氡室平衡状态对监测曲线的影响及修正

　　氡测量法的应用领域很广,目前已在环境监测、地质找矿、石油、建材、地震、核废料处置场址选择等领域得到大量应用[1]。应用氡测量法时,各种测氡仪的归一化刻度十分重要,氡室就是标定测氡探测器的一种综合系统装置,氡在氡室箱体里的稳定是一种动态稳定,保持氡室氡浓度的动态稳定过程中,又需要不断向氡室补氡[2],为了更好的监测氡室中氡浓度的变化,本文就氡室首次补氡过程中氡及子体的放射性平衡状态对氡浓度监测曲线的影响及修正进行了探讨。

　　1　理论基础

　　氡室的结构总体可以分为密封型氡室和开放型氡室,本文主要研究的是密封型氡室,氡室中的氡一般由镭源制作的氡发生器提供,由226Ra开始一直衰变到稳定核素206Pb,各子体的半衰期长短不同,210Pb半衰期最长,为21y,其以后子体核素的活度,比起氡来要小很多,它们的活度可以忽略不计。因为214Po(RaC’)的半衰期远远小于214Bi(RaC)的半衰期,所以214Po和214Bi处于永久性的放射性平衡[3],其二者的活度永远相等,所以可以把衰变链简化,如图1所示,这一简化衰变链是氡子体所有测量方法推导的理论基础。

　　假设,母体核素226Ra衰变产生的氡全部通过氡发生器补充到氡室中,氡室中的氡及短寿子体按放射性衰变规律自然衰减(忽略氡室泄漏和吸附产生的氡室氡活度减少),按照衰变链中子体核素的积累规律[2,4],则氡室中氡活度的可以表示为:

　　式中λ1为氡的衰变常数,λ0为镭的衰变常数,A1(t)为t时刻氡活度,A1(0)为氡室中本底浓度,即首次补氡时的初始浓度。

　　对于氡室首次补氡(忽略自然空气底数,即A1(0)=0),按照衰变链中第n个放射性核素的积累规律[2,5],氡室中的氡及短寿子体的α总活度可以表示为:

　　式中λi和Ai(t)(i=0,1,2,3,4)分别为衰变链中从第0个核素226Ra到第6个核素210Po的衰变常数和任意t时刻具有的活度。

　　2　修正方法

　　由于大部分测氡方法,都是测量α射线,即仪器计数由氡室中的第1个核素222Ra、第2个核素218Po和第4个核素214Bi的α射线总活度A1(t)+A2(t)+A4(t)共同引起[2,4]。又因为仪器刻度都是在氡与子体处于放射性平衡时刻度的,此时α射线总活度大于没有平衡时的α射线总活度,因而造成总量测量仪器在测量没有处于平衡时候的氡时,刻度系数的误差就会造成氡浓度值偏低,而本文研究的氡室监测设备是基于氡钍分析器FD125,它是α射线总量测量仪,当氡室处于首次补氡阶段,此时的氡与子体还没有达到平衡,其α射线总活度偏低,而造成FD125计数偏低,从而使得监测的氡浓度值偏低,所以在首次补氡时监测曲线低于理论氡浓度曲线,不能真实的反应氡室氡浓度的状况,本文主要对此进行研究并提出修正方法。