室内氡浓度的准确测量对正确评估居民吸入氡及其子体所致内照射剂量具有重要的作用^[1-2]。不同室内的氡浓度，通常会因室内建筑和大气环境、所在地区、季节和日时等条件的不同而波动很大^[3-5]。为此，在开展公众接受天然辐射照射氡的剂量评价工作时，通常需要开展大范围、长时间的室内氡浓度测量。在各类室内氡浓度测量方法中，被动累积式氡探测器因其成本低廉且操作简便，已成为了当前开展大范围、长时间室内氡浓度调查的首选方法^[3-5]。在利用被动累积式测量方法开展氡浓度测量时，测量得到调查期间的平均氡浓度将由固体核径迹探测器上的径迹净密度、探测器的刻度系数和累积测量时间来共同决定。其中，刻度系数是在标准氡室内预先通过刻度实验来确定，对于一个实验室的特定测量系统，它通常被认为是常数。

被动累积式氡探测的主要原理是利用固体核径迹探测元件(通常用CR-39)来测量氡及其子体衰变时发射出α粒子在元件上形成的潜径迹。探测器内某个位置发生出的α粒子能否在元件上形成潜径迹，这与α粒子的入射能量和入射角度关系密切^[6]。α粒子带有2个单位的正电荷，在探测器内某个位置产生的α粒子能否入射到探测元件上、其入射的能量和角度还可能会受探测器内外环境的静电影响而变化。标准氡室内的空气环境通常稳定，不易产生静电。但对于一般的室内外环境，由于气候变化和人为活动等的影响，室内外环境中的静电时常存在。特别是有文献报道，大部分由聚乙烯材料制成的氡杯其杯壁上容易带上负电^[7]，而氡气衰变产生的²¹⁸Po有80%以上带正电^[8]。因此，室内外环境中的静电可能会影响探测器的刻度系数，降低其测量结果的准确性。Iida^[8]等曾用布擦拭测氡杯内壁，发现径迹密度会随着静电量的增加而增加，但未给出定量的结果^[8]。另外，固体核径迹探测器在使用之前其正反两面均覆有一层塑料保护膜，在高温干燥的环境里撕去这两层保护膜可能会在探测器表面产生静电，但目前未见有相关的研究报道。因此，对被动累积式氡探测器在带静电的情形下进行实验研究，可为在开展实际环境调查时克服静电对氡浓度测量结果的影响提供依据和技术支撑，更好地为准确开展大范围、长时间的室内氡浓度调查提供服务。

1 材料和方法 1.1 静电的产生

由于擦拭方法产生的静电量无法控制，且难以为CR-39带上静电(擦拭容易在CR-39表面形成划痕)，本研究利用静电感应起电机为测氡杯和CR-39带上静电。当转动静电感应起电机的摇柄时，在两个放电球上将分别产生电压极高的正负电荷。虽然测氡杯或者CR-39均为不导电塑料材料，但与放电球接触时，局部仍然会得到或失去一部分电子，从而带上正电或者负电，产生与静电一样的效果。

1.2 静电的测量

为了对测氡杯和CR-39所带静电进行量化，本研究利用SIMCO FMX-004静电测试仪测量测氡杯和CR-39所带静电量。该静电测试仪是一款非接触式的静电场测试仪，它由电晕放电装置、探头和检测系统组成，能够进行静电电量大小、静电半衰期的测量，其测量范围为±20 kV(工作距离为2.5 mm)。其前端配有两个发光二极管(LED)，当这两个灯发出的红色亮点完全重叠时，可以确保工作距离为2.5 mm。由于是非接触式的测量，它不会影响测氡杯或CR-39原有的带电量。通过该静电测试仪一方面可以确定实验过程中测氡杯或者CR-39自身是否存在静电及其正负，同时也能够通过测量电场强度来反映静电电量的多少。

1.3 实验组设置

为了模拟不同的带静电情形，表 1汇总了实验过程中对测氡杯和CR-39进行的不同处理，每组各设置10个被动累积式氡探测器。在实验前，所有的测氡杯均进行了防静电擦拭，实验中引入电荷均分布在测氡杯内CR-39正对的底部中央；CR-39撕掉膜后均与不带电的金属膜接触，消除原有的静电，实验中引入电荷均分布在CR-39的正中间。由于常见的静电电压在10 kV左右，因此测氡杯或CR-39带上的正负电均用静电测试仪控制在10 kV左右。

将表 1所示各组的被动累积式测氡杯在标准氡室内同时进行氡暴露。氡暴露过程中，氡室内的氡浓度控制在5000 Bq·m^-3左右，并用AlphaGUARD^®进行实时监测，累积氡暴露量为796.7 Bq·m^-3·h。探测器从氡室取出后，在塑封袋内放置5 h，进行氡扩散补偿。

1.4 CR-39的刻蚀与测读

从被动累积式氡探测器中取出CR-39后，将其在90℃、6.25 mol·L^-1的NaOH溶液里蚀刻5 h；按蒸馏水—50%的酒精—蒸馏水的顺序清洗、风干；最后用同一台自动测读装置对CR-39进行测读。

2 结果和讨论 2.1 静电对径迹图像的影响

图 1给出了实验得到对应于表 1的各实验组中CR-39上的典型径迹图像。从图 1中可以看出，CR-39带上负电后，将导致CR-39表面局部较高的径迹密度，同时径迹的形状也变得非常不规则，出现了大量面积较小的、具有拖尾的径迹，且径迹重叠较为严重。但是测氡杯带正负电或者CR-39带正电均无法从径迹形态上进行鉴别。

2.2 静电对径迹密度的影响

图 2汇总了实验测量得到的表 1中各实验组的平均径迹密度及其偏差。从图 2中可以看出：①CR-39带负电实验组的平均径迹密度约是正常情况的两倍，但是其测量结果的相对偏差达到50%，其原因可以解释为CR-39带负电会将测氡杯内的带正电²¹⁸Po收集至CR-39表面，从而引起局部的高径迹密度，同时也会一定程度降低周围不带电区域的径迹密度；②测氡杯带负电会使得测量得到的平均径迹密度降低，这与Iida等报道的结果^[7]不尽相同，可能是由于Iida等所用测氡杯体积较小，被收集在测氡杯底部的子体发出的α粒子仍能被CR-39所探测到，而本研究所用测氡杯体积较大，被收集在测氡杯底部的子体不能被CR-39所探测到；③CR-39带正电与测氡杯带负电相同，会使得测量得到的平均径迹密度下降约40%，产生这种影响的主要原因可以解释为：这两种带电方式均会减少CR-39周围和自然沉降的带正电²¹⁸Po，从而造成径迹密度的下降；④测氡杯带正电对平均径迹密度的影响较小，其原因可能是测氡杯只是局部带上正电，因电场作用沉积在CR-39表面的子体占总沉积子体的比例较少，因而对径迹密度测量结果影响较小。

3 结论

本研究通过实验探讨了静电对被动累积式氡探测器的径迹图像和径迹密度的影响。在测氡杯内的5种带电方式中，只有CR-39带负电的情形才能通过径迹图像进行识别，同时该情况下会使得平均径迹密度增大，结果的偏差也明显增大；氡杯带负电和CR-39带正电均会使得测量得到的平均径迹密度降低；氡杯带正电的情形对测量结果影响较小。因此，在被动累积式测氡杯的制备、刻度、保管和测量的全过程中都应尽量规避静电的发生。