一、RAD7測(cè)氡儀目前在電子氡檢測(cè)儀中使用三種類型的α粒子探測(cè)器:
1.閃爍室或“Lucus 傳感器”
2.離子室
3.固態(tài)α探測(cè)器
每一種類型相對(duì)于其他類型都有優(yōu)缺點(diǎn)。該三種類型都可以測(cè)出低背景讀數(shù)的α粒子。DURRIDGE 公司的 RAD7測(cè)氡儀 使用固態(tài)的α探測(cè)器。固態(tài)的探測(cè)器是一種半導(dǎo)體材料(通常是硅), 它將直接把α放射線輻射轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。 固態(tài)設(shè)備的一個(gè)*重要的優(yōu)點(diǎn)*是耐久性,而另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)*是用電子技術(shù)來(lái)檢測(cè)每一個(gè)α粒子的能量,這樣*可能檢測(cè)出哪個(gè)同位素(釙-218,釙-214 等)釋放出放射性輻射,因而能區(qū)分出新氡和舊氡,氡和釷,信號(hào)和噪音了, 這種技術(shù)*是所熟知的α光譜測(cè)定法, 在嗅吸和采樣測(cè)量中有很大的優(yōu)勢(shì)。 除了 RAD7測(cè)氡儀,幾乎沒(méi)有什么儀器能夠做到這一點(diǎn)。
嗅吸*是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)進(jìn)行快速的測(cè)量,以便使用戶對(duì)氡濃度有一個(gè)大致的概念,而不必按 EPA 的規(guī)定測(cè)試等待 48 小時(shí)。該種技術(shù)通常用來(lái)尋找建筑物中氡的進(jìn)入口處。
RAD7測(cè)氡儀的*的地方*是對(duì)釷氣進(jìn)行嗅吸檢測(cè)的能力。 釙-216有150毫秒的半衰期,儀器的響應(yīng)是即時(shí)的。*的推延是把空氣樣品送入到采樣室所需要的時(shí)間,需要大約 45秒種。
氡濃度是通過(guò)對(duì)氡輻射檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的。用來(lái)對(duì)空氣中氡子體進(jìn)行檢測(cè)的裝置,稱為“工作水平型 ”監(jiān)測(cè)器。工作水平監(jiān)測(cè)器通過(guò)一個(gè)精致的過(guò)濾器來(lái)對(duì)空氣樣本進(jìn)行采集,然后對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行輻射測(cè)試。氡氣的衰變產(chǎn)物是金屬物質(zhì),它們會(huì)黏附在過(guò)濾器上并由工作水平監(jiān)測(cè)器儀器來(lái)進(jìn)行記錄。氡-222 是一種惰性氣體,它可通過(guò)過(guò)濾器,所以在該裝置中是不會(huì)被記錄的。因此,工作水平監(jiān)測(cè)器將檢測(cè)的是空氣中氡的子體釙-218 的濃度,而不是直接的氡濃度水平。
另一方面, RAD7測(cè)氡儀 中固態(tài)探測(cè)器將檢測(cè)氡氣的濃度, 而氡的子體對(duì)測(cè)量并無(wú)影響。 RAD7測(cè)氡儀將通過(guò)一個(gè)可除去氡子體的精致進(jìn)氣口過(guò)濾器把空氣送入到采樣室進(jìn)行分析, 氡將在 RAD7的采樣室中衰變,檢測(cè)出α射線,尤其是釙的同位素。雖然 RAD7 在內(nèi)部對(duì)子體的輻射也進(jìn)行檢測(cè),但它只檢測(cè)氡濃度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),RAD7 固態(tài)探測(cè)器并不檢測(cè)氡子體的濃度(工作水平監(jiān)測(cè)器檢測(cè)) ,而只檢測(cè)氡氣的濃度。
