4.2

24、: 表 4. 1 Y峰 352keV(214Pb)净面积随平衡时间的变化 Balance time(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 Area 890927 960 980 975 985 988 990 由表 4.1数据作图，见图形 4. 4: 86420db999998 IJsAi 18 表 4. 2 609keV(214Bi) Y 峰净 面积随平衡时 间的 变 w / Balance time(h) 1 1.5 2 2.53 3.54 4.55 5.56 6.5 7 7.5Area6465 68 70 70 66 65 65 6565 66 6566 67 由表 4.2数据作图，见图

25、 4.5: 图 4. 5 609keV(214B i) Y峰净面积随平衡时间的变化 从图 4.5可以看出，在 3小时前 214BI的 609keVY峰净面积在逐渐地增大， 直到 3小时达到最大，在 3小时后 214BI的 609keVy峰净面积略有减小，其峰面 积几乎没有变化。在活性炭收集氡刚结束到 3小时之间氡与其子体没有达到放射 性平衡，根据放射性衰变公式，活性炭盒内吸附的氡按 e指数形式衰变，氡的含 量在减少，氡的衰变子体沉积在活性炭盒内，所以氡子体 214Pb、 的含量在 増加，因此，在采集结束到 3小时内氡子体 ” 也的 609keVY峰净面积逐渐增大， 氡及其子体没有达到放射性平衡

26、。在 3小时后，氡及其子体达到放射性平衡 ， Y 峰净面积不再増大。 2.从 Nal(Tl)探测器和 I HPGe探测器测量氡及其子体平衡时间可知，氡及其 子体在 3小时后达到放射性平衡，与理论计算的结果一致，但平衡的时间也不能 过长，对检测效率和测量结果都有影响。因为，平衡时间过长，工作效率就会下 降，另外氡子体的半衰期比较短，平衡时间过长氡子体含量减少很多，会影响测 量的结果的准确性。通过测量氡与其子体的平衡时间，建议采样活性炭盒平衡 3 小时测量，这样会缩短检测时间并且提高测量结果的准确性。 4.4氡采集时间优化 4.4.1 Nal(Tl)探测器测量氡采集时间的优化 测试房间为实验室二楼

27、的一间空置的实验室，该实验室常年无人出入，时 间为 2008年12月 5 口天气晴，将制备好的活性炭盒放置在实验桌上，实验桌在 19 实验室的中央离门窗比较远桌上方无任何物体，桌高 1米。活性炭盒依次放置 6 个，采集时间分别为 1 6天，每天回收一个活性炭盒，将收回的活性炭盒密封 好，并记录被测实验室的室内温度 16 ，湿度 38%等天气条件，然后，将收回的 活性炭盒放在托盘天平上称重，记录下活性炭盒增加的质量，然后把活性炭样品 盒放置 3小时测量。 l.Nal(Tl)探测器能量刻度 在测量样品前调试 Nal(Tl)实验仪器，高压： 520V， 测试实 验室的温度与湿 度与被测房屋几乎相等。

28、然后，用 152Eu进行能量刻度，由于所要测量的 Y峰能 量为 214Pb: 242keV、 295keV、 352keV; 214BI: 609keV， 与 152Eu 的 121.78keV， 244.70 keV， 344.28 keV三个 y峰能量值相近，所以用 152Eu标准源做能量刻度， 测量 10mm， 记录 152Eu三个 Y峰对应的道址，数据如表 4.3: 表 4. 3 Na I (TI)探测器能量刻度数据 Channel 73 173241 Energy (keV) 121.78 244.70 344.28 设刻度曲线为： Y=B*CH+A 经计算的： B=1.41keV/

29、CH A=3.99keV 所以刻度曲线为： Y=1.41*CH+3.99 图 4. 6 Nal(TI)探测器能量刻度曲线 2.不同采集时间 Y能谱的测量 活性炭样品盒暴露被测房间 1 6天， Nal(Tl)探测器能量刻度后，将平衡 3 小时的活性炭样品盒放在 NalCTl)探测器前进行探测，测量时间为 lh， 能谱见图 20 Balance time = 3h D etect tim e= lh C ollcet tim e = 2d Balance time = 3h D etect tim e= 1 h Collcet time = 3d 4.7， 图 4.8为 NalCTl)探测器探测的

