基于BaFX成像板的氡子体浓度及其粒径分布测量研究

【摘要】[研究目的]环境中氡及其子体是人类所受到天然辐射最主要的来源。随着人们生活水平和对健康的要求不断提高,氡暴露对人体健康影响也成为了公众关注的公共卫生问题。要评价氡暴露对人体健康影响,需估算吸入氡子体所致人体的辐射剂量,而准确的剂量估算,需要环境中氡子体浓度、氡子体未结合态份额及其粒径分布等重要参数。但由于受探测仪器设备的限制,目前的各种测量手段都还难以满足大批量样品同时测量等要求。本研究基于BaFX成像板(IP)具有探测面积大、不同湿度环境下具有高稳定性等优点,旨在建立使用BaFX成像板测量氡子体浓度、未结合态份额及其粒径分布的新方法,为开展大批量样品的同时测量提供新手段。[研究方法]为实现上述主要目的,本论文从以下四个方面开展研究：1)利用现有氡室及气溶胶发生器装置,通过实验研究掌握氡室内氡浓度及气溶胶浓度的控制方法；利用IP探测技术,通过实验研究掌握氡子体采集材料(滤膜和丝网)的捕集特性；2)基于蒙特卡罗方法模拟计算,综合考虑IP几何探测效率和粒子重叠概率,优选出测量时IP和样品间应保持的距离,通过与已刻度的谱仪的平行采样比对实验,获得IP对于氡子体的探测效率；结合径迹计数法建立使用IP测量氡子体浓度的方法,并与常用的测量仪器和方法进行比较；3)通过对丝网参数和气流速度对丝网收集效率影响的理论分析,选择适用于氡子体未结合态份额采样的丝网和采样流速,进一步建立使用IP测量氡子体未结合态份额的方法,并在不同的环境条件下与商用氡子体测量仪进行比对实验；4)通过对不同采样流速条件下不同丝网的收集效率理论计算,优选用于测量未结合态氡子体粒径分布的丝网组合、设计级联采样装置(GSA),在此基础上建立使用IP测量未结合态氡子体粒径分布的方法,并在不同的气溶胶环境下开展实验验证。[研究结果]本研究自行设计的气溶胶发生装置,在停止气溶胶产生后的10-50min内,氡室内气溶胶浓度仍可保持在20000～30000pt·cm-3,可用于开展相关研究工作。滤膜的自吸收修正因子与滤膜孔径呈负相关关系,本研究中所用玻璃纤维滤膜自吸收修正因子为0.986±0.009；实验用的30目、60目、200目、400目丝网的前总活度比分别为0.68±0.10、0.80±0.01、0.90±0.05、0.96±0.03。使用径迹计数法测量时,IP与样品间的最佳距离为0.5mm；IP对RaA和RaC产生的α粒子的探测效率分别为0.226±0.035cts/(Bq-s)和0.345±0.020cts/(Bq-s)。比对实验结果表明,本研究所建立的使用IP测量氡子体浓度方法的测量结果可靠,该方法可探测平衡当量氡浓度(EECRn)的下限约为3.5Bq.m-3。用于采集氡子体未结合态份额的丝网和采样流速分别为400目和3.2L·min-1,所建立的使用IP测量氡子体未结合态份额的方法与商用测量仪的测量结果接近。本研究使用的测量未结合态氡子体粒径分布的GSA装置的丝网组合为30目、60目、200目、400目,采样流速为3L·min-1,建立的使用IP测量未结合态氡子体粒径分布的方法适用于不同的气溶胶环境。[研究结论]基于本研究研发的相应采样装置和测量方法,利用BaFX成像板可开展大气环境中氡子体浓度、氡子体未结合态份额及其粒径分布的测量,其测量结果准确可靠。与传统的测量手段和方法相比,本研究所研发的测量方法具有可同时测量多个样品、探测效率高、环境适用性强等优点。为进一步推广和应用本研究所建立方法,其他类型成像板的探测特性等仍有待于今后的研究。
【作者】张辉；
【导师】卓维海；
【作者基本信息】复旦大学，放射医学，2013，博士
【关键词】氡子体；未结合态份额；粒径分布；成像板；级联丝网组；

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