RAD7測(cè)氡儀 的內(nèi)部采樣單元是一個(gè) 0.7 升的半球狀物,里面涂有導(dǎo)電涂層。在半球的中心位置是一個(gè)固態(tài)型離子植入式平面硅的α探測(cè)器,在導(dǎo)電涂層與固態(tài)探測(cè)器之間加有 2000~2500V 高壓,因而在內(nèi)部空間形成一個(gè)電場(chǎng),該電場(chǎng)將把帶正電的微粒推向固態(tài)探測(cè)器上。一個(gè)在傳感器內(nèi)部的氡-222 原子核衰變后形成帶正電的釙-218 的原子核。在內(nèi)部的電場(chǎng)作用下使黏附在探測(cè)器上。當(dāng)半衰期短的釙-218 在傳感器活性表面上衰變時(shí),其α粒子有 50%的可能性形成和α粒子能量成正比的一個(gè)電信號(hào),該原子核在隨后的衰變中將形成不會(huì)被檢測(cè)出的β粒子,或有不同能量的α粒子。不同的同位素有形成α粒子的能量粒子,故在探測(cè)器中產(chǎn)生出不同強(qiáng)度的信號(hào)。
RAD7測(cè)氡儀的頻譜,見(jiàn)圖 圖 4,即α粒子能量刻度范圍為 0~10 兆電子伏特(MeV) ,氡及其子體所產(chǎn)生的α粒子能量在 6~9 兆電子伏特(MeV)之間。
當(dāng)氡和釷的子體在探測(cè)器的表面進(jìn)行衰變時(shí),它們將釋放出α粒子直接進(jìn)入到固態(tài)探測(cè)器中。探測(cè)器將發(fā)出一個(gè)電信號(hào),電子線路將該信號(hào)放大后,轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。RAD7的微處理器將捕獲該信號(hào)并按照其粒子能量大小而存放在內(nèi)存中特定地址。而眾多信號(hào)的匯總便形成了一個(gè)頻譜。
RAD7測(cè)氡儀把范圍 0-10MeV 的能量的頻譜劃分為 200 個(gè)等級(jí),每個(gè)等級(jí)代數(shù)按 0.05MeV 為一個(gè)通道。 當(dāng) RAD7 檢測(cè)到一個(gè)α粒子時(shí), 它在該 200 個(gè)記錄中的某個(gè)等級(jí)內(nèi)增加 1, 這樣,RAD7 將操縱、壓縮、打印并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在長(zhǎng)期內(nèi)存中。然后把所有 200 通道設(shè)置回零,以便開始新的測(cè)量。
在頻譜上出現(xiàn)的不同的α發(fā)射體的組合*是一系列不同的峰值,例如,等量的釙-218和釙-214 (在氡裂變物平衡時(shí)將出現(xiàn)) 的組合將會(huì)出現(xiàn)成對(duì)的α峰值, 其中一個(gè)峰值 (釙-218)的中心位置在 6.00MeV 處,而另一個(gè)(釙 214)則為 7.69MeV。
章節(jié)中的頻譜 b 示例,*是氡和能發(fā)射α粒子的子體在平衡狀態(tài)下的特征圖。一般當(dāng)氡濃度恒定時(shí)經(jīng)數(shù)小時(shí)測(cè)量后即能看到這樣的頻譜。由氡-222 直接釋放出的 5.49MeV 的α粒子將不出現(xiàn)在 RAD7測(cè)氡儀 的頻譜上,因?yàn)樗嬖谟诳諝庵卸皇窃谔綔y(cè)器的表面上。氡-222原子是惰性的,無(wú)法被吸附到固態(tài)的探測(cè)器上,只有當(dāng)其衰變成為釙-218 時(shí)才帶正電,此時(shí)才會(huì)被引向探測(cè)器的表面。
RAD7測(cè)氡儀的頻譜能顯示出氡的子體,不是氡本身。不要把 RAD7 的頻譜和工作水平探測(cè)儀的儀器相混淆。其α峰值的顯示可能一樣,但是 RAD7 真正測(cè)試的是氡氣而不是工作水平。
RAD7測(cè)氡儀將這 200 個(gè)通道的能譜分成 8 個(gè)單獨(dú)的“視窗” 。例如視窗 A *涵蓋了5.40-6.40MeV 的能量范圍,因此視窗 A 包括了來(lái)自釙-218 的 6.00MeV 的α粒子。把原始的頻譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成氡濃度的*步是把各個(gè)視窗中的計(jì)數(shù)相加并除以探測(cè)器的“有效工作時(shí)間”或?qū)嶋H的數(shù)據(jù)收集時(shí)間,RAD7 的微處理器將完成該任務(wù),并以上述方式把結(jié)果存儲(chǔ)到內(nèi)存中。 用戶可以重現(xiàn)并打印以前測(cè)量的視窗數(shù)據(jù)信息。RAD7 在把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存之前將把視窗 E、F、G 和 H 合起來(lái)組成視窗 O,打印頻譜清晰地以點(diǎn)線的形式顯示出視窗 A、B、C、D。