30、氡标准样的能谱图。 140 120 100 80 60 40 20 0 0 200 400 600 800 1000 Energy (keV) 图 4.7(a) 140 120 100 .80 名 60 40 20 0 0 200 400 600 800 1000 Energy (keV) 图 4.7(b) 140 120 100 | 80 U 60 40 20 0 200 400 600 Energy(keV ) 800 1000 图 4. 7(c) Balance time = 3h D etect tim e = 1 h C ollcet tim e= Id % 占 1 Cu 21 20

31、0 400 600 800 1000 E nergy(ke V ) 120 100 80 60 40 20 0 图 4. 7(e) 图 4. 7(f) 图 4. 7 Nal (Tl)探测器探测不同采样时间活性炭盒的能谱图 200 400 600 Energy (keV) 800 1000 图 4. 7(d) 0 200 400 600 800 1000 Energy (keV) Balance time = 3h D etect tim e = 1 h Collcet time = 6d 22 Radon standards D etect tim e= 1 h 1800 1600 1400

32、1200 1000 800 600 400 200 Energy(keV ) 图 4. 8 Na I (TI)探测器探测氡标准样能谱图 从图 4.7,可看出能谱图形随着采集天数的增加能谱图形越清晰。 Y峰的计 数也略有增加。 3. 活性炭盒吸水量 在回收采样盒时，用天平测量每个活性炭盒的吸水量，并记录每个样品盒吸 水量，数据见表 4.4: 表 4. 4活性炭盒吸水量随采集时间的变化 p T im e(D ) 图 4. 9活性炭盒吸水量随采集时间的变化 从图 4.9可看出，采集时间越长，活性炭吸收的水量越重，当达到一定时间 后活性炭的吸水量不再发生变化，活性炭吸水量达到饱和。从图可看出活性炭吸

33、水量未达到饱和时吸水量几乎是以线性递增， a达到饱和时吸水量并不随时间的 增加而增加，本从图可知 a收集到 3天时活性炭吸水量达到饱和。 采集时间 （ D) 1 2 3 4 5 6 吸水量 （ g) 0.8 1.0 1.5 1.5 1.5 1.5 23 4. 采集时间对活性炭吸附氡的影响 选择子体 Y峰时，应考虑那些峰面积大，而且没有杂质峰干扰的光电峰，所 以，选 Y 峰 352keV (214Pb)， 609keV (214BI)为参考对象， 1 6 天的 352keV 和 609keVY峰的净面积，数据见表 4.5: 表 4. 5 Y峰 609keV(214Bi)和 352keV(214P

34、b)净面积随采集时间的变化 氡采集时间(D) Y峰净面积 609keV(214Bi) 352keV(214Pb) 1 534 1067 2 596 1113 3 684 1277 4 680 1270 5 676 1289 6 690 1290 由表 4. 5数据作图，见图 4.10、 4.11: Tim e(D) 图 4. 10 Y峰 609keV(214Bi)净面积随采集时间的变化 24 图 4. 11 Y峰 352keV(214Pb)净面积随米集时间的变化 由图 4.10和 4.11可看出，在 1 3天 Y峰 609keV(214Bi)和 352keV(2HPb)净面 积随着采集时间的増

35、长逐渐地増大，采集时间达到 3天后 Y峰的净面积并没有随 着采集时间的增长而増大，其净面积趋于稳定值。根据图 4.10和 4.11可知，在 活性炭吸附氡没有达到饱和前，氡吸附量随着采集时间的増长而増多，而活性炭 吸附氡达到饱和后，氡吸附量不再随着随着采集时间的増长而増多。因为活性炭 具有多孔结构对空气中的水蒸气和氡都有很强吸附能力，由于空中含有水蒸气， 活性炭在吸附氡的同时也在吸附空气中的水蒸气，在吸 水量达到饱和时活性炭吸 附氡的能力也随之降低，由于氡是放射性气体，活性炭在吸附的同时，氡也在衰 变，所以沉积在活性炭中的氡子体也就越多，在 3天后氡含量趋于平稳。所以， 在日常用活性炭盒法采集氡

36、时，采集 3天即可，这样可以大大缩短了采集的时间， 提局检测的效率。 4.4.2 HPGe探测器测量氡采集时间的优化 1. HPGe探测器能量刻度 调试 HPGe探测器，高压： 2790V， 用 152EU标准放射源进行刻度，记录 152EU y 峰 (121.78keV， 244.70keV， 344.28keV)的道址，数据见表 4.6: 表 4. 6 HPGe探测器能量刻度 Channel 344 704 1008 Energy (keV) 121.78 244.70 344.28 设刻度曲线为： Y=B*CH+A 经计算： B=0.34keV/CH (D ooooooo 4208642

