CN108089221B - 一种可稳定调控氡析出率的参考装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种可稳定调控氡析出率的参考装置和方法，所述参考装置包括水平台、在水平台之外设有流气式氡源、气泵及调节室，流气式氡源设于气泵和调节室之间，流气式氡源的出气端与气泵的进气端相连，流气式氡源的进气端与调节室的排气端相连，水平台的顶部设有氡析出口和氡回流口，将集氡室扣置于水平台的顶端面上时，氡析出口和氡回流口可被集氡室罩住，气泵的出气端与氡析出口连接，调节室的进气端与氡回流口连接，通过改变调节室的腔室体积大小实现氡析出率调控。该参考装置通过改变调节室的内腔体积大小来调控氡析出率，无需购入大量不同源强的标准氡源，且其结构简单、计算过程也更加简单、前期采购成本及后期管理和维护成本也更低。

Description

一种可稳定调控氡析出率的参考装置和方法

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，特别涉及一种可稳定调控氡析出率的参考装置和方法。

背景技术

检验测氡仪的准确性和可靠性，需要用到不受环境的温、湿度和气压变化的氡析出率标准装置。所有测氡仪在使用前都需要用标准装置对其刻度,在日常使用时也应通过标准装置对其定期刻度。

专利号为“201310483616.4”的中国发明专利公开了一种任意调节氡析出率及有效衰变常数的方法及装置，用于检验测氡仪的准确性和可靠性，其起到与标准装置基本相同的作用(现有的标准装置的具体结构在该专利的说明书附图11中已示出，由于标准装置的结构及参数有严格的规定，为了便于说明和避免混淆，在本发明的描述中，将所有与现有标准装置结构不同，但也可用于检验测氡仪的准确性和可靠性的装置统一称作为参考装置)。

此外，申请号为“201610275521.7”的中国发明专利申请文件公开了一种主动任意调节氡析出率及有效衰变常数的标准装置及方法。为便于表述，下面将专利“201310483616.4”中的装置简称为参考装置1，将专利“201610275521.7”中的装置简称为参考装置2。

上述参考装置1和参考装置2虽然都能够对测氡仪的准确性和可靠性进行检测，但其在实际应用时还存在以下缺陷：1、参考装置1和参考装置2均是通过替换不同源强的固体氡源(标准氡源)来调节氡析出率，然而标准氡源价格较高，采购成本昂贵。若需要在较大范围内调节氡析出率，就需要用到很多不同源强的标准氡源，后期对于这些不同源强标准氡源的储存、管理和维护工作还需要付出大量的人力和物力成本。2、总的来说，在氡析出率值恒定的情况下，参考装置1和参考装置2均是通过调节有效衰变常数λe(有效衰变常数为氡的衰变常数、泄漏和反扩散常量之和)来调节氡浓度，整个装置的结构偏复杂，并且计算过程也较为复杂。3、由于泄漏(参考装置2中通过微量泵往集氡室外抽气也可以看作是“泄漏”)的存在(参考装置1和2主要是调节泄漏常量来改变有效衰变常数值)，上述参考装置1和2调高集氡室内氡浓度的过程耗时偏长，对测氡仪进行刻度的效率也有待提高。4、在上述参考装置1和2中，虽然集氡室平扣在面板上，专利权人认为二者之间不存在泄漏，但在实际加工集氡室及面板时，受加工精度的限制，二者之间并不能实现完全纯平密封，即在二者之间仍会存在细微间隙，从而形成泄漏，进而导致测试结果出现偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可稳定调控氡析出率的参考装置，该参考装置通过改变调节室的内腔体积大小来调控氡析出率，无需购入大量不同源强的标准氡源，且其结构简单、计算过程也更加简单、前期采购成本及后期管理和维护成本也更低。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种可稳定调控氡析出率的参考装置，包括水平台、在所述水平台之外设有流气式氡源、气泵及调节室，所述流气式氡源设于气泵和调节室之间，所述流气式氡源的出气端与气泵的进气端相连，所述流气式氡源的进气端与调节室的排气端相连，所述水平台的顶部设有氡析出口和氡回流口，将集氡室扣置于所述水平台的顶端面上时，所述氡析出口和氡回流口可被集氡室罩住，所述气泵的出气端与氡析出口连接，所述调节室的进气端与氡回流口连接，通过改变所述调节室的腔室体积大小实现氡析出率调控。