每個(gè)視窗的功能:
視窗 A:氡氣嗅吸模式計(jì)數(shù)。該視窗計(jì)數(shù)時(shí)間共 3 分鐘,將釙-218 衰變時(shí)能量為 6.00Mev的α粒子記錄下來(lái)。
視窗 B:釷氣 1 號(hào)視窗:計(jì)數(shù)時(shí)間為 0.15 秒,將釙-216 衰變時(shí)能量為 6.78MeVα粒子錄下來(lái)。該視窗是介于視窗 A 和氡的其他子體視窗 C 之間,它可能會(huì)有一些來(lái)自鄰近視窗所的粒子被記錄下來(lái)。
視窗 C:釙-214 的記錄:是氡的第四代子體,能量為 7.69MeV 的α粒子數(shù),它的有效半衰期接近 1 小時(shí)。
視窗 D:釷氣 2 號(hào)視窗:釙-212 衰變時(shí),發(fā)射出能量為 8.78Mevα粒子,即被它收在該視窗中,其半衰期大約為 10 小時(shí)。
視窗 E:高能量視窗:通常是接近零記錄的診斷性視窗。如果在該視窗中的記錄是視窗 A、B、C、D 中一個(gè)較大的分?jǐn)?shù)值,那么 RAD7 可能工作異常。
視窗 F:低噪音記錄:一個(gè)給出前 10 個(gè)通道中所有記錄的診斷性視窗。在視窗 F 中計(jì)數(shù)速度是對(duì) RAD7 系統(tǒng)中的一種噪聲測(cè)試。如果 RAD7 在高溫下進(jìn)行操作,噪聲數(shù)大,那么這些記錄值將很高。
視窗 G:中等噪音記錄:一個(gè)通道范圍在 30-40 內(nèi)的所有記錄的診斷性視窗。即使當(dāng)視窗 F有很高的記錄值,通常視窗 G 中是幾乎沒(méi)有記錄的。
視窗 H:高強(qiáng)度噪音或釙-210 視窗:該視窗記錄為 Pb210(鉛-210)的第三代子體釙-210α粒子能量范圍在 5.31MeV。由于鉛-210(22 年的半衰期)是我們所測(cè)試的氡裂變物的裂變的結(jié)果,這種同位素將通過(guò)對(duì)高濃度氡氣的持續(xù)測(cè)量或經(jīng)過(guò)很多年的正常使用而在敏感的探測(cè)器表面生成,該視窗將不用于對(duì)氡濃度水平的計(jì)算,因此即使有同位素的存在,RAD7仍將正常工作,而且其背景讀數(shù)不會(huì)受到影響。
視窗 O: “其他”視窗的綜合窗口:RAD7 將對(duì)視窗 E、F、G 和 H 分組后再綜合成視窗。視窗 O 將捕獲所有未進(jìn)入到視窗 A、B、C 和 D 的α粒子,如果視窗 O 總是超過(guò)總計(jì)數(shù)的30%,應(yīng)該對(duì)頻譜打印進(jìn)行檢查,看是否有異常現(xiàn)象。
一臺(tái)*清潔,沒(méi)有氡或氡子體的 RAD7測(cè)氡儀,其探測(cè)器能檢測(cè)到什么?幾乎沒(méi)有。由于儀器部件材料不可避免受污染,每小時(shí)將有少于一個(gè)α粒子的記錄。這是儀器固有的背景讀數(shù),可以忽略不計(jì)。因?yàn)楣逃斜尘皩y(cè)試值增加 0.01 皮居里/升,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室外空氣中氡的濃度(通常為 0.10 到 1.00 皮居里/升) 。
現(xiàn)在把一些氡引入到 RAD7測(cè)氡儀 中,用戶看到了什么?*初時(shí),可能什么也沒(méi)有,但是幾分鐘過(guò)后,用戶可以看到視窗 A 中開始有記錄了,RAD7 將對(duì)每次的計(jì)數(shù)發(fā)出輕快的唧唧聲,那是采樣室中氡-222 衰變成釙-218 而發(fā)出的聲音。
