Способ безынерционного определения концентрации радона в воздухе и устройство для его осуществления

 

Использование: для контроля радиоактивности окружающей среды, прогнозирования землетрясений. Сущность: в способе пробу воздуха, очищенную от дочерних продуктов радона, помещают в камеру, содержащую внутренние и внешние электроды, регистрируют число электрических импульсов, вызываемых ионизацией воздуха альфа-частицами, определяют концентрацию радона в воздухе, причем в камере создают потенциальный барьер, препятствующий попаданию образовавшихся в объеме камеры дочерних продуктов радона на внешние электроды. Устройство состоит из ионизационной камеры с внутренними и внешними электродами, причем внутренние электроды расположены вблизи поверхности внешнего электрода, параллельно друг другу на расстоянии 1-10 мм от его поверхности. Технический результат: отсутствие регистрации дочерних продуктов радона. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

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

Известен способ определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе [1] . 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.

Недостатком способа является сложность его осуществления.

В качестве прототипа взят способ определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе [2]. Способ заключается в том, что исследуемую пробу воздуха помещают в камеру с двумя электродами. Между внешним и внутренним электродами создают электрическое поле, напряженность которого достаточна для ударной ионизации электронами вблизи внутреннего электрода. Затем регистрируют число электрических импульсов и определяют концентрацию радона и ДПР.

Недостатком способа является его инерционность, что препятствует его применению в случаях, когда концентрация радона в воздухе быстро меняется, например применению способа для прогнозирования землетрясений.

Предлагаемый способ отличается тем, что в объеме камеры с помощью заряженных положительно внутренних электродов создают потенциальный барьер, препятствующий попаданию образующихся в объеме камеры дочерних продуктов радона на внутреннюю поверхность внешних электродов, напряженность электрического поля вблизи внутренних электродов выбирают достаточной для ударной ионизации электронами и регистрируют число электрических импульсов, вызываемых ионизацией воздуха альфа-частицами. По числу зарегистрированных альфа-частиц определяют концентрацию радона в данном объеме воздуха.

Целью изобретения является измерение непосредственно концентрации радона в воздухе.

Данная задача решается за счет достижения технического результата, заключающегося в создании условий, при которых дочерние продукты радона, образующиеся в объеме камеры, не регистрируются. Технический результат достигается за счет того, что в объеме камеры создается потенциальный барьер, который препятствует осаждению ДПР на внутренних поверхностях электродов. Потенциальный барьер создается путем подачи положительного потенциала на внутренние электроды, которые экранируют внешние электроды, заряженные отрицательно (по отношению к внутренним электродам).

Внутренние электроды выполнены в виде нитей из проводящего ток материала, числом более двух, толщиной 20-200 мкм, которые натянуты вблизи поверхности внешнего электрода, имеющего осевую симметрию параллельно этой поверхности. Нити, числом более двух, натянуты параллельно друг другу на расстоянии от 1 до 10 мм от поверхности внешнего электрода.

Способ реализован с помощью устройства (см. чертеж), состоящего из цилиндрической ионизационной камеры (1), внешнего электрического электрода (2), внутренних электродов в виде металлических проволочек (3), натянутых на расстоянии 3 мм от поверхности цилиндpa, источника высокого напряжения (4) и регистрирующей электрические импульсы электронной схемы (5).

Внутренние электроды выполнены из проводящего ток материала, диаметром 20-200 мкм, которые натянуты вблизи внутренней поверхности внешнего цилиндра параллельно друг другу на расстоянии 1 мм от его поверхности. На нити от источника высокого напряжения подается положительный потенциал, через разделительный конденсатор от нитей электрический сигнал подается на электронную схему с усилителем и дискриминатором, регистрирующую электрические импульсы.

Концентрацию радона в исследуемом воздухе определяют по числу зарегистрированных за определенный промежуток времени альфа-частиц с учетом рабочего объема камеры.

Изменение концентрации радона в исследуемом воздухе мгновенно приводит к изменению скорости счета регистрируемых альфа-частиц. Способ, в отличие от известных, является безынерционным. Это свойство особенно важно при разведке ископаемых, при аварийных ситуациях и, что актуально в настоящее время, для прогнозирования землетрясений.

Источники информации 1. Патент РФ 2010255, кл.5 С 01 Т 5/02, опубл. 01.06.94. Бюл. 6.

2. Патент РФ на изобретение 2126981. Бюл. 6, опубл. 27.02.99.

Формула изобретения

1. Способ безынерционного определения концентрации радона в воздухе, заключающийся в том, что очищенную от дочерних продуктов радона и аэрозолей пробу воздуха помещают в камеру, содержащую внутренние и внешние электроды, между которыми создают электрическое поле, регистрируют число электрических импульсов, вызываемых ионизацией воздуха альфа-частицами, и определяют по числу зарегистрированных импульсов за определенный промежуток времени концентрацию радона в воздухе, отличающийся тем, что в объеме камеры с помощью заряженных положительно внутренних электродов создают потенциальный барьер, препятствующий попаданию образовавшихся в объеме камеры дочерних продуктов радона на внутреннюю поверхность внешних электродов, напряженность электрического поля вблизи внутренних электродов выбирают достаточной для ударной ионизации электронами и регистрируют число электрических импульсов, вызываемых ионизацией воздуха альфа-частицами.

2. Способ безынерционного определения концентрации радона в воздухе по п. 1, отличающийся тем, что внутренние электроды выполнены в виде нитей из проводящего ток материала числом более двух, толщиной 20-200 мкм, которые натянуты вблизи поверхности имеющего осевую симметрию внешнего электрода параллельно друг другу на расстоянии от 1 до 10 мм от его поверхности.

3. Устройство для безынерционного определения концентрации радона в воздухе, состоящее из ионизационной камеры с осевой симметрией внутренних и внешних электродов, источником высокого напряжения и регистрирующей электрические импульсы электронной схемы, отличающееся тем, что внутренние электроды выполнены из проводящего ток материала нитей числом более двух, диаметром 20-200 мкм, которые натянуты вблизи поверхности внешнего электрода параллельно друг другу на расстоянии от 1 до 10 мм от его поверхности, на нити от источника высокого напряжения подается положительный потенциал, через разделительный конденсатор от нитей электрический сигнал подается на электронную схему с усилителем и дискриминатором, регистрирующую электрические импульсы.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что внутренние электроды выполнены в виде нитей из проводящего ток материала диаметром 20-200 мкм, числом более двух, натянутых параллельно друг другу, и внешним электродам, выполненных в виде проводящих ток нитей диаметром 20-200 мкм, которые расположены вблизи внутренней поверхности объема камеры, имеющей осевую симметрию, на расстоянии 1-10 мм от нее, причем дополнительно вводится второй источник высокого напряжения; на внутренние нити подается положительный потенциал, а на внешние нити - отрицательный; сигнал с нитей поступает на электронную схему, которая регистрирует либо положительные импульсы, либо отрицательные.

РИСУНКИ

Рисунок 1