Камера для измерения объемной активности радона в пробах окружающего воздуха

 

Использование: радиометрия окружающей среды, в частности измерение активности радона в воздухе. Сущность изобретения: камера для измерения радона содержит детектор альфа-частиц, испускаемых дочерними продуктами распада радона, аэрозольный фильтр, воздушный клапан, причем герметичный корпус камеры выполнен в виде складывающихся телескопических колец, соединенных фиксаторами, причем высота камеры составляет 0,8 - 1,0 диаметра большего кольца. 3 ил.

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании радиометров, предназначенных для измерения концентрации радона внутри производственных и жилых помещений, радоновых лечебниц, предсказаний землетрясений и т. п.

В результате радиоактивного распада естественных благородных газов радона и торона образуются дочерние продукты распада (ДПР), которые первоначально имеют положительный заряд. Это свойство ДПР позволяет концентрировать их в электростатическом поле на одном из электродов, расположенных в камере. В качестве этого электрода используется чувствительная проводящая поверхность детектора излучения. В результате распада ДПР, осевших на поверхности детектора, регистрируется альфа-излучение, интенсивность которого пропорциональна концентрации радона в камере [1] .

Чувствительность электростатической камеры увеличивается с ростом рабочего объема, поэтому используют камеры объемом 3-40 л, габариты которых велики, что создает трудности и неудобства при их использовании в переносных радиометрах.

Известна конструкция камеры, которая содержит в центре основания детектор в качестве одного из электродов [2] . Второй электрод выполнен из проводящей сетки в форме полусферы, которая сверху покрыта пористым фильтром для очистки воздуха от аэрозолей. Проба воздуха поступает в камеру объемом 4 л путем свободной диффузии через фильтр. Время диффузии составляет около 30 мин.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цилиндрическая камера объемом 38,2 л [3] . Камера содержит внутри детектор излучения и патрубок для ввода проб воздуха, расположенных на фланце. В качестве одного из электродов использован металлический корпус камеры, выполненный в виде пустотелого цилиндра. Смена проб в камере осуществляется путем заполнения воздухом предварительно вакуумированного объема.

К недостаткам известной конструкции следует отнести значительные габариты камеры (высота 76,5 см; диаметр 32 см), которые затрудняют ее применение в переносных радиометрах, предназначенных для экспресс-контроля объемной активности радона непосредственно в точке измерения при экологическом мониторинге.

Кроме того, максимальная чувствительность радиометра , отнесенная к единице объема камеры прототипа V, составляет (0,910,05) 10-4 с-1Бк-1 и достигается в нормальных условиях лишь при напряжении собирания ионов - 6500 В, что требует значительного энергопотребления от автономных источников питания. Это создает дополнительные трудности при использовании подобных камер в переносных радиометрах.

Сущность предлагаемого технического решения состоит в том, что в камере для измерения объемной активности радона в пробах окружающего воздуха, содержащей проводящий цилиндрический корпус, детектор излучения с высоковольтным электродом, аэрозольный фильтр с воздушным клапаном, расположенным на фланцах, корпус камеры выполнен в виде телескопических колец, соединенных фиксаторами, причем отношение высоты камеры к диаметру большего кольца находится в пределах = 0,8-1,0.

Выбор пределов коэффициента основан на проведенных экспериментальных исследованиях оптимальных размеров камеры, при которых достигается максимальная объемная чувствительность регистрации ДПР радона.

На фиг. 1 представлен один из графиков изменения счетной характеристики радиометра (при одном из фиксированных радиусов цилиндрической камеры и одной и той же концентрации радона) в зависимости от высоты камеры h при различных напряжениях на собирающем электроде V. Из графика следует, что при любом конкретном напряжении на собирающем электроде и фиксированном диаметре камеры D существует некое оптимальное значение h, при котором счетная характеристика практически выходит на "плато". Дальнейшее увеличение высоты камеры, а следовательно, ее объема не эффективно.

Это проиллюстрировано графиком на фиг. 2, где оценены пределы максимальной чувствительности единицы объема камеры /V в зависимости от ее высоты и с учетом полученных погрешностей при доверительной вероятности 0,9.

Аналогичные графики получены и для других диаметров камеры. Причем объемная чувствительность, равная (1,550,23) 10-4 с-1Бк-1большая, чем в камере прототипа, достигается при напряжении 1500 В на собирающем электроде - меньшем, чем в камере прототипа, и объеме камеры - на порядок меньшем, чем у прототипа. Таким образом большая часть объема камеры выбранного прототипа работает неэффективно.

Камера, предложенная авторами Paoletti [2] и др. , в виде полусферы, где высота равна радиусу h/D = 0,5, более оптимальная с точки зрения максимальной объемной чувствительности, чем в случае прототипа, в котором h/D = 2,4.

Камера, предложенная в данном изобретении, представлена на фиг. 3. Она состоит из детектора 1 излучения и высоковольтного электрода 2, расположенных на фланце, телескопических колец 3, соединенных фиксаторами 4, аэрозольного фильтра 5 с воздушным клапаном 6, расположенных на противоположном фланце, причем общая высота камеры составляет 0,8-1,0 от диаметра большего кольца.

