LIH氡探测器是我所根据α径迹探测器(Alpha track delectors, ATD)的原理研制的室内氡气累积测量装置。为了解探测器的测量效果, 在南华大学标准氡室对探测器进行了刻度, 并与日本JCAC同类探测器进行了比对。ATD探测器虽然结构简单, 但误差的来源比较多, 因此需要定期对探测器进行校准和比对, 以便及时发现问题, 改进实验方法, 保证测量结果的可靠性。

1 LIH探测器

LIH氡探测器是由扩散盒、滤膜和径迹片三部分组成(见图 1)。扩散盒高46 mm, 内径为62 mm; 盒口设有滤膜和滤膜架, 滤膜面积为30 cm²; 盒底有径迹片支架, 径迹片采用日本Nagase Landauer公司的Barytrak-p型CR-39, 尺寸为20 mm ×15 mm。测量原理如下:当测量时空气中氡气通过自由扩散穿过渗透膜进入杯中, 氡和它的子体衰变产生的α粒子碰撞到径迹片上可引起径迹片材料的分子键断裂, 即产生损伤径迹(潜径迹)。经化学处理, 这些径迹能够扩大为可观察径迹, 根据在标准氡浓度暴露下的刻度系数计算出被测场所的平均氡浓度。

2 探测器刻度

探测器的刻度在南华大学标准氡室进行。选择3种不同的氡暴露水平, 每种条件布放10个探测器, 通过改变暴露时间控制氡的暴露量。探测器回收后, 在80℃ 6.25MolNaOH溶液中蚀刻8h, 采用普通光学显微镜测读径迹。

(1)

式中:CF为ATD的刻度系数(Tr cm^-2/Bq h m^-3); T和B分别为暴露片和未暴露片的径迹密度(Tr cm^-2); CRn为暴露期间氡室内的平均氡浓度(Bqm^-3); t为暴露时间(h)。

表 1为LIH的刻度结果。LIH探测器的刻度因子为4.31 ± 0.22 Tr cm^-2(kBq h m^-3)^-1, 测量下限为13 kBq h/m³, 饱和水平为6 000 kBq h/m³。对于3个月测量范围6~2 000 Bq/m³。图 2为径迹密度与累积氡暴露量的关系。在86~200Bq h m^-3的暴露水平下, 径迹密度与氡的累积暴露呈良好的线性关系(r= 0.9864), 每组探测器间的离散度 < 10%。

3 质量保证 3.1 标准氡室比对

为了检验测氡装置的测量效果, 与日本JCAC同类探测器分别在南华大学和JCAC标准氡室进行了比对, 结果如表 2所示。LIH探测器与参考值相对百分偏差(Relative percent difference, RPD)的均值在2.8%~5.6%之间, 均低于美国EPA和英国NRPB采用的 < 10%的A级控制限^{[1, 2]}, 说明LIH探测器测量结果可靠, 与国外同类探测器有较好的可比性。

3.2 现场比对

分别将JCAC和LIH氡探测器暴露在日本和中国不同氡水平的室内环境下进行现场比对。氡浓度范围选择在30~400Bq m³范围, 暴露时间3个月, 然后寄回各自实验室进行分析。对于现场比对, 在没有可靠参考值的情况下, 可根据双方探测器测量均值的RPD (氡浓度 < 150 Bq/m^-3:RPD的控制水平 < 25%, 控制限 < 50%)。根据文献[2]来判断测量结果, 由表 3可见与我国和日本的现场比对的RPD全部在控制水平之内。

LIH探测器是由我国自己研制的环境氡累积探测器, 经过严格的刻度和质量保证措施, 该探测器具有良好的可靠性和稳定性, 与国外同类探测器的比对测量结果令人满意。