對(duì)于*初的 5 分鐘左右的時(shí)間,計(jì)數(shù)值增加速度較快,然后開始接近一個(gè)穩(wěn)定的水平。經(jīng)過(guò) 10 分鐘后,氡-222 的衰變速度及其子體,釙-218 的形成已經(jīng)達(dá)到平衡。35平衡狀態(tài)是在其衰變產(chǎn)物的活動(dòng)穩(wěn)定時(shí),既不上升也不下降。處于這個(gè)點(diǎn)的位置時(shí),幾乎所有的α粒子被記錄在計(jì)數(shù)視窗 A 中,在打印出的頻譜上可看到一個(gè)的峰值。
但是其總的計(jì)數(shù)速度仍在繼續(xù)緩慢上升。此時(shí),可看到在視窗 C 中出現(xiàn)計(jì)數(shù)值。剛開始時(shí)只有少數(shù),但在其后的一兩個(gè)小時(shí)時(shí)間中將會(huì)越來(lái)越大。經(jīng)過(guò) 3 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間后,當(dāng)其子體達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)。在打印出的頻譜上將出現(xiàn)特征雙峰:視窗 A 中的釙-218 和視窗C 中的釙-214,其峰值幾乎相同。
現(xiàn)在給 RAD7測(cè)氡儀 通入新鮮,不含氡的空氣,在視窗 A 中的計(jì)數(shù)速度將立即開始下降,*如用戶*次通入氡氣開始上升的速度一樣快。由于 RAD7 內(nèi)部沒(méi)有氡存在時(shí),也*沒(méi)有了釙-218 的源頭。釙-218 特征半衰期為 3.05 分鐘。
3.05 分鐘后,在視窗 A 中的計(jì)數(shù)速率為原先的一半;6.10 分鐘后,其計(jì)數(shù)速率再減半,即為*初的四分之一。經(jīng)過(guò) 10 分鐘后,在視窗 A 不再計(jì)數(shù)了,但是對(duì)于視窗 C 卻不是這種情況,在視窗 C 中仍顯示這一個(gè)單獨(dú)的峰值。
視窗 C 中的峰值要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)消失,半個(gè)小時(shí)過(guò)后,在視窗 C 中的記錄速度還沒(méi)有減半,釙-214 可能只有很短的半衰期,但是其母體元素鉛-214 和鉍-214 不是這樣。鉛-214 的半衰期為 26.8 分鐘,鉍-214 的為 19.8 分鐘。
當(dāng)用戶完全去除氡的時(shí)候,在視窗 C 中的計(jì)數(shù)要完全停止前也許需要 3 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。由于它代表的是數(shù)小時(shí)前存在于 RAD7 中的氡,因此我們把視窗 C 稱做為“舊氡”視窗。
在視窗 B 和 D 中的時(shí)間效應(yīng)是相同的,但有顯著區(qū)別。RAD7 對(duì)釙-216 的響應(yīng)無(wú)延遲,因此在視窗 B 中的計(jì)數(shù)速率和測(cè)試室中的釷氣測(cè)量平衡。與之相反,釙-212 的衰變有 10 小時(shí)的半衰期,因此視窗 D 需要幾天時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài),因此在對(duì)釷氣進(jìn)行嗅吸時(shí),視窗 D 不會(huì)做記錄。
八、RAD7測(cè)氡儀模式: Sniff 和 Auto ( 嗅吸和自動(dòng))
如無(wú)法從“新”氡中分辨出“舊”氡的衰變物將使測(cè)量變得比較困難。目前,很多的氡檢測(cè)儀都無(wú)法解決該問(wèn)題,RAD7測(cè)氡儀 可做到這一點(diǎn)。只要把 RAD7 設(shè)置成 Sniff 模式。