在本发明的一个实施例中，前述参考装置包括多个调节室，每个调节室的腔室体积大小均不相同，通过更换不同的调节室来实现氡析出率调控。

在本发明的另一个实施例中，所述调节室的腔室中设有可移动的调节板，所述调节板连接可驱动其来回移动的驱动机构，所述调节板的外沿抵靠住调节室的腔室壁并形成密封，所述驱动机构驱动调节板移动即可改变腔室的有效体积大小，从而实现氡析出率调控。

作为一种优选的结构，在前述水平台的顶端面上设有一圈凸沿，所述水平台还连接有多个支腿，所述支腿对水平台的支撑高度均可调，所述水平台上还设有用于测定其顶端面是否处于水平位置的水平尺，所述氡析出口和氡回流口位于凸沿围绕的区域之中且凸出于水平台顶端面之上。

进一步地，本发明所涉参考装置还包括用于往水平台顶部被凸沿围绕的区域中定量注水的定量加液器。

在上述实施方案中，所述流气式氡源的出气端与气泵的进气端之间以及所述流气式氡源的进气端与调节室的排气端之间均通过导气管道连接，所述气泵的出气端与氡析出口之间以及所述调节室的进气端与氡回流口之间亦通过导气管道连接。

基于与上述参考装置同样的技术构思，本发明还提供一种可稳定调控氡析出率的方法，其包括以下步骤：

步骤一、将集氡室扣置于一个顶部设置有氡析出口和氡回流口的水平台上，保证所述氡析出口和氡回流口位于集氡室罩住的区域中，在所述集氡室罩住的区域之外设置气泵、调节室以及已经排空处理过的流气式氡源，用管道将所述调节室的排气端与流气式氡源的进气端连接，用管道将所述流气式氡源的出气端与气泵的进气端连接，用管道将所述气泵的出气端与氡析出口连接，用管道将所述氡回流口与调节室的进气端连接；

步骤二、测量过程中，改变所述调节室的腔室体积大小来调控氡析出率。

优选的，在步骤二中，通过更换腔室体积大小不同的调节室来调控氡析出率。

同样优选的，在步骤一中所述调节室的腔室中设置可移动的调节板，将所述调节板的外沿抵靠住调节室的腔室壁并形成密封；在步骤二中，驱动所述调节板移动来改变腔室的有效体积大小，进而调控氡析出率。

更加优选的，在步骤一中所述水平台的顶端面上还设置一圈凸沿，保证所述氡析出口和氡回流口位于凸沿围绕的区域之中且凸出于水平台顶端面之上，将所述水平台的顶端面调至水平后往凸沿围绕的区域之中注水，通过水在集氡室与水平台顶端面的接触处形成密封，之后再进行步骤二的操作。

用本发明提供的参考装置对测氡仪刻度时，氡析出口和氡回流口被罩住在集氡室内，此时集氡室内的氡浓度变化可用以下式(1)和式(2)表示：

在式(1)和式(2)中：C为集氡室内的氡浓度；P_Rn为流气式氡源的产生率；V为集氡室内腔体积；

为调节室内腔体积；J为氡析出率；S为集氡室内腔底面积；λ为氡的衰变常量；R为泄漏和反扩散常量；t为集氡时间。

由式(1)和式(2)得：

由式(3)得：

由式(4)可知，本发明通过改变调节室的体积

即可调节该参考装置的氡析出率的值。

与背景技术通过更换不同源强标准氡源来调控氡析出率的方案相比，本发明通过改变调节室的体积

即可调控参考装置的氡析出率值，该参考装置的整体结构及氡析出率值的计算过程较背景技术更加简单，更加重要的是，由于无需用到大量不同源强的标准氡源，其在前期采购成本及后期管理和维护成本上较背景技术也更低。

附图说明

图1为将集氡室扣置于水平台上时，本发明所涉参考装置的整体结构示意图；

图2为本发明中水平台的整体结构示意图；

图3为本发明中水平台的纵剖结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员更好地理解本发明相对于现有技术的改进之处，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

见图1-3所示，一种可稳定调控氡析出率的参考装置，包括水平台、在水平台之外设有流气式氡源、气泵及调节室，上述流气式氡源设于气泵和调节室之间，流气式氡源的出气端与气泵的进气端相连，流气式氡源的进气端与调节室的排气端相连，水平台的顶部设有氡析出口和氡回流口，如图1所示，将集氡室(需要说明的是，图1中的集氡室并非本实施例所涉参考装置的一部分，为便于本领域技术人员理解，虽然在图1中示出了集氡室，但本实施例所涉参考装置并不包含该集氡室，集氡室实际上是测氡仪上的一部分)扣置于水平台的顶端面上时，氡析出口和氡回流口可被集氡室罩住，气泵的出气端与氡析出口连接，调节室的进气端与氡回流口连接，此时，见图1中箭头方向所示，流气式氡源、气泵、氡析出口、氡回流口及调节室之间形成了一个封闭的循环回路，通过改变调节室的腔室体积大小即可实现氡析出率调控(实际应用时，先用空气对流气式氡源作排空处理)。

