空气中氡短寿命子体对人体的辐射危害比氡本身大得多, 所以人们往往把注意力集中在子体上。测量待测空气中氡子体浓度的方法很多, 最精典、最常用的有三段法(Three-count Technique, or Modified Tsivoglou Method)。本文介绍用三段法测量待测空气中的氡子体浓度。

一 原理

用空气采样器通过滤膜以恒定的抽气速率抽取待测空气, 将空气中的氡子体收集在滤膜上。取样结束后迅速将滤膜置于α测量仪, 测量三段不同时间间隔内的计数。

从衰变规律出发, 根据取样期间的初始条件和测量期间的边界条件, 解Batemon方程, 得到滤膜上各子体变化规律。然后由取样结束后三段时间内的积分总α计数, 解三元一次联立方程, 得到计算氡子体及其总α潜能浓度的公式^[1], 由取样结束后的三段计数计算氡子体浓度。

对测量程序进行了最优化选择, 推荐取样5分钟; 取样结束后1~4, 5~16和23~30分钟分别测量三段计数的程序^[2]。

二 适用范围

用于测定环境大气中氡短寿命子体及其总α潜能浓度。

当空气中RaA的浓度为3.7Bp/m³ (0.1pCi/L), RaA、RaB和RaC之间的浓度比为1:0.6:0.4, 抽气速率、仪器效率、滤膜过滤效率和滤膜自吸收修正的相对误差分别取3、1、1、和1%时, 各子体及其总α潜能浓度的合成不确定度分别为61、41、58和16%。

三 测量程序 1 采样

将采样头按上新滤膜, 随即接入空气采样装置, 开采样器取样五分钟。同时用秒表计时, 并调节流量, 使抽气速率稳定在V L/min。

2 测量

取样结束后关采样器, 并迅速将滤膜置于α测量仪(不停秒表), 测量6~9, 10~21和28~35分(也就是取样结束后1~4, 5~16和23~30分)滤膜上的积分总α计数C₁、C₂和C₃。

本程序要求取样结束到测量开始的全部操作在一分钟内完成, 测量时间不得提前或错后。否则, 不能使用下面所列的计算公式。

四 计算

设总效率为G(包括仪器效率、滤膜过滤效率和滤膜自吸收修正等), 抽气速率为V L/min和本底计数率为C₀cpm, 则氡子体及其总α潜能浓度分别为:

式中Q_1-3为氡子体浓度, Q₄为总α潜能, 氡子体浓度单位为Bq·m^-3, α潜能浓度单位为10^-10J·m^-3。

只考虑统计误差时, 浓度的合成不确定度分别为:

式中S_1-4为氡子体浓度的合成不确定度。单位同上。

五 说明

1.本程序采用三段法测量待测空气中的氮子体浓度, 测量周期35分, 同时可得氡子体及其总α潜能四个浓度。

2.由于氡子体的半衰期很短, 现场空气采样后必需紧接着进行现场测量。要严格遵守本测量程序, 如果测量程序有所变动, 上述公式不再适用, 应作相应变化。

3.每次开机, 宜用平面参考源检验α测量仪的工作状态, 发现故障及时排除。

4.作为气体测量, 同时还应记录气温、气压、湿度、风向和风速等, 必要时可对抽气速率作相应的修正。