内外的室内环境放射性调查业已表明^[1-3]，在某些地区或特定的室内环境条件中，室内²²⁰Rn浓度很高，²²⁰Rn及其子体所致居民的年均有效剂量已达到或超过同一环境中²²²Rn及其子体所致的剂量。另一方面，高浓度²²⁰Rn的存在也可能会影响²²²Rn浓度的准确测量^[4]。为此，在开展室内²²²Rn浓度调查的同时，也有必要加强室内²²⁰Rn浓度的测量。但是，相对于²²²Rn浓度的测量及其校准工作而言，目前可测量²²⁰Rn浓度的仪器种类有限，且对这些仪器尚缺乏有合理的校准(或刻度)手段^[5-7]。为了克服²²⁰Rn浓度测量标准的难题，本研究自行设计了一款新的²²⁰Rn室，并对其性能进行了较为全面的实验研究。

1 材料与方法 1.1 ²²⁰Rn室的结构

基于一台容积约为300 L的程控式恒温恒湿箱，在箱内增设可移动金属网架，将四个装有颗粒状²²⁰Rn源的丝网盒和小型电风扇组件均匀固定在金属网架上(见图 1)。该²²⁰Rn室的有效体积约200 L(长56 cm，宽60 cm，高57 cm); ²²⁰Rn源用钠型强酸树脂吸附ThNO₄溶液制备得到，每颗树脂的直径为0.3 mm ~ 0.8 mm; 在每个源盒下方各放置一个风压朝下的可调风扇，腔体内风速在0.2 m/s ~ 1.5 m/s之间可调。

1.2 ²²⁰Rn浓度及其分布测量

用美国DURRIDGE公司生产的Rad7型测氡仪连续测量²²⁰Rn室内的²²⁰Rn/²²²Rn浓度; ²²⁰Rn浓度的空间分布利用二维辐射成像板(日本富士胶片公司生产的BAS-MS 2040型IP)并结合自行研发的α辐射甄别技术^[8]开展静态测量。

2 结果与分析 2.1 ²²⁰Rn浓度的平衡时间

放入²²⁰Rn源后，每5 min监测得到²²⁰Rn室内²²⁰Rn浓度的结果见图 2。从图 2可看出，10 min后²²⁰Rn室内²²⁰Rn浓度就已基本趋于稳定。在10 min ~ 30 min之间，²²⁰Rn浓度的微小波动主要是由于温湿度控制尚未达到相应的设定值。本实验结果表明，只要恒温恒湿箱的温湿度达到了设定的数值，²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度便可达到平衡。

2.2 ²²⁰Rn浓度的稳定性

图 3显示了在设定的温湿度条件下，每小时监测得到²²⁰Rn室内²²⁰Rn浓度、温度与相对湿度的结果。从图 3可看出，在连续的50 h内，²²⁰Rn浓度基本保持恒定(波动范围均小于±3%)，温度维持在(20±0.2) ℃，湿度维持在(40±1) % RH。表明了该²²⁰Rn室的²²⁰Rn浓度稳定性良好，且温度和相对湿度的相对波动均小于²²⁰Rn浓度的波动，可保证²²⁰Rn室在一般应用中的稳定性要求。

2.3 ²²⁰Rn浓度的空间分布

在放入²²⁰Rn源30 min后，用4枚IP板同时探测²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度分布约1.5 h，IP上的α计数分布如图 4所示。从图 4可看出，虽然靠近²²⁰Rn源处(上方第一阵列)的α计数相对较高(其均值约为下方所有阵列均值的1.1倍)，但整体空间各单元栅格内的α计数基本相近。

经统计不同IP上各栅格内α计数的均值及其标准误差，得到总的相对误差(RSD)见表 1。同时考虑到辐射测量自身存在有随机误差(RSD_R)，进一步计算得到由于²²⁰Rn分布不均匀带来的相对误差(RSD_Tn)的结果也列于表 1。从表 1可看出，该²²⁰Rn室内²²⁰Rn浓度的空间分布差异均小于5.5%，说明了²²⁰Rn室内²²⁰Rn浓度的空间分布均匀性良好。

2.4 ²²⁰Rn浓度随温湿度变化情况

通过控制相对湿度调节温度和控制温度调节相对湿度，测量得到²²⁰Rn源相同时、不同温湿度条件下²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度均值见表 2。从表 2可看出，在通常的实验室环境温湿度条件下，温度和相对湿度与²²⁰Rn浓度呈明显的正相关关系，温度下降会导致²²⁰Rn室²²⁰Rn浓度的降低，而湿度越高²²⁰Rn浓度就越高。这主要是由于²²⁰Rn从²²⁰Rn源析出受环境温湿度变化的影响^{[9, 10]}。实验结果表明，控制该²²⁰Rn室内温度和湿度是保证²²⁰Rn浓度稳定的必要条件; 同时，该结果也说明了可以通过改变²²⁰Rn室内温湿度设置来实现²²⁰Rn浓度在一定范围内的调控。

2.5 ²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度

在同一温湿度条件下(20℃，40% RH)，用Rad7测氡仪对该²²⁰Rn室进行了3天的连续测量，结果显示该²²⁰Rn室内²²²Rn浓度和²²⁰Rn浓度的均值分别为(66.1 ± 24.0) Bq/m3和(6520±186) Bq/m3，²²²Rn浓度仅为²²⁰Rn浓度的约1%。说明了该²²⁰Rn室内的222Rn浓度很低，其对²²⁰Rn浓度测量的影响可以忽略不计。

3 结论

本研究基于理化实验室内常用的恒温恒湿箱，设计了一个有效容积约为200 L的²²⁰Rn室并自行制备了颗粒状²²⁰Rn源。性能实验结果表明，该²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度稳定可控，且具有良好的空间分布均匀性; ²²⁰Rn浓度平衡时间仅需10 min左右，²²⁰Rn室内的²²²Rn对²²⁰Rn浓度的测量影响可忽略不计; 同时还可通过改变²²⁰Rn室内的温度或湿度设置，在不更换²²⁰Rn源的条件下来有效调节²²⁰Rn室内的²²⁰Rn浓度。本研究设计的²²⁰Rn室可以用来开展²²⁰Rn浓度测量的校准或比对试验等相关实验研究。