Способ определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе

 

Способ заключается в том, что исследуемую пробу воздуха помещают в камеру с двумя электродами, причем площадь внутреннего электрода выбирают в 10-10⁸ pаз меньше площади внешнего электрода. Между внешним и внутренним электродами создают электрическое поде, напряженность которого достаточнa для ударной ионизации электронами вблизи внутреннего электрода. Минимальное расстояние от границы области ударной ионизации до поверхности внешнего электрода выбирают больше максимального пробега альфа-частиц дочерних продуктов расхода радона (ДПР). Затем регистрируют число электрических импульсов от альфа-частиц и определяют концентрацию радона и его ДПР. Полярность электродов в процессе измерений периодически меняют на противоположную. Технический результат заключается в возможности осуществления раздельной регистрации радона и его ДПР. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к ядерной физике и технике и может быть использовано при создании детекторов для контроля радиоактивности окружающей среды.

Известен способ измерения альфа-активности радона в воздухе, заключающийся в измерении числа альфа-частиц, образующихся в результате распада дочерних продуктов радона (ДПР), собранных в фильтре из непрерывно очищаемого объема [1] . Недостатком способа является необходимость использования воздуходувок, что усложняет реализацию способа.

В качестве прототипа взят способ определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе [2]. Способ заключается в том, что в исследуемом объеме воздуха создают электрическое поле между внешним и внутренним электродами и измеряют число альфа-распадов, обусловленных радоном и его дочерними продуктами по числу электрических и световых импульсов [2]. Недостатком способа является сложность его осуществления.

Предлагаемый способ отличается тем, что напряженность электрического поля вблизи внутреннего электрода создают достаточной для ударной ионизации электронами, площадь внутреннего электрода выбирают в 10-10⁸ раз меньше площади внешнего электрода, полярность внутреннего и внешнего электродов в процессе измерений периодически меняют на противоположную. Так, например, непосредственно после взятия пробы исследуемого воздуха и помещении его в камеру с двумя электродами на внешний электрод подают отрицательный потенциал. При этом положительно заряженные дочерние продукты радона осаждаются на внешнем электроде. В течение промежутка времени T₁ регистрируется N₁ альфа-частиц. Затем полярность электродов меняют. При этом положительно заряженные дочерние продукты радона собираются на внутреннем электроде. При этом режиме в течение промежутка времени T₂ регистрируют N₂ альфа-частиц. Вблизи внутреннего электрода напряженность электрического поля достаточна для ударной ионизации электронами. Поэтому регистрируется только те альфа-частицы, которые проходят вблизи внутреннего электрода. Это обусловлено тем, что благодаря ударной ионизации амплитуда импульсов от альфа-частиц, проходящих вблизи внутреннего электрода, во много раз превышает амплитуду импульса от альфа-частицы, не проходящей через область ударной ионизации. Поэтому при отрицательно заряженном внешнем электроде дочерние продукты радона не будут регистрироваться, если будет выполнено условие R<l где R - максимальный пробег альфа-частиц, а l - минимальноe расстояние от границы области ударной ионизации до поверхности внешнего электрода.

Существенным отличием способа от известных является то, что при его реализации можно измерить непосредственно концентрацию радона в исследуемом воздухе. Для этого исследуемую пробу воздуха предварительно очищают от дочерних продуктов радона, и при отрицательном потенциале внешнего электрода регистрируют число альфа-частиц за определенный промежуток времени, и по нему определяют концентрацию радона. Способ позволяет определять радиоактивность любых альфа-активных газов и радиоактивность содержащихся в газе аэрозолей (для этого проба исследуемого газа предварительно не фильтруется).

Способ был реализован с помощью цилиндрической ионизационной камеры с диаметром внутреннего электрода, равным 20 мкм. Атмосферный воздух попадал в камеру через фильтры, задерживающие аэрозоли и дочерние продукты радона. Затем на нить подавался положительный потенциал, и за время T₁ измерялось N₁ альфа-частиц. После этого потенциал нити менялся на обратный, и при отрицательно заряженной нити в течение времени T₂ регистрировалось N₂ альфа-частиц.

В первом случае число зарегистрированных альфа-частиц N₁ пропорционально концентрации радона, а во втором случае число зарегистрированных частиц N₂ - пропорционально концентрации радона и его дочерних продуктов. По зарегистрированным числам N₁ и N₂ определяют концентрацию радона в исследуемом воздухе.

Источники информации 1. Гусаров И.И., Ляпидевский В.К. Атомная энергия, т. 10, в. 1, 1961 г., с. 64 - 67.

2. Патент РФ N 2010265. Бюл. N 6, 5 G 01 T 5/02, опубл. 01.06.94.

Формула изобретения

1. Способ определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе, заключающийся в том, что исследуемую пробу воздуха помещают в камеру с двумя электродами, между внешним и внутренним электродами создают электрическое поле, регистрируют число электрических импульсов от альфа-частиц определяют по числу зарегистрированных импульсов за определенный промежуток времени концентрацию радона и его дочерних продуктов в воздухе, отличающийся тем, что исследуемую пробу воздуха предварительно очищают от дочерних продуктов радона и аэрозолей, выбирают площадь внутреннего электрода в 10 ^oC 10⁸ раз меньше площади внешнего электрода, напряженность электрического поля вблизи внутреннего электрода создают достаточной для ударной ионизации электронами, минимальное расстояние от границы области ударной ионизации до поверхности внешнего электрода выбирают больше максимального пробега альфа-частиц дочерних продуктов радона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полярность внутреннего и внешнего электродов в процессе измерений периодически меняют на противоположную, число электрических импульсов N 1 измеряют в течение времени Т₁ при положительно заряженном внутреннем электроде, затем в течение времени Т₂ при отрицательно заряженном внутреннем электроде измеряют число импульсов N 2 и повторяют измерения при чередующейся полярности электродов до получения необходимой статистики.