На фиг. 3 позицией 2 обозначен лишь электрический ввод высоковольтного электрода. Высоковольтным электродом на самом деле служит проводящий герметичный корпус. Еще лучше - сделать электродом его проводящую внутреннюю поверхность.

Относительно расположения детектора (электрического ввода), аэрозольного фильтра и воздушного клапана на фланцах следует указать, что такое расположение является предпочтительным, но не обязательным. Для их расположения можно использовать один из фланцев, либо большое кольцо ближе к фланцу и т. д.

Камера работает следующим образом.

Смена проб воздуха в камере производится при перемещении телескопических колец 3. Воздух поступает через аэрозольный фильтр 5 и выходит через воздушный клапан 6. Взаимное расположение телескопических элементов в рабочем положении (при измерениях) устанавливается фиксаторами 4, одновременно обеспечивающими герметизацию камеры и электрический контакт между проводящими внутренними поверхностями колец. Таким образом камера работает как воздушная помпа, позволяющая сменить пробу воздуха непосредственно в точке измерения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в нерабочем состоянии заявляемая камера складывается, при этом ее габариты значительно уменьшаются. Это позволяет использовать камеру в переносных радиометрах для экспресс-мониторинга радона на обследуемой территории. В рабочем положении необходимые размеры камеры в соответствии с заявляемым техническим решением устанавливаются с помощью телескопических колец и фиксаторов. Это повышает объемную чувствительность радиометра почти вдвое по сравнению с прототипом при меньшем напряжении собирания ДПР, а следовательно, при меньшем энергопотреблении от автономных источников питания. (56) 1. Jonassen N. "The effect of electric fields on 222Rn daughter products in indoor air. Health Phys. , v. 45 (1983), p. 487.

2. Paoletti D. , Spagnolo G. S. , Automated radon monitoring system for continuous environmental sampling. Revue Phys. Appl. v. 25 (1990), pp. 1259-1263.

3. Howard A. I. , Johnson B. K. , Strange W. P. A high-sensitivity detection system for radon in air. Nulc. Instr. and Meth. in Phys. Research. A293 (1990), pp. 589-595.

Формула изобретения

КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ АКТИВНОСТИ РАДОНА В ПРОБАХ ОКРУЖАЮЩЕГО ВОЗДУХА, содержащая герметичный проводящий корпус, детектор излучения, высоковольтным электродом которого служит проводящий корпус, аэрозольный фильтр с воздушным клапаном, расположенные на фланцах корпуса, отличающаяся тем, что корпус камеры выполнен из телескопических колец, соединенных фиксаторами, причем высота камеры составляет 0,8 - 1,0 диаметра большего кольца.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в позиционно-чувствительных детекторах для регистрации нескольких интервалов времени и, соответственно, нескольких координат событий в течение цикла измерения

Изобретение относится к экспериментальной физике элементарных частиц Цель изобретения - повышение точности измерений положения прямого следа частицы в ядерной фотоэмульсии Стереоустройство содержит две автономные системы освещения оси которых пересекаются вне слоя ядерной фотоэмульсии каждая автономная система освещения содержит положительную мезооптическую цилиндрическую линзу и систему поворота и контроля угла поворота положительной мезооптической цилиндрической линзы, две системы формирования мезооптических изображений прямых следов частиц побочная оптическая ось левой (правой) системы формирования мезооптических изображений прямых следов частиц ориентирована перпендикулярно медианной плоскости левой (правей) освещенной области формируемой левой (правой ) автономной системой формирования схпдящегося пучка света, и проходит чеоеэ центр левой (правой) освещенной области

Изобретение относится к области ядерной электроники и вычислительной техники

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может использоваться при исследовании взаимодействий элементарных частиц и ядер с веществом в следовых камерах

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть применено для определения координат линейных треков и прослеживания треков частиц при обработке данных эксперимента в ядерной физике

Изобретение относится к регистрации ионизирующих излучений, а именно к способам измерения интенсивности альфа-излучающих нуклидов полупроводниковыми детекторами, и может быть применено при контроле процессов переработки ядерного топлива для определения содержания плутония в технологических растворах

Изобретение относится к измерению радиоактивности различных объектов и может быть применено для радиометрического контроля в лабораторных условиях в различных отраслях экономики

Изобретение относится к ядерной физике, в частности к способам градуировки гамма-спектрометрической аппаратуры и может быть использовано для определения вещественного состава объектов измерений без их разрушения

Изобретение относится к способам определения объемной активности аэрозолей альфа-излучающих радионуклидов в воздухе

Изобретение относится к способам измерения трития в воде

Изобретение относится к средствам радиационного контроля окружающей среды и может быть использовано-как при нормальных режимах работы объек-1;17 тов .содержащих радиоактивные вещества,, так и в аварийных ситуациях
Наверх