一种氡及其子体放射性平衡识别系统及方法

摘要

本发明公开一种氡及其子体放射性平衡识别系统及方法，平衡识别系统包括辐射探头、数据采集卡、能谱采集控制单元、多道脉冲幅度分析器、平衡识别与显示系统；数据采集卡将辐射探头的模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号，能谱采集控制单元控制数据采集卡的通信，多道脉冲幅度分析器将数字脉冲信号转换成γ能谱计数，平衡识别与显示系统对γ能谱计数进行数据处理，得到平衡系数，根据平衡系数的取值范围，给出氡及其子体放射性平衡状态并显示。本发明结构简单，可对活性炭或其它含氡体中氡与其子体是否达到平衡进行动态监测和识别。

说明书

技术领域

本发明涉及放射性测量技术领域，特别是涉及一种氡及其子体放射性平衡识别系统及方法。

背景技术

活性炭因其多孔性和具有较大的比表面积而对氡有较强的吸附能力，活性炭用于测氡或氡析出率具有价格便宜，烘烤干燥后可以重复使用，监测时不需要电源，可对氡及氡析出率进行大规模调查等优点。作为目前最理想的一种积分式静态测氡法,活性炭测氡技术在很多领域都得到了广泛的推广和应用。

氡是一种α粒子辐射体，因此γ能谱仪不能对其直接探测，但吸附在活性炭中的氡的衰变子体214Pb和214Bi是主要γ辐射体，当氡和其衰变子体达到放射性平衡时，通过探测氡子体的γ放射性可以间接地得到氡的活度。因此，活性炭中氡与其子体是否达到放射性平衡是该测氡技术的关键之一。目前使氡与其子体达到平衡的方法是静置2~3小时，但如果出现吸附时间不够长、吸附不均匀、尤其是在静置或测量期间出现氡泄漏等情况，2~3小时的静置时间并不一定能使氡与其子体达到平衡，从而造成不准确的测量结果。因此有必要对活性炭中氡与其子体是否达到平衡进行动态监测和识别。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种氡及其子体放射性平衡识别系统及方法，基于能谱测量的识别系统，可以对活性炭或其它含氡体中氡与其子体是否达到平衡进行动态监测和识别。

为实现上述目的，本发明提供一种氡及其子体放射性平衡识别系统，包括辐射探头、数据采集卡、能谱采集控制单元、多道脉冲幅度分析器、平衡识别与显示系统；

所述数据采集卡与辐射探头连接，所述能谱采集控制单元和多道脉冲幅度分析器分别与数据采集卡连接，所述平衡识别与显示系统与道脉冲幅度分析器连接；

能谱采集控制单元控制数据采集卡采集辐射探头的模拟脉冲信号并转换为数字脉冲信号，多道脉冲幅度分析器将数字脉冲信号转换成γ能谱计数，平衡识别与显示系统对γ能谱计数进行数据处理，得到平衡系数，根据平衡系数的取值范围，给出氡及其子体放射性平衡状态并显示。

进一步地，平衡系数的具体计算方法为：平衡识别与显示系统对γ能谱计数进行连续分段累计，取得不同时段γ能谱总计数，采用最小二乘法和指数函数对最新累计的N个γ能谱总计数进行拟合，得到平衡系数。

进一步地，N优选为5。

进一步地，所述辐射探头为NaI晶体探测器。

进一步地，所述数据采集卡为PCI接口的高速通用数据采集卡。

一种基于上述氡及其子体放射性平衡识别系统的识别方法，包括：

步骤S1：设置识别参数，包括总识别时长，判别数据的个数，每个数据的采集时长；

步骤S2：启动识别，按固定时长分段采集γ能谱数据并累计，取得不同时段的γ能谱总计数；

步骤S3：当采集到所需数量的判别数据即γ能谱总计数后，平衡识别与显示系统对判别数据进行数据处理，给出平衡识别结果并显示；

步骤S4：每隔一段时间更新识别结果；

步骤S5：识别结束，到达设置的识别时间或用户强制结束；

步骤S6：显示识别结果列表，给出时间及识别结果。

进一步地，判别数据的个数优选为5。

进一步地，所述步骤S3具体包括：

步骤S31：设平衡识别系统在t1、t2、...、t5连续时间段中采集的γ能谱总计数分别为N1、N2、...、N5，，氡的衰变常数为λ=0.0001258；

步骤S32：对γ能谱总计数值N1、N2、...、N5分别求自然对数，得到y1、y2、...、y5；

步骤S33：采用以下公式计算p1、p2、...、p5：

p1=t1*t1+t2*t2+t3*t3+t4*t4+t5*t5，p2=t1+t2+t3+t4+t5，p3=t1*y1+t2*y2+t3*y3+t4*y4+t5*y5，p4=y1+y2+y3+y4+y5；