37、isslv(qds)A05I351)xJasH 26 画4.13(c) 200私0060000001000Energy(key) 4.13S balancetime=31i|Detecttime=1SrCollecttime=3& balancetime=31iDetecttime=1SrCollecttime=2d私00600Energy(key) Qooo10004.13(b)200私00600Energy(key) 0000 1000 100 100 0 200 400 600 800 1000 Energy(keV) 图 4. 13(f) 图 4. 13 HPGe探测器探测不同采集时间

38、活性炭盒的能谱图 20 200 400 600 800 1000 E nergy(keV) 图 4. 13(e) 100 80 60 40 20 200 400 600 Energy (keV) 800 1000 图 4. 14 HPGe探测器探测氡标准样的能谱图 从图 4.7和图 4.13可看出， Y能谱图有明显的不同， HPGe探测器探测的能 谱图比Nal(Tl)探测器探测的能谱图清晰， HPGe探测器探测 Y全能峰比 Nal(Tl) 探测器探测 Y全能峰窄，很容易区分所观察的特征峰。 ooooofl SJUnou|eti til lel ncatelltaeoBDC vcf E:qd2J

39、smqd328 Tim e(D) 图 4. 15 Y峰 609keV(214Bi)净面积随米集时间的变化 3. 活性炭吸水量随米集时间的变化： 活性炭采样盒收回后在天平上称重，记录每个活性炭盒的吸水量，数据及得 出的结论与用 Nal(Tl)探测器采集时间活性炭吸水量的结论相同。 4. 采集时间对活性炭吸附氡的影响 选择子体峰时，应考虑那些峰面积大，而且没有杂质峰干扰的 Y峰，所以， 选 Y 峰 352keV (214Pb)， 609keV (214Bi)为研究对象， 1 6 天的 y 峰 352keV 和 609keV的净面积见表 4.7 表 4. 7 Y峰 609keV(214Bi)和 35

40、2keV(214Pb)净面积随采集时间的变化 采集时间 (D) Y峰净面积 609keV(214Bi) 352keV(214Pb) 1 135 158 2 172 211 3 220 224 4 202 260 5 206 255 6 203 260 由表 4.7数据作图，见图 4.15和 4.16: 29 300 Tim e(D) 图 4. 16 Y峰 352keV(214Pb)净面积随采集时间的变化 由图 4.15、 4.16可看出可看出在 1 3天，活性炭吸附氡没有达到饱和，吸 附氡吸附量随着时间的增长氡含量逐渐地增大，采集时间达到 3天后，氡吸附量 并没有随着采集时间的增长而增多，而是

41、趋于一个稳定值，所以，活性炭吸附氡 达到饱和。活性炭具有多孔结构对空气中的水蒸气和氡都有很强吸附能力，由于 空中含有水蒸气，活性炭在吸附氡的同时也在吸附空气中的水蒸气，在吸水量达 到饱和时活性炭吸附氡的能力也随之降低。由于氡是放射性气体，活性炭在吸附 的同时，活性炭吸附的氡也在衰变，氡的衰变子体沉积在活性炭中，氡子体也就 越多，在 3天后趋于平稳，活性炭吸附氡达到饱和。所以，在日常用活性炭盒法 采集氡气时，采集 3天即可，这样可以大大缩短了采集的时间，提高检测的效率。 从 Nal(Tl)探测器和 I HPGe探测器对活性炭采样盒测量，活性炭盒法对氡采 集时间 3天为宜，如采集时间过长有可能活性

42、炭吸附的水量会増多这样会影响活 性炭对氡的吸附，从而影响氡测量的结果，不能真实的反映被测房屋的氡浓度， 也浪费时间，降低检测效率。 4.5 Nal(Tl)探测器和 HpGe探测器测量氡吸附量的对比： 用 Nal (T1)探测器和 HPGe探测器都可以用于测量室内空气的氡浓度，但是， 从探测器管理、设备成本、仪器操作和日常维护等方面考虑，这两套 Y能谱仪又 有很大的差别： l.NalCTl)探测器的特点： 优点： Nal(Tl)探测器实验设备成本较低， Nal(Tl)探头探测效率高，分辨时间 短，试验设备维护方便，在测试时不受时间的限制。 30 缺点 :Nal(Tl)探测器能量分辨率没有 HPGe探测器好， Nal(Tl)晶体容易潮解， 吸收空气中的水分而变质失效。所以，一般使用时都是装在密封的金 属盒中。