软件延迟符合氡同位素分辨测量实验系统的研究

摘要

氡及其子体的测量己成为众多学科共同关心的问题。研究和利用氡及其子体,是电离辐射计量学中气态放射性物质测量的重要标准之一。219Rn在自然界条件下浓度较低,含量较少,半衰期非常短,研究难度较大。目前氡的研究方面主要侧重于220Rn和222Rn的测量,因此分辨测量氡同位素是我国氡计量学和辐射防护发展的需要。同时,分辨测量氡同位素(222Rn/220Rn/219Rn)是间接分辨测量镭同位素(226Ra/224Ra/223Ra)快速有效的方法,而镭同位素的分辨测量是同位素海洋学研究中的重要手段和关键技术,是目前的研究热点。
　　氡的测量有多种方法,其中延迟符合技术适用于低水平219Rn和220Rn的分辨测量。延迟符合技术是根据氡同位素的短寿命子体钋半衰期不同来分辨测量219Rn和220Rn,该方法能在含有222Rn和其他本底环境中准确分辨测量219Rn和220Rn。此技术已成功应用于空气中低浓度220Rn的测量及海水中镭同位素的间接测量。
　　本文建立了软件延迟符合测量方法,设计了基于uC/OS-II操作系统的延迟符合测量软件及放大整形电路,并建立了相应实验系统。该系统采用S3C2410核心板(达盛公司的EL-ARM-830型教学实验系统)作为控制核心。探测器输出信号经放大整形为矩形脉冲序列后,送入S3C2410外中断引脚,并由核心板记录脉冲序列的上升沿及下降沿时间信息。根据氡子体215Po和216Po具有不同的半衰期,通过在分析软件中设置不同的符合时间来达到分辨测量219Rn和220Rn的目的。该系统采用UCGUI图形用户界面设计,结果通过LCD显示,具有良好的人机交互界面。
　　通过对222Rn的比对测量实验,验证了偶然符合计数率公式。利用建立的实验系统测量了不同流率下220Rn和219Rn源,并进行了数据分析。实验结果表明,当本底计数率为2～4cpm时,延迟符合测量实验系统能够测量衰变率为3dpm~40dpm的220Rn和219Rn源,该实验系统对220Rn源的测量误差在2％以内。本研究达到了测量低水平220Rn和219Rn的目的,同时对后续数字延迟符合分辨测量氡同位素的研究具有重要意义。

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第一章 引言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容

第二章 延迟符合分辨测量氡同位素原理

2.1符合测量基本原理

2.2 延迟符合分辨测量氡同位素原理

2.3 偶然符合计数率修正

2.4 误差分析公式

第三章 系统硬件设计

3.1硬件结构

3.2放大整形电路

第四章 系统软件设计

4.1嵌入式操作系统简介

4.2符合分析应用软件设计

第五章 延迟符合分辨测量氡同位素实验研究

5.1偶然符合计数率公式验证实验

5.2 219Rn和 220Rn源测量实验

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

成果目录

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