具体来说，如图1所示，用上述参考装置对测氡仪刻度时，氡析出口和氡回流口被罩住在集氡室内，此时集氡室内的氡浓度变化可用以下式(1)和式(2)表示：

在式(1)和式(2)中：C为集氡室内的氡浓度；P_Rn为流气式氡源的产生率；V为集氡室内腔体积；

为调节室内腔体积；J为氡析出率；S为集氡室内腔底面积；λ为氡的衰变常量；R为泄漏和反扩散常量；t为集氡时间。

由式(1)和式(2)得：

由式(3)得：

由式(4)可知，以上实施例提供的参考装置通过改变调节室的内腔体积

即可调节氡析出率的值。

从图1-3及式(4)可知，该参考装置的整体结构及氡析出率值的计算过程较现有方案更加简单，此外，由于无需用到大量不同源强的标准氡源，上述实施例提供的参考装置在前期采购成本及后期管理和维护成本上也较现有方案更低。

需要说明的是，改变调节室内腔体积大小的方式多种多样，例如，在实际应用时，前述参考装置可以包括多个调节室，每个调节室的腔室体积大小均不相同，通过更换不同的调节室来实现氡析出率调控。

或者，见图1所示，在调节室的腔室中设有可移动的调节板，调节板连接可驱动其来回移动的驱动机构，将调节板的外沿抵靠住调节室的腔室壁并形成密封，通过驱动机构驱动调节板移动即可改变调节室的内腔有效体积(这里所述的“有效体积”是指与氡回流口及调节室排气端相通的腔室的体积，即接入循环回路中的腔室体积)大小，从而实现氡析出率调控。

作为一种优选的结构，如图3所示，在前述水平台的顶端面上设有一圈凸沿，水平台还连接有多个支腿，支腿对水平台的支撑高度均可调，水平台上还设有用于测定其顶端面是否处于水平位置的水平尺，氡析出口和氡回流口位于凸沿围绕的区域之中且凸出于水平台顶端面之上。实际应用时，先通过调节支腿对水平台的支撑高度将水平台的顶端面调至水平，然后往凸沿围绕的区域之中注水，通过水在集氡室与水平台顶端面的接触处形成密封。在该优选结构的实施方案中，由式(1)积分得集氡室内的氡浓度：

由于氡的衰变常量λ非常小，而集氡过程中，集氡室与水平台顶端面的接触处通过注水形成了强密封，其泄漏和反扩散常量可R忽略，初始状态时集室内的氡为0，则式(5)可化为：

采用水封结构，水的深度为h,则式(4)可转换为：

式(6)可转换为：

上述实施例通过在集氡室与水平台顶端面的接触处注水形成强密封，尽量杜绝“泄漏”的情况，相比背景技术所涉文献中的方案，本实施例提供的方案能够明显缩短调高集氡室内氡浓度过程所耗时间，这对于提高测氡仪刻度效率也会有较明显的帮助。此外，由于通过注水密封，即便因加工精度的原因在集氡室与水平台顶端面之间存在细微间隙，也不会形成泄漏，这样也更好地保证了测试结果的准确性。

进一步地，上述参考装置还包括用于往水平台顶部被凸沿围绕的区域中定量注水的定量加液器(该定量加液器在附图中未示出)。见图1所示，流气式氡源的出气端与气泵的进气端之间以及所述流气式氡源的进气端与调节室的排气端之间均通过导气管道连接，气泵的出气端与氡析出口之间以及所述调节室的进气端与氡回流口之间亦通过导气管道连接。

基于与以上参考装置同样的技术构思，本发明还提供一种可稳定调控氡析出率的方法，其包括以下步骤：

步骤一、将集氡室扣置于一个顶部设置有氡析出口和氡回流口的水平台上，保证氡析出口和氡回流口位于集氡室罩住的区域中，在集氡室罩住的区域之外设置气泵、调节室以及已经排空处理过的流气式氡源(可通过洁净空气对流气式氡源作排空处理)，用管道将调节室的排气端与流气式氡源的进气端连接，用管道将流气式氡源的出气端与气泵的进气端连接，用管道将气泵的出气端与氡析出口连接，用管道将氡回流口与调节室的进气端连接；