Sniff 模式意味著 RAD7測(cè)氡儀 將只記錄在視窗 A 中而不計(jì)視窗 C 的氡濃度。 此時(shí)儀器是即時(shí)測(cè)量。在 Sniff 模式下,可對(duì)采樣室進(jìn)行凈化處理,在 10 分鐘內(nèi),可使用較合理的精度來(lái)對(duì)低濃度氡進(jìn)行檢測(cè)。用戶也可以在數(shù)分鐘內(nèi)從一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)到另一個(gè)點(diǎn)尋找氡氣入口處。對(duì)于在一個(gè)地方數(shù)小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè),可選擇 Normal 模式,該模式意味著 RAD7 將同時(shí)使用在視窗 A 和 C 中的氡濃度峰值來(lái)計(jì)算其濃度。在兩倍的計(jì)數(shù)速率下,可有效提高測(cè)量的精度。在室內(nèi)環(huán)境中,氡濃度很少出現(xiàn)大的波動(dòng),故不需要使用 Sniff 模式作持續(xù)監(jiān)測(cè)。
用戶*好選用 Auto 模式,這樣,RAD7測(cè)氡儀 開始將以 Sniff 模式來(lái)進(jìn)行測(cè)量,然后經(jīng)過(guò) 3個(gè)小時(shí)后,將自動(dòng)地轉(zhuǎn)換成 Normal 模式。*初幾個(gè)周期中給出的無(wú)偶讀數(shù),既無(wú)殘留在檢測(cè)器上的舊氡子體,亦無(wú)在 C 視窗中緩慢形成的氡及其子體的平衡濃度值。所給出讀數(shù)精度較高,得益于每周期中所進(jìn)行的兩倍計(jì)數(shù)速率測(cè)量。
對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),用戶*好總是把模式設(shè)置為 AUTO。RAD7測(cè)氡儀 快速跟蹤氡衰變速度,并不受先測(cè)試的干擾。*終測(cè)出的平均值更為*和可靠。
“Background” (背景讀數(shù))指的是即使在沒(méi)有氡氣的情況下,所出現(xiàn)的噪聲計(jì)數(shù)。背景讀數(shù)將根據(jù)儀器的特性、元器件、環(huán)境中的其他形式的輻射或儀器受污染而變化。
RAD7測(cè)氡儀比其他氡檢測(cè)儀受背景讀數(shù)的影響要小得多,但仍應(yīng)注意 RAD7 中的背景讀數(shù)來(lái)減少誤差。RAD7測(cè)氡儀 的背景讀數(shù)變化來(lái)自以下原因。
9.1 短暫存在的氡和釷的衰變物
這是造成 RAD7測(cè)氡儀 背景讀數(shù)的重要因素。氡和釷的衰變物即使在氡氣和釷氣從儀器中清除去后,在一段時(shí)間內(nèi)仍會(huì)在 RAD7 中的固態(tài)探測(cè)器產(chǎn)生α的記錄。這些逗留的衰變物如圖在采集高濃度氡后,立即測(cè)試低濃度氡樣品時(shí),會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果引起不小的干擾。
大多數(shù)氡檢測(cè)儀都需要在測(cè)試另一樣品前等這些裂變物都衰變完(約 3 小時(shí))才能進(jìn)行。而 RAD7 可在 Sniff 模式下在幾分鐘內(nèi)直接從高濃度場(chǎng)合進(jìn)入到低濃度場(chǎng)合進(jìn)行測(cè)試,由于 RAD7 能根據(jù)α能量的不同區(qū)分出不同子體發(fā)射的α粒子。其結(jié)果僅受到 3.05 分鐘半衰期影響,因此,在扣除的 10 分鐘計(jì)數(shù)后,其背景讀數(shù)將下降不到 10%,同時(shí)可對(duì)新樣品開始測(cè)量。
釷的子體比氡的子體要難處理,一種釷子體鉛-212 有 10.6 小時(shí)的半衰期,因此,對(duì)于其他的氡檢測(cè)儀,如果其中有大量這種子體存在,該儀器需要等上一兩天才可以使用。而RAD7 能以α的能量來(lái)區(qū)分其裂變物能力總能使之能夠持續(xù)工作。
9.2 可吸附的氡氣
