技术摘要：
本发明提供的一种基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，抽入含氡/钍射气的空气，将氡/钍射气的子体阻留在采样头滤膜上，然后子体释放的α粒子入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹，同时，氡/钍射气被气泵抽出。另外本发明设计了四个不同厚度的铝  全部
背景技术：
氡及其子体引起的照射应归于天然辐射源引起的公众附加照射，在联合国原子能 辐射效应科学委员会UNSCEAR第56届会议中，将人类活动引起的天然照射增加列入4个优先 关注和研究领域之一，以报告形式，专门论述了居室中氡及其子体引起体内照射剂量贡献 以及放射性核素发射γ射线引起体外照射剂量贡献的复合作用。 2006年，UNSCEAR报告中指出，居民终生(75年)处在氡浓度为  100Bq·m-3环境中 所致肺癌的超额相对危险因子为0.16。相比于室内环境存在着数种有害物质(例如，甲醛、 苯等)，放射性危害居于首位：举例说明，放射性氡、钍射气及其子体，氡所致肺癌属电离辐 射的随机性效应，其发生机率与长期吸入氡及其子体的累积剂量正相关，氡、钍射气及其子 体的照射是非吸烟者诱发肺癌的首位环境病因。研究人员发现，居室内天然辐射照射对人 类健康的影响正在逐步显现，然而降低居室内氡浓度和控制氡及子体危害的核心是实现对 居室氡/钍射气及其衰变子体浓度的准确评价和测量。 目前，常见的氡/钍射气衰变子体的累积测量的主要方法包括固体核径迹、活性炭 盒和驻极体方法。研究发现与本申请技术方案最为接近的现有检测方法是：利用CR-39固体 核径迹探测器实施的固体核径迹检测技术；目前，采用CR-39固体核径迹探测器(片)及扩散 室体对氡钍射气进行被动累积式测量，其基本原理是：所测量的含氡钍射气空气进入测量 室后，氡钍射气及其一系列衰变子体释放α粒子，α粒子可在CR-39固体核径迹片上形成损伤 径迹，单位面积上的损伤径迹密度与氡钍射气浓度具有比例关系，利用比例关系可测定辐 射剂量。但现有的体核径迹检测技术存在一些明显缺陷，例如：1、较低浓度测量中，数据离 散性高；2、只能测量得到氡气体或氡子体浓度的平均水平，对氡及子体无分辨；3、采用高渗 透率滤膜时，钍射气(220Rn)及其子体对结果影响大。
技术实现要素：
本发明提供的一种基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方法，包括 如下操作： 步骤S100：将抽入含目标射气(即氡射气和/或钍射气)的空气到采样空间内，待目 标射气及目标射气子体达到放射性平衡后，在采样空间内对目标射气子体实施浓度检测； 步骤S200：对采样空间进行抽气，将混合放射性气溶胶中的目标射气抽出采样空 间(即抽气抽走的是氡射气、钍射气，这样具体将氡射气子体Po-218、Po-214、钍射气子体 Bi-212、Po-212留在了采样空间内)；注意释放β粒子无法造成CR39固体核径迹探测元件的 响应；由于释放α粒子的能量不同，因此其在铝过滤膜中的射程是不同的，因此最好衰减剩 下的能量也不同； 5 CN 111551979 A 说　明　书 2/17 页 步骤S300：将采样空间中抽气剩下的目标射气子体被阻留在沉积采样滤膜上； 步骤S400：沉积采样滤膜上的目标射气子体释放的α粒子并先后经过采样扩散腔、 铝过滤膜入射至CR39固体核径迹探测元件上形成损伤径迹； 步骤S500：在累积测量结束后，取出CR39固体核径迹探测元件，蚀刻后测量径迹密 度，定量分析目标射气子体的浓度。 优选的，作为一种可实施方案；目标射气包括氡射气和/或钍射气，且目标射气子 体包括氡射气子体和/或钍射气子体。 优选的，作为一种可实施方案；铝过滤膜为四个不同厚度的铝过滤膜； 其中，厚度为100μm厚度的铝过滤膜形成了本底通道； 厚度为1.0-3 .0μm厚度的铝过滤膜形成了第一通道TI，实现接收氡射气子体Po- 218、Po-214的α粒子以及钍射气子体的Bi-212、Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝 过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为  3～5MeV，从而在CR39固体核径迹探测元件上形成 响应； 厚度为10.0-15.0μm厚度的铝过滤膜形成了第二通道TII，实现接收氡射气子体Po- 214的α粒子以及钍射气子体Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上 述α粒子所剩能量为3～5MeV，从而在  CR39固体核径迹探测元件上形成响应； 厚度为20.0-25 .0μm厚度的铝过滤膜形成了第三通道TIII，实现接收钍射气子体 Po-212的α粒子，并最终保证经过该厚度铝过滤膜衰减后的上述α粒子所剩能量为3～5MeV， 从而在CR39固体核径迹探测元件上形成响应。 优选的，作为一种可实施方案；定量分析目标射气子体的浓度之前还包括如下操 作步骤：对当前被检测空气组分进行分析判断，判断当前空气中是只含氡射气(即氡室中)， 或者只含有钍射气，或者含有氡射气和钍射气。 定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤： 步骤S510：经过判断分析，若当前空气中是只含氡射气(即氡室中)，则通过预设时 间衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹 密度包括Po-218的净径迹密度、Po-214的净径迹密度； 步骤S520：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径 迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的Ci(t)为t时间内第 i种子体浓度；通过前述步骤得到的  Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前 述步骤得到的  Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度； 即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为； 其中，Si-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为  trs·cm-2；ε 为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm  -2·kBq-1·m3·h-1；Ci(t)为t 时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m-3·h  -1；t为测量累积时间，单位为h； 步骤S530：测量得到多个子体平衡因子F均值； 步骤S540：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、  Po-214的子体浓 度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓 6 CN 111551979 A 说　明　书 3/17 页 度； 平衡当量氡浓度关系公式表述为： 步骤S550：求解氡子体的约化平衡因子，氡子体的约化平衡因子定义为： FRn＝0.105FPo-218 0.381FPo-214  公式3。 