步骤S34：计算平衡系数b=(p1*p4-p2*p3)/(5*p1-p2*p2)；

步骤S35：当b>=0时，识别对象处于富氡状态，即氡的活度大于氡子体的活度；

步骤S36：当b>0变成b<0时，识别对象处于拐点状态，即氡的活度开始小于氡子体的活度；

步骤S37：当b<0且∣b∣<=0.0001时，识别对象处于贫氡状态，此时，氡的活度略小于氡子体的活度；

步骤S38：当b<0,且0.0001<∣b∣<=0.0002时，识别对象处于平衡状态，此时，氡的活度等于氡子体的活度；

步骤S39：当b<0,且∣b∣>0.0002时，识别对象处于漏氡状态，此时，氡的活度远小于氡子体的活度。

与现有技术相比，本发明可以对活性炭或其它含氡体中氡与其子体是否达到平衡进行动态监测和识别。

附图说明

图1是本发明一种氡及其子体放射性平衡识别系统的结构示意图；

图2是本发明一种氡及其子体放射性平衡识别方法的流程示意图；

图3是本发明一种氡及其子体放射性平衡识别方法的计算流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种氡及其子体放射性平衡识别系统，包括辐射探头、数据采集卡、能谱采集控制单元、多道脉冲幅度分析器、平衡识别与显示系统；

数据采集卡与辐射探头连接，能谱采集控制单元和多道脉冲幅度分析器分别与数据采集卡连接，平衡识别与显示系统与道脉冲幅度分析器连接；

能谱采集控制单元控制数据采集卡采集辐射探头的模拟脉冲信号并转换为数字脉冲信号，多道脉冲幅度分析器将数字脉冲信号转换成γ能谱计数，平衡识别与显示系统对γ能谱计数进行数据处理，得到平衡系数，根据平衡系数的取值范围，给出氡及其子体放射性平衡状态并显示。辐射探头为NaI晶体探测器及相关电路。

在本实施例中，平衡系数的具体计算方法为：平衡识别与显示系统对γ能谱计数进行连续分段累计，取得不同时段γ能谱总计数，采用最小二乘法和指数函数对最新累计的N个γ能谱总计数进行拟合，得到平衡系数。

在本实施例中，N优选为5。

在本实施例中，数据采集卡为PCI接口的高速通用数据采集卡。

如图2所示，基于上述氡及其子体放射性平衡识别系统的识别方法，包括：

步骤S1：设置识别参数，包括总识别时长，判别数据的个数，每个数据的采集时长；在本实施例中，设定判别数据为5个，每个数据的采集时长为3min；

步骤S2：启动识别，按固定时长分段采集γ能谱数据并累计，取得不同时段的γ能谱总计数；

步骤S3：15min后，当采集到所需数量的判别数据即γ能谱总计数，平衡识别与显示系统对判别数据进行数据处理，给出平衡识别结果并显示；

步骤S4：每隔3min更新识别结果；

步骤S5：识别结束，到达设置的识别时间或用户强制结束；

步骤S6：显示识别结果列表，给出时间及识别结果。

如图3所示，步骤S3具体包括：

步骤S31：设平衡识别系统在t1、t2、...、t5连续时间段中采集的γ能谱总计数分别为N1、N2、...、N5，，氡的衰变常数为λ=0.0001258；

步骤S32：对γ能谱总计数值N1、N2、...、N5分别求自然对数，得到y1、y2、...、y5；

步骤S33：采用以下公式计算p1、p2、...、p5：

p1=t1*t1+t2*t2+t3*t3+t4*t4+t5*t5，p2=t1+t2+t3+t4+t5，p3=t1*y1+t2*y2+t3*y3+t4*y4+t5*y5，p4=y1+y2+y3+y4+y5；

步骤S34：计算平衡系数b=(p1*p4-p2*p3)/(5*p1-p2*p2)；

步骤S35：当b>=0时，识别对象处于富氡状态，即氡的活度大于氡子体的活度；

步骤S36：当b>0变成b<0时，识别对象处于拐点状态，即氡的活度开始小于氡子体的活度；

步骤S37：当b<0且∣b∣<=0.0001时，识别对象处于贫氡状态，此时，氡的活度略小于氡子体的活度；

步骤S38：当b<0,且0.0001<∣b∣<=0.0002时，识别对象处于平衡状态，此时，氡的活度等于氡子体的活度；

步骤S39：当b<0,且∣b∣>0.0002时，识别对象处于漏氡状态，此时，氡的活度远小于氡子体的活度。

本发明通过数据采集卡将辐射探头的模拟脉冲信号转换为数字脉冲信号，采用多道脉冲幅度分析器将数字脉冲信号转换成γ能谱计数，由平衡识别与显示系统判别氡及其子体放射性平衡状态，从而实现氡及其子体放射性平衡识别的目的。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。