氡原子可以吸附在 RAD7 的內(nèi)部表面的管道內(nèi)部或干燥劑的微粒上。這些氡在對(duì)儀器進(jìn)行凈化后仍會(huì)留下來(lái),然后從表面逸出而進(jìn)入到采樣單元中,因?yàn)橹挥泻苌倭勘晃剑@種影響通??梢院雎圆挥?jì)。但是如果在很高的氡濃度下(超過(guò) 1000 皮居里/升) ,即使是很小的量也會(huì)變得十分的重要,在對(duì)儀器進(jìn)行凈化后,用戶仍將可以看到一些殘留的氡。解決方法是每過(guò)幾小時(shí)進(jìn)行 10 分鐘的凈化直到其計(jì)數(shù)速率降下來(lái), 即使在*糟糕的情況下,氡全部半衰期時(shí)間需 3.82 天,*終仍能再次使用儀器。
9.3 固有背景讀數(shù)
RAD7測(cè)氡儀 構(gòu)件的材料不能受較低濃度的α粒子的污染,故即使在沒(méi)有氡存在時(shí), 仍可能看到兩小時(shí)一次的計(jì)數(shù)(0.009cpm) ,這個(gè)計(jì)數(shù)速率,相當(dāng)于 0.02 皮居里/升,在進(jìn)行氡常規(guī)檢測(cè)時(shí)可以忽略。但是對(duì)于很低的室外氡濃度,或者是十分干凈的房間中進(jìn)行測(cè)量時(shí),這個(gè)背景讀數(shù)*可能顯得很重要了。通過(guò) RAD7 進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),仍可以對(duì)上述環(huán)境進(jìn)行測(cè)量。考慮到因?yàn)楸尘白x數(shù)對(duì)低濃度讀數(shù)進(jìn)行修正,即將檢測(cè)到數(shù)據(jù)扣除 0.02Pci/L 即可。
9.4 長(zhǎng)期氡子體
在較高氡濃度下使用多年后,RAD7 探測(cè)器將有鉛-210 的沉積,它是一種有 22 年衰變期的同位素, 盡管鉛-210 本身是β射線, 它其中的一種子體能產(chǎn)生出 5.3MeV 的α粒子的釙-210,RAD7 將根據(jù)其能量來(lái)區(qū)分這種同位素,并把其從計(jì)算值中去除。即使經(jīng)過(guò)數(shù)年的正常使用,鉛-210 的形成也不會(huì)影響到 RAD7 的背景讀數(shù)。
9.5 氡, 釷氣和固體物質(zhì)的污染
如果氡或釷產(chǎn)出的固體物質(zhì),如鐳-226 或釷-228 將堵塞進(jìn)氣口軟管或過(guò)濾器,他們所釋放出的氡氣或釷氣會(huì)通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入到儀器內(nèi)部。某些粉末狀的土壤可能含有很多這種同位素而導(dǎo)致這種現(xiàn)象的發(fā)生,如果懷疑有此種污染情況的發(fā)生,請(qǐng)與 DURRIDGE 公司取得聯(lián)系。
9.6 其他α粒子輻射
只要用戶對(duì)進(jìn)入的空氣進(jìn)行過(guò)濾,儀器*不會(huì)被其他α放射物污染,也*是說(shuō),進(jìn)氣口過(guò)濾器會(huì)阻擋住所有的固體物質(zhì)的進(jìn)入,除了氡和釷以外自然生成的α粒子氣體氡-219,或“錒射氣” 。其半衰期很短(少于 4 秒種) ,為自然生成的鐳-235 的產(chǎn)物,但是由于鐳-235比鐳-238(是氡-222 的前身)的量要少的多。
9.7 β和γ放射物
RAD7測(cè)氡儀的固態(tài)α粒子探測(cè)器對(duì)β和γ輻射是不靈敏的, 因此不會(huì)有來(lái)自β和γ輻射場(chǎng)的干擾。高強(qiáng)度的β和γ輻射*有可能影響探測(cè)器漏電流和α峰值寬度的增加。一般環(huán)境下不會(huì)對(duì) RAD7測(cè)氡儀產(chǎn)生影響。
十、RAD7測(cè)氡儀Precision&Accuracy ( 高精密及高正確性 )
“高精密”定義為與可靠性,一致性和重復(fù)性有關(guān)的描述器測(cè)量性能的概念。 “誤差”定義為與測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)符合誤差的一個(gè)概念。一臺(tái)誤差小的儀器,其測(cè)量一定是精度高的,但是一臺(tái)精度高的儀器卻不一定誤差*少。只要遵循程序操作,計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)處理將決定 RAD7的*度。環(huán)境因素常規(guī)模式的操作不形成大的影響。除了*度外,為保證 RAD7 誤差小的主要因素。