定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤： 步骤S610：经过判断分析，若当前空气中是只含钍射气，则通过预设时间衰变累 积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密度包括 Bi-212的净径迹密度、Po-212的净径迹密度； 步骤S620：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径 迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的Ci(t)为t时间内第 i种子体浓度；通过前述步骤得到的  Bi-212的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前 述步骤得到的  Po-212的净径迹密度求解Po-212的子体浓度； 即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为； 其中，Si-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为  trs·cm-2；ε 为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm  -2·kBq-1·m3·h-1；Ci(t)为t 时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m-3·h  -1；t为测量累积时间，单位为h； 步骤S630：测量得到多个子体平衡因子F均值； 步骤S640：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、  Po-212的子体浓 度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212 的子体浓度； 平衡当量钍射气浓度关系公式表述为： 步骤S650：求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，钍射气及子体的的约化平衡 因子定义为：FTn＝0.084FBi-212 即公式7。 定量分析目标射气子体的浓度，具体包括如下操作步骤： 步骤S710：经过判断分析，若当前空气中是含氡射气以及钍射气，则通过预设时间 衰变累积，测量获得各个通道上的径迹密度，求解各子体的净径迹密度；各子体的净径迹密 度包括Po-218的净径迹密度、  Po-214的净径迹密度以及Bi-212的净径迹密度、Po-212的净 径迹密度； 步骤S720：将上述各个子体的净径迹密度代入第i种核素释放的α粒子引起的净径 迹密度与子体浓度关系公式中，对应求解该子体的净径迹密度所对应的Ci(t)为t时间内第 i种子体浓度；通过前述步骤得到的  Po-218的净径迹密度求解Po-218的子体浓度；通过前 述步骤得到的  Po-214的净径迹密度求解Po-214的子体浓度；通过前述步骤得到的  Bi-212 的净径迹密度求解Bi-212的子体浓度；通过前述步骤得到的  Po-212的净径迹密度求解Po- 7 CN 111551979 A 说　明　书 4/17 页 212的子体浓度； 即第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度与子体浓度关系公式为； 其中，Si-nuclear为第i种核素释放的α粒子引起的净径迹密度，单位为  trs·cm-2；ε 为固体核径迹探测器的刻度系数(灵敏系数)，单位为trs·cm  -2·kBq-1·m3·h-1；Ci(t)为t 时间内第i种子体浓度，单位为kBq·m-3·h  -1；t为测量累积时间，单位为h； 步骤S730：测量得到多个子体平衡因子F均值； 步骤S740：将上述多个子体平衡因子以及Po-218的子体浓度、  Po-214的子体浓 度，代入平衡当量氡浓度关系公式中，反推Pb-214的子体浓度，从而获得Pb-214的子体浓 度； 平衡当量氡浓度关系公式表述为： 求解氡子体的约化平衡因子，氡子体的约化平衡因子定义为： FRn＝0.105FPo-218 0.381FPo-214  公式3； 步骤S750：将上述多个子体平衡因子以及Bi-212的子体浓度、  Po-212的子体浓 度，代入平衡当量钍射气浓度关系公式中，反推Pb-212 的子体浓度； 平衡当量钍射气浓度关系公式表述为： 求解钍射气及子体的约化平衡因子定义，钍射气及子体的的约化平衡因子定义 为：FTn＝0.084FBi-212 即公式7； 本发明实施例至少存在如下方面的技术优势： 在上述技术方案中，环境中氡钍射气及其子体达到放射性平衡后，抽入含氡/钍射 气的空气，将氡/钍射气子体阻留在采样头滤膜上，然后子体释放的α粒子入射至CR39固体 核径迹探测元件上形成损伤径迹，氡/钍射气被气泵抽出。另外本方案设计了四个不同厚度 的铝过滤膜，在经过四个不同厚度的铝过滤膜后确保各子体衰减到CR39  后能量均为3- 5MeV，确保CR39响应积准确；在累积测量结束后，取出  CR39固体核径迹探测器，蚀刻后测量 径迹密度，定量分析氡/钍射气及其子体的浓度。上述测量方法具有更高探测效率，可以有 效实现氡  /钍射气及子体分辨，累积或连续采样子体的氡/钍射气测量。 附图说明 图1为本发明研究发现的某一蚀刻条件下随能量变化α粒子在CR39固体核径迹探 测元件上形成的损伤径迹直径变化示意图； 图2为本发明实施例发现的不同厚度的铝过滤膜上接收的α粒子原理示意图； 图3为本发明实施例提供的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测方 法的流程示意图； 8 CN 111551979 A 说　明　书 5/17 页 图4为本发明实施例提供的基于固体核径迹的放射性氡、钍射气子体浓度检测实 施的采样设备结构示意图； 图5为图4中的采样设备爆炸结构示意图。 图6为本发明方法实施的检测方法得到测量结果与从滤膜Tomas三段法得到测量 结果的相关性示意图。 标号：1-采样空间；2-沉积采样滤膜；3-采样扩散腔；4-铝过滤膜；  5-CR39固体核 径迹探测元件。