为222Rn和220Rn实验研究的需要，有些实验室建立了222Rn、220Rn的测试系统[1, 2]。我们根据222Rn/220Rn探测器的不同测试要求，使用本实验室铀镭平衡粉末标准源、钍粉末标准源，体积合适的干燥器、以及适量干燥剂制成222Rn、220Rn实验用小氡室，RAD7测氡仪为其测定装置，并对222Rn、220Rn室的测试结果进行分析，以便完成对222Rn/220Rn探测器设计的多项实验测试。
1 材料和方法 1.1 组建222Rn/220Rn小氡室实验材料① 铀镭平衡粉末标准源(P×80-2)，1980.11，其中：铀含量:0.305%±0.009%;镭含量:1.006×10-9; 平衡系数:98.3%;射气系数:1.9%;钾含量:3.60%;岩性:花岗岩; 颗粒度:160孔。②钍粉末标准源(编号:GT73-7), 1973.11, 其中：钍含量:0.314%~0.005%。③玻璃干燥器2个，体积分别为:0.56、0.42L。④RAD7氡测量仪(美国DURRIDGE公司生产)。⑤干燥剂(CaCI2)。⑥表面皿。
1.2 组建小型分析测试用222Rn、220Rn室称取铀镭平衡粉末标准源和钍粉末标准源分别为150.0g和130.0g于表面皿中，表面用擦镜纸覆盖。把盛有铀镭平衡粉末标准源(222Rn)和钍粉末标准源(220Rn源)的表面皿置于同一个玻璃干燥器的底部，并放人干燥剂, 便制成"222Rn-220Rn混合室"；若干燥器内只放222Rn源, 则制成"222Rn室"；若干燥器内只放220Rn源，则制成"220Rn室"。
在玻璃干燥器的中部放置带有大孔的陶瓷圆盘(可以用来放置探测器), 玻璃干燥器盖的中部带有双孔橡皮塞，可以使用RAD7测氡仪的进气管和排气管分别连接双孔橡皮塞，实现使用RAD7测氡仪连续测量玻璃干燥器内的222Rn、220Rn活度浓度。
2 结果 2.1 测量结果使用RAD7测氡仪对"222Rn-220Rn混合室"中的222Rn活度浓度和220Rn活度浓度进行部分间断性连续测量，其测量结果如图 1和图 2所示。其中，图 1和图 2中的0 h处为把222Rn源和220Rn源放入"222Rn-220Rn混合室"即开始测量时间点，最后累积测量的时间点至495.4h, 其中为某些测试需要和仪器维护需要，部分测量暂时间断，部分时间段增加了测量密度; 另外，图 2中"◆"为RAD7测氡仪使用大体积干燥器时的不同时间的测量结果，"●"为RAD7测氡仪使用小体积测220Rn用干燥器时的不同时间的测量结果，两个大的"◆"为在使用小体积测220Rn用干燥器连续测量过程中更换大体积干燥器时的两次测量结果，以便进一步比较时间的延迟对220Rn测量结果的影响。
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图 1 "222Rn-220Rn混合室"内222Rn浓度随时间的变化关系 |
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图 2 "222Rn-220Rn混合室"内220Rn浓度与时间、不同测量方式测量结果的比较 |
从"222Rn-220Rn混合室"内222Rn浓度测量结果可以看出，"222Rn-220Rn混合室"内222Rn浓度随时间的增加而有规律地逐渐增加，当浓度增至一定水平时不再继续增加, 其浓度随累积时间的增长基本符合对数函数关系，拟合函数关系见图 3。
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图 3 "222Rn-220Rn混合室"内222Rn浓度测量结果的分析 |
"222Rn-220Rn混合室"内220Rn活度浓度与不同累积时间、以及不同测量方式下的测量结果比较见图 2。由图 2可以看出，"222Rn-220Rn混合室"内220Rn浓度在较短的时间很快就达到较高的水平，并且随累积时间的增加没有呈现明显增加的趋势；由于220Rn的半衰期为55.6s，使用RAD7测氡仪测量220Rn活度浓度有其时间的延迟，特别是使用大体积干燥器时其时间延迟特别明显，当使用大体积干燥器时其浓度测量水平均偏低。
RAD7测氡仪测量220Rn活度浓度存在时间延迟而存在较大偏差, 又由于测量时气流的流动影响玻璃干燥器内某一位置处的222Rn浓度，使其测量结果偏差较大; "222Rn-220Rn混合室"内某处220Rn浓度是在一定的范围波动，其波动幅度较大。
3 结论从上述的结果分析可以得出如下结论：
(1)"222Rn-220Rn混合室"内222Rn浓度随时间的增加其活度浓度不断增至一定水平, 其浓度水平可以使用RAD7测氡仪连续测定，适用于222Rn/220Rn探测器222Rn暴露水平的定量测试研究。
(2)"222Rn-220Rn混合室"内220Rn浓度的水平波动较大, 使用RAD7测氡仪测定结果偏差较大，可以用于222Rn/220Rn探测器的半定量及定性比较测试研究。
另外，由于"222Rn-220Rn混合室"内222Rn/220Rn皆进行衰变，可以进行222Rn/220Rn子体混合暴露的研究; "222Rn室"中220Rn活度浓度为本底水平, "220Rn室"中222Rn活度浓度为本底水平，因此，可用于222Rn/220Rn探测器对222Rn、220Rn及其某些子体不同特性的比较测试研究。
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Yu K N, Koo V S Y, Guan Z J.A simple and versatile 222Rn/220Rn exposure chamber.Nuclear Instrument and Methods in Physics Research A 481 2002: 749-755.
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| [2] |
Tokonami S, Yang M, Sanada T. Contribution from thoron on the response of passive radon detectors[J]. Health Phys, 2001, 80: 612-615. DOI:10.1097/00004032-200106000-00014 |