DURRIDGE 公司用“原版標(biāo)準(zhǔn)”儀器對(duì)所有的儀器相對(duì)于原版儀器進(jìn)行校驗(yàn),校驗(yàn)氣誤差為±2。而原版標(biāo)準(zhǔn)儀器則用美國(guó)環(huán)保局和美國(guó)能量部校驗(yàn)氣的內(nèi)部比較進(jìn)行了校驗(yàn)。我們估計(jì)該原版儀器校驗(yàn),誤差在±4%以內(nèi)。因此估計(jì)RAD7 的總校驗(yàn)精度在±5%左右。我們正期望著在校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和溯源性上有新的發(fā)展,可以提高校驗(yàn)的精度。
下面的表格按計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的分布時(shí) RAD7 的精密性作一小結(jié),計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)依賴于靈敏度和背景計(jì)數(shù)速率為據(jù)。RAD7“固定”的背景計(jì)數(shù)速率十分緩慢,因此誤差方面來(lái)說(shuō),對(duì)表中對(duì)被測(cè)的氡濃度可忽略不計(jì)。環(huán)境和其他因素對(duì)誤差的影響為±2%左右。RAD7 不確定度的報(bào)告是單獨(dú)以計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的精度來(lái)估計(jì)的,如表所示它是一個(gè) 2 位統(tǒng)計(jì)字符的值:
RAD7測(cè)氡儀中典型的基于計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)的精度
在 Normal 模式靈敏度為 0.4000cpm/pCi/L。表中值為在 95%置信度下,用 pCi/L 為計(jì)量單位下的精度。
參數(shù) | 1pCi/L | 4pCi/L | 20pCi/L | 100pCi/L |
1 小時(shí) | 0.41(41%) | 0.82(20%) | 1.83(9.1%) | 4.08(4.1%) |
2 小時(shí) | 0.29(29%) | 0.58(14%) | 1.29(6.5%) | 2.89(2.9%) |
6 小時(shí) | 0.17(17%) | 0.33(8.3%) | 0.75(3.7%) | 1.67(1.7%) |
24 小時(shí) | 0.08(8.3%) | 0.17(4.2%) | 0.37(1.9%) | 0.83(0.8%) |
48 小時(shí) | 0.06(5.9%) | 0.12(2.9%) | 0.26(1.3%) | 0.59(0.6%) |
72 小時(shí) | 0.05(4.8%) | 0.10(2.4%) | 0.21(1.1%) | 0.48(0.5%) |
11.1 各種操作狀態(tài)下的氡氣頻譜
a: 平衡狀態(tài)下理想的氡濃度
當(dāng)探測(cè)器和電子線路達(dá)到理論上的理想狀態(tài)下的頻譜圖,在完全平衡時(shí),兩者的峰值是等高的。
A6.00MeV 釙-218
C 7.69MeV 釙-214
b: 完全平衡狀態(tài)下實(shí)際的氡拼譜
三個(gè)小時(shí)后氡氣濃度已不再變化,在視窗 C 中的計(jì)數(shù)速率將和在視窗 A 中大致相等。
c: 新氡(出現(xiàn)在視窗 A 中)
RAD7 暴露在氡氣中少于一小時(shí)的頻譜。其視窗 C 中的峰值剛剛開始上升, 但是其計(jì)數(shù)速度仍比視窗 A 中的要慢。
d: 舊氡(殘留在視窗 C 中)
在用不含氡的空氣對(duì)儀器進(jìn)行凈化超過(guò)10分鐘后RAD7的頻譜,隨后便開始露于氡氣中。
11.2 釷氣頻譜