步骤二、测量过程中，改变调节室的腔室体积大小来调控氡析出率。

优选的，在步骤二中，通过更换腔室体积大小不同的调节室来调控氡析出率。

同样优选的，在步骤一中所述调节室的腔室中设置可移动的调节板，将调节板的外沿抵靠住调节室的腔室壁并形成密封；在步骤二中，驱动调节板移动来改变腔室的有效体积大小，进而调控氡析出率。

更加优选的，在步骤一中所述水平台的顶端面上还设置一圈凸沿，保证氡析出口和氡回流口位于凸沿围绕的区域之中且凸出于水平台顶端面之上，将水平台的顶端面调至水平后往凸沿围绕的区域之中注水，通过水在集氡室与水平台顶端面的接触处形成密封，之后再进行步骤二的操作。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (10)

1.一种可稳定调控氡析出率的参考装置，包括流气式氡源和气泵，所述流气式氡源的出气端与气泵的进气端相连，其特征在于：还包括水平台，所述流气式氡源、气泵设置在水平台之外，在所述水平台之外还设有调节室，所述流气式氡源设于气泵和调节室之间，所述流气式氡源的进气端与调节室的排气端相连，所述水平台的顶部设有氡析出口和氡回流口，将集氡室扣置于所述水平台的顶端面上时，所述氡析出口和氡回流口可被集氡室罩住，所述气泵的出气端与氡析出口连接，所述调节室的进气端与氡回流口连接，通过改变所述调节室的腔室体积大小实现氡析出率调控。

2.根据权利要求1所述的可稳定调控氡析出率的参考装置，其特征在于：该参考装置包括多个调节室，每个调节室的腔室体积大小均不相同，通过更换不同的调节室来实现氡析出率调控。

3.根据权利要求1所述的可稳定调控氡析出率的参考装置，其特征在于：所述调节室的腔室中设有可移动的调节板，所述调节板连接可驱动其来回移动的驱动机构，所述调节板的外沿抵靠住调节室的腔室壁并形成密封，所述驱动机构驱动调节板移动即可改变腔室的有效体积大小，从而实现氡析出率调控。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的可稳定调控氡析出率的参考装置，其特征在于：所述水平台的顶端面上设有一圈凸沿，所述水平台还连接有多个支腿，所述支腿对水平台的支撑高度均可调，所述水平台上还设有用于测定其顶端面是否处于水平位置的水平尺，所述氡析出口和氡回流口位于凸沿围绕的区域之中且凸出于水平台顶端面之上。

5.根据权利要求4所述的可稳定调控氡析出率的参考装置，其特征在于：还包括用于往水平台顶部被凸沿围绕的区域中定量注水的定量加液器。

6.根据权利要求1所述的可稳定调控氡析出率的参考装置，其特征在于：所述流气式氡源的出气端与气泵的进气端之间以及所述流气式氡源的进气端与调节室的排气端之间均通过导气管道连接，所述气泵的出气端与氡析出口之间以及所述调节室的进气端与氡回流口之间亦通过导气管道连接。

7.一种可稳定调控氡析出率的方法，包括以下步骤：

步骤一、将集氡室扣置于一个顶部设置有氡析出口和氡回流口的水平台上，保证所述氡析出口和氡回流口位于集氡室罩住的区域中，在所述集氡室罩住的区域之外设置气泵、调节室以及已经排空处理过的流气式氡源，用管道将所述调节室的排气端与流气式氡源的进气端连接，用管道将所述流气式氡源的出气端与气泵的进气端连接，用管道将所述气泵的出气端与氡析出口连接，用管道将所述氡回流口与调节室的进气端连接；

步骤二、测量过程中，改变所述调节室的腔室体积大小来调控氡析出率。

8.根据权利要求7所述的可稳定调控氡析出率的方法，其特征在于：在步骤二中，通过更换腔室体积大小不同的调节室来调控氡析出率。

9.根据权利要求7所述的可稳定调控氡析出率的方法，其特征在于：在步骤一中所述调节室的腔室中设置可移动的调节板，将所述调节板的外沿抵靠住调节室的腔室壁并形成密封；

在步骤二中，驱动所述调节板移动来改变腔室的有效体积大小，进而调控氡析出率。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的可稳定调控氡析出率的方法，其特征在于：在步骤一中所述水平台的顶端面上还设置一圈凸沿，保证所述氡析出口和氡回流口位于凸沿围绕的区域之中且凸出于水平台顶端面之上，将所述水平台的顶端面调至水平后往凸沿围绕的区域之中注水，通过水在集氡室与水平台顶端面的接触处形成密封，之后再进行步骤二的操作。

Images