Способ определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе и устройство для его осуществления

 

Использование: в детекторах для контроля радиоактивности окружающей среды. Сущность изобретения: создание в фиксированном объеме воздуха неравномерного электрического поля и измерение числа альфа-распадов, обусловленных радоном и его дочерними продуктами по числу и форме электрических и световых импульсов. 2 с. и 1 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 измерения альфа-активности дочерних продуктов радона в воздухе, заключающийся в том, что с помощью фильтра улавливаются все дочерние продукты, находящиеся в данном объеме воздуха, и затем определяют полную энергию, выделяющуюся при альфа-распаде дочерних продуктов [1] .

Недостатком способа является то, что при этом концентрация радона в воздухе не измеряется.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения активности газов, в частности радона [2] . Способ заключается в том, что измеряют число альфа-частиц, получаемых в результате распада дочерних продуктов, собранных на фильтре из непрерывно очищаемого объема.

Недостатком способа является необходимость прокачки значительных объемов воздуха через фильтры, на которых осаждают дочерние продукты радона с последующей регистрацией альфа-частиц, испускаемых фильтрами. Для осуществления способа требуется дополнительная аппаратура в виде воздуходувок, что усложняет осуществление способа и его эксплуатацию.

Целью изобретения является создание способа определения концентрации радона и его дочерних продуктов в воздухе, а также устройства для его осуществления.

Цель достигается благодаря созданию в фиксированном объеме воздуха неравномерного электрического поля и измерению числа альфа-распадов, обусловленных радоном и его дочерними продуктами по числу и форме электрических и световых импульсов. Осуществление способа позволяет создать приборы для определения концентрации радона и его дочерних продуктов, пригодные для экспрессного определения концентрации указанных веществ в воздухе жилых и рабочих помещений.

В воздухе помещения радон и его дочерние продукты не находятся в равновесии. Соотношение между ними существенно зависит от условий воздухообмена, количества пыли в воздухе, влажности и других факторов. Вместе с тем, опасность при вдыхании радона и его дочерних продуктов существенно зависит от соотношения между радоном и его продуктами распада. Предлагаемый способ позволяет осуществить раздельную регистрацию радона и его дочерних продуктов, так как в неоднородном электрическом поле можно по форме импульса разделить пространственно раздельные треки альфа-частиц.

С целью осуществления способа в фиксированном объеме, заполненном атмосферным воздухом, между внешней цилиндрической оболочкой и нитью диаметром 20-200 мкм создают разность потенциалов. На нить подают положительный потенциал, внешний цилиндрический электрод заземляют. Треки альфа-частиц, образующиеся при распаде радона в объеме камеры, смещаются под действием электрического поля к электродам. Попадая в область с большой напряженностью электрического поля вблизи нити, отрицательные ионы формируют электрический импульс, который после усиления регистрируют электронной схемой. В процессе дрейфа к нити колонка отрицательных ионов, образованных в объеме камеры, в результате диффузии расплывается.

Попадая в область вблизи нити, колонка ионов, образовавшихся вдали от нити, образует электрический импульс, отличающийся по форме от импульса, образованного частицей, возникшей непосредственно на поверхности нити.

Дочерние продукты радона осаждаются на положительно заряженную нить. Поэтому импульсы, образованные альфа-частицами, в этом случае имеют форму, отличающуюся от формы импульсов, образуемых альфа-частицами, связанными с распадом радона в объеме сосуда. Таким образом, с помощью такой камеры можно раздельно определять концентрацию радона и его дочерних продуктов. Концентрация радона определяется по числу "длинных" импульсов, а концентрация дочерних продуктов распада радона - по числу "коротких" импульсов.

Экспериментально установлено, что вместо электрических импульсов, обусловленных собиранием ионов на нить камеры, возможна регистрация световых импульсов, возникающих в камере при регистрации альфа-частиц. Импульсы света, регистрируемые фотоэлектронным умножителем (ФЭУ), также различаются по форме в зависимости от места образования частиц и поэтому фотоэлектрическая регистрация также позволяет раздельно определять концентрацию радона и его дочерних продуктов.

Способ реализован в устройстве, показанном на чертеже.

Корпус 1 детектора заполнен атмосферным воздухом. Внутрь корпуса помещена сцинтиллирующая нить 2 диаметром 1,5 мм, находящаяся одним торцом в оптическом контакте с катодом ФЭУ 3. ФЭУ электрически соединен с электронной системой, регистрирующей импульсы с выхода ФЭУ и осуществляющей их анализ по амплитуде и форме. Объем воздуха внутри корпуса 1 через фильтры 4 сообщается с атмосферным воздухом.

Устройство помещается в рабочее или жилое помещение. Атмосферный воздух через фильтры 4 попадает в объем корпуса 1 детектора. При этом продукты распада радона задерживаются фильтрами 4, и радон попадает в объем корпуса 1. Сцинтиллирующая нить 2 покрыта тонким слоем металла и положительно заряжается от источника напряжения, входящего в электронную систему 5. Продукты распада радона осаждаются на нить и их альфа-активность создает сцинтилляции в объем нити, которые регистрируют ФЭУ и электронная система. Эффективность регистрации альфа-частиц в результате распада атомов радона пренебрежимо мала из-за малой вероятности попадания альфа-частицы из любой точки объема непосредственно в нить. Поэтому устройство измеряет практически только альфа-активность продуктов распада радона, которые образовались в объеме корпуса 1. Таким образом, устройство измеряют концентрацию радона в атмосферном воздухе, так как она однозначно связана с активностью продуктов распада, образовавшихся в том же объеме воздуха. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 141553, кл. G 01 T 5/02, 1960.

2. Заявка Великобритании N 2106641, кл. G 01 T 1/36, 1983.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДОНА И ЕГО ДОЧЕРНИХ ПРОДУКТОВ В ВОЗДУХЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1. Способ опpеделения концентpации pадона и его дочеpних пpодуктов в воздухе, заключающийся в отбоpе фиксиpованного объема воздуха в сосуд и измеpения в нем с помощью детектоpа числа импульсов от альфа-частиц, отличающийся тем, что в сосуде создают неодноpодное электpическое поле, pегистpиpуют электpические и/или световые импульсы, возникающие в фиксиpованном объеме воздуха, импульсы дискpиминиpуют по амплитуде и фоpме и число импульсов pазной фоpмы и амплитуды используют для опpеделения концентpации pадона и его дочеpних пpодуктов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до отбоpа в сосуд фиксиpованного объема воздуха, его очищают от пpодуктов pаспада pадона.

3. Устpойство для опpеделения концентpации pадона и его дочеpних пpодуктов в воздухе, содеpжащее сосуд с фиксиpованным объемом, сообщающимся с атмосфеpным воздухом с помощью сквозных отвеpстий, источник напpяжения, детектоp излучения и схему pегистpации, отличающееся тем, что детектоp выполнен в виде пpоводящих свет и электpический ток нитей диаметpом 20 мкм- 2 мм, установленных в сосуде на pасстоянии дpуг от дpуга и от стенок сосуда, пpевышающем пpобег альфа-частиц в воздухе, схема pегистpации содеpжит анализатоp амплитуды и фоpмы импульса и счетчик импульсов, дополнительно введены ФЭУ и втоpой счетчик импульсов, пpичем нити соединены с одной стоpоны с источником высокого напpяжения и фотокатодом ФЭУ, а с дpугой стоpоны - с анализатоpом амплитуды и фоpмы импульса, выход котоpого подключен к входу счетчика импульсов, а выход ФЭУ подключен к входу втоpого счетчика импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1