e: 新氡
在不斷采集含釷豐富的空氣過(guò)程中的 RAD7 的頻譜B 6.78MeV 釙 216
f: 平衡狀態(tài)下的釷
在持續(xù)不斷采集含釷豐富的空氣超過(guò) 12 個(gè)小時(shí)的頻譜。其視窗 A 中的計(jì)數(shù)速率應(yīng)該為視窗 D 中計(jì)數(shù)速率的一半。
A 6.05MeV 鉍 212
B 6.78MeV 釙 216
D 8.78MeV 釙 212
g: 舊氡
在對(duì)含釷氣豐富的空氣進(jìn)行采樣中斷后很長(zhǎng)一段時(shí)間后的頻譜。其視窗 B 中的釷氣的峰值將馬上消失,而余下的兩個(gè)峰值將以 10.6 小時(shí)的半衰期一起開始下降, 在視窗 A 中的計(jì)數(shù)速率應(yīng)該是在視窗 D 中速率的一半。
11.3 綜合頻譜
氡氣和釷氣頻譜可以合并在一起而組成綜合頻譜。視窗 B 和/或視窗 D 中的峰值來(lái)自釷,而視窗 C 中的頻譜來(lái)自氡,在視窗 A 中的峰值通常是完全來(lái)自氡的,但是如果在視窗 D 中也有一個(gè)峰值,則 D 中將有一半的計(jì)數(shù)將加入到視窗 A 的峰值上。
h: 新氡及新釷
i: 與新釷達(dá)到平衡狀態(tài)下的氡
j:與穩(wěn)態(tài)下的釷達(dá)到平衡狀態(tài)下的氡
視窗 A 中的計(jì)數(shù)速率大約是視窗 C 中的速率加上視窗 D中速率的一半。
A 6.00MeV 釙 218
+6.05MeV 鉍 212
B 6.78MeV 釙 216
C 7.69MeV 釙 214
D 8.78MeV 釙 212
k: 與舊釷平衡時(shí)的氡
視窗 A 中的記錄速度大約為視窗 C 中的速度加上視窗 D中速度的一半。
l: 含有舊釷的舊氡
和 k 的頻譜看起來(lái)差不多, 但是視窗 A 中的計(jì)數(shù)速率只不到視窗 D 中的記述速率的一半。
m: 含有舊釷的新氡
舊釷*如 g 中的頻譜看起來(lái)差不多, 但是在視窗 A 中的計(jì)數(shù)速率要遠(yuǎn)超過(guò)在視窗 D 中的計(jì)數(shù)速度的一半。
n:含有舊氡的新釷
11.4 異常頻譜
如果出現(xiàn)如下的情形, 并且無(wú)法找出外部原因, 用戶應(yīng)該和 DURRIDGE 公司馬上取得聯(lián)系。較好的方式是發(fā)電子郵件至 service@durridge.com。
o: 無(wú)計(jì)數(shù)
試一下采樣更長(zhǎng)的記錄時(shí)間。如果 1 個(gè)小時(shí)內(nèi)還是沒(méi)有任何記錄,那*清楚地表明儀器有故障
p: 計(jì)數(shù)量極小
若在較低濃度的氡和較短時(shí)間的測(cè)量,則為正常,否則這種情況可能是由空氣氣流的中斷或者是在高電壓電路的故障所引起。
q: 鉛-210/釙-210
在 5.3MeV 上的持續(xù)峰值,可能由于多年的經(jīng)常使用而形成,或者是持續(xù)地暴露于高濃度的氡氣水平下。因鉛-210 在探測(cè)器表面累積的結(jié)果,鉛-210 有 22 年的半衰期,對(duì)于 RAD7 來(lái)說(shuō),這沒(méi)什么問(wèn)題,因?yàn)槠浞逯翟谝暣?A 的范圍外,不會(huì)對(duì)背景讀數(shù)造成影響。
r: 寬α峰值
通常是由系統(tǒng)內(nèi)電子噪音所引起,或者由震動(dòng)、高溫操作環(huán)境所引起。
s: 雜亂頻譜
α峰值是無(wú)法用眼睛來(lái)辨別的嚴(yán)重的電子噪聲
t: 低能量噪聲
該頻譜與氡或釷,這種電子噪聲可能是間斷性的的或者與震動(dòng)有關(guān)。
u: 峰值移位
峰值顯示正常,但是位置不對(duì),表明 RAD7 有故障,應(yīng)立即送回 DURRIDGE 公司進(jìn)行維修。
v: α峰值上的出現(xiàn)大拖尾
其峰值較窄,但是卻有異常的拖尾,這也許是由于電子設(shè)備的噪音或α探測(cè)器有故障所引起的。
具體詳細(xì)信息請(qǐng)查看:美國(guó)DURRIDGE RAD7測(cè)氡儀