基于单小闪烁室延时法绝对测量222Rn/220Rn方案验证

　　222Rn/220Rn是地球上无处不在的放射性气体,222Rn/220Rn子体是放射性气溶胶,吸入人体产生的辐照可诱发肺癌。UNSCEAR2000年报告指出:222Rn/220Rn其子体产生的年有效剂量占天然电离辐射源所致成人年有效剂量2.4mSv的54.2%,220Rn及其子体的照射量与222Rn及其子体的照射量的比例估计也从原来的6%提高到9%[1]。

　　对222Rn、220Rn混合气体进行测量时,对它们的甄别可利用它们的子体衰变释放的α粒子的能量差异———能谱法来实现,也可利用它们本身的半衰期———延时法来实现。由于能谱法测220Rn的效率很低,且存在能谱重叠,很难实现准确测定[2]。目前,基于闪烁室延时法实现222Rn/220Rn测量的方法在国内外广泛展开,但是还没有见到采用延时法对222Rn/220Rn进行绝对测量的报道。

　　1　单小闪烁室绝对测量222Rn/220Rn浓度的可行性分析、实验验证条件及方案

　　1·1　可行性分析

　　采用延时法来进行222Rn/220Rn甄别测量的方法有两种:单闪烁室测量和双闪烁室连续测量。前者是先把222Rn/220Rn混合气体流经闪烁室边采样边测量其计数,得到222Rn/220Rn混合气体的总浓度。然后封闭10分钟,再测量闪烁室的计数。由于220Rn的半衰期短,仅为55.6s,几乎全部衰变完了,这时测得的是222Rn的浓度。它们的差就是220Rn的浓度[3]。后者是两个闪烁室用延时装置连接起来,当气体流经第一个闪烁室时测量的是222Rn/220Rn混合气体的总浓度,经延时装置延时后,220Rn几乎全部衰变掉了,第二个闪烁室测得的是222Rn的浓度,它们的差就是220Rn的浓度[2]。两种方法原理是一样的,但是单闪烁室具有明显的优势。不仅结构上省去了复杂而庞大的延时装置跟一个闪烁室,而且整个测量过程简单,实验结果更加精确。特别由于小闪烁室是手工制作的,它们之间的不一致性在采用两个小闪烁室作绝对测量时会增大测量的误差。因此,选用单小闪烁室来做222Rn/220Rn绝对测量。

　　1·2　实验验证条件及方案

　　测量有相对测量和绝对测量。由于在222Rn、220Rn及其子体的α粒子中,222Rn的α粒子能量最小,如果闪烁室对222Rn及其子体的α粒子的探测效率为100%,那么对220Rn及其子体的α粒子探测效率也是100%。因此在使用单闪烁室对222Rn/220Rn浓度进行绝对测量时,如果能够通过实验证明:(1)闪烁室是符合层流结构且对222Rn的探测效率为100%;(2)延时后对222Rn的探测效率也是100%。则单闪烁室延时法对222Rn/220Rn进行绝对测量是可行的。

　　小闪烁室在传统闪烁室的基础上作出了两点重要的改进,研制它的目的为了绝对测量220Rn浓度[4]。基于小闪烁室流气法绝对测量220Rn浓度的方法已经为实验所证明,并取得了不错的效果[5]。同心有机玻璃套型小闪烁室是手工制作的小闪烁室中较好的一种,它由一组直径不同的透明有机玻璃管(最外层是不透光的PVC管)和两个圆形有机玻璃片组成。实验表明其在0.3L/min~4.5L/min是符合层流结构的,对氡的探测效率为99.6%~101.9%,能用作222Rn/220Rn的绝对测量[4]。因此只需通过实验验证小闪烁室在流气延时后对222Rn的探测效率是100%,就可以间接证明采用单小闪烁室延时法绝对测量222Rn/220Rn浓度是可行的。