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AlphaGUARD測(cè)氡儀對(duì) BG2015R測(cè)氡儀標(biāo)定的探索

2023-10-31 17:30黎己余林稚穎鄭辰禾楊鼎鴻程慶斌
地震科學(xué)進(jìn)展 2023年7期
關(guān)鍵詞:標(biāo)定一致性

黎己余 林稚穎 鄭辰禾 楊鼎鴻 程慶斌

摘要氡對(duì)地震前后地層應(yīng)力變化反應(yīng)較為敏感,是示蹤構(gòu)造與地震活動(dòng)的一種有效的化學(xué)元素。氡觀(guān)測(cè)在我國(guó)地震前兆流體觀(guān)測(cè)手段中占很大權(quán)重,但由于近年來(lái)儀器老化及更新?lián)Q代較多,許多臺(tái)站測(cè)氡儀的標(biāo)定工作受到制約,因而影響了氡觀(guān)測(cè)資料的準(zhǔn)確性和可靠性。本文利用高精度的AlphaGUARD測(cè)氡儀,分別采用含有一定濃度的新鮮井水、固定源對(duì)寧德一號(hào)井 BG2015R 測(cè)氡儀進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn),其結(jié)果是新 K 值與舊 K 值相對(duì)誤差分別為2.83%和1.1%,標(biāo)定結(jié)果符合中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)的觀(guān)測(cè)要求;同時(shí)對(duì)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中AlphaGUARD測(cè)氡儀、BG2015R 測(cè)氡儀測(cè)值進(jìn)行了均值、一致性等指標(biāo)計(jì)算分析,給出了對(duì)兩套儀器標(biāo)定時(shí)的取值建議。文中所述的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的流程和方法可以為在網(wǎng)運(yùn)行測(cè)氡儀的標(biāo)定提供一定的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 P2000測(cè)氡儀;標(biāo)定;一致性

中圖分類(lèi)號(hào): P315.62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào):2096-7780(2023)07-0315-08

doi:10.19987/j.dzkxjz.2022-109

Exploration on calibration of BG2015R radon meter by AlphaGUARD radon meter

Li Jiyu,Lin Zhiying,Zheng Chenhe,Yang Dinghong,Cheng Qingbin

(Fujian Earthquake Agency, Fujian Fuzhou 350001, China)

AbstractRadon is sensitive to the change of strata stress before and after the earthquake. It is an effective element fortracingthestructureandseismicactivity,andaccountsforalargeproportioninChinasearthquakeprecursor observation network. In recent years,due to the aging and updating of instruments,the calibration of radon metersat many stations has been restricted,which further affects the accuracy and reliability of radon observation data. In this paper,the high-precision AlphaGUARD radon meter is used to calibrate the BG2015R radon meter inNingde No.1 well by using fresh well water and fixed sources with a certain concentration. The relative errors between the new K value and the old K value are 2.83% and 1.1% respectively,and the calibration results meet the observation requirements of China Earthquake Networks Center;At the same time,the average and consistency of the measured values of AlphaGUARD radon meter and BG2015R radon meter in the calibration experiment are calculated and analyzed,and the value sugges-tions for the calibration of the two sets of instruments are given. The flow and method of the calibration experiment described in this paper can provide a certain technical reference for the calibration of the radon meter operating in the network.

KeywordsP2000 radon meter; calibration; consistency

引言

在地震發(fā)生前后,地層板塊運(yùn)動(dòng)加劇,會(huì)釋放出更多的氣體,其中無(wú)色無(wú)味的氡,已經(jīng)在中外取得許多震例,有前兆異常、同震響應(yīng)以及震后效應(yīng)[1-2]。因此測(cè)量氡濃度的變化是地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的重要工作之一,目前在我國(guó)地震前兆觀(guān)測(cè)網(wǎng)中有氡觀(guān)測(cè)點(diǎn) 300余個(gè),其中人工模擬觀(guān)測(cè)儀器占比為53.9%,數(shù)字化觀(guān)測(cè)儀器占比為46.1%(2020年統(tǒng)計(jì)),數(shù)字化觀(guān)測(cè)中以 SD-3( A)系列測(cè)氡儀為主,在網(wǎng)運(yùn)行的 BG2015系列測(cè)氡儀僅有8套,占總比5%(2020年);在 SD-3( A)系列測(cè)氡儀的不斷老化及停測(cè)現(xiàn)狀下, BG2015系列測(cè)氡儀逐漸被引入到多個(gè)地震臺(tái)站使用。

為確保觀(guān)測(cè)值的真實(shí)可靠,要定期對(duì)觀(guān)測(cè)儀器進(jìn)行檢查和標(biāo)定。地震行業(yè)中應(yīng)用最早的氡氣固定源是加拿大 RN-150型與國(guó)產(chǎn) FD-3024型氡氣固定源,受氡源老化及管控影響,以上兩款氡源在使用上存在不便,后經(jīng)孔令昌教授改造的 RN-FD 型循環(huán)式氡氣固定源被用于測(cè)氡儀日常標(biāo)定[3],但缺點(diǎn)是操作繁瑣,需要在使用期間用計(jì)量傳遞測(cè)氡儀重新標(biāo)定。受諸多條件限制,現(xiàn)有大多臺(tái)站已對(duì)測(cè)氡儀停止了標(biāo)定,從而嚴(yán)重影響觀(guān)測(cè)值的質(zhì)量[4]。AlphaGUARD測(cè)氡儀(以下簡(jiǎn)稱(chēng) P2000測(cè)氡儀)具有國(guó)際認(rèn)可的測(cè)量精度高、誤差小及其可作為傳遞的功能,國(guó)外學(xué)者已開(kāi)展了大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一特性,并利用上述功能開(kāi)展了一些檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)[4-6];國(guó)內(nèi)氡測(cè)量技術(shù)方面的專(zhuān)家通過(guò) P2000測(cè)氡儀對(duì)含一定氡濃度水樣進(jìn)行準(zhǔn)確定值,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)代替氡氣固定源進(jìn)行氡觀(guān)測(cè)儀器標(biāo)定的實(shí)驗(yàn),并取得較好的效果[7];同時(shí)利用 P2000測(cè)氡儀作為標(biāo)定儀器進(jìn)行的標(biāo)定實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氡體積活度(即氡濃度)>1 Bq/L 時(shí),所得到的 K 值相對(duì)于均值的偏差均≤5%,而且相對(duì)于氡氣固定源校準(zhǔn)得到的 K 值相對(duì)誤差均≤5%[8]。起衛(wèi)羅等[9]認(rèn)為氡體積活度大于5 Bq/L,即可進(jìn)行水中溶解氡校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),且氡濃度越大,實(shí)驗(yàn)效果越理想。行業(yè)內(nèi)參與日常地震監(jiān)測(cè)的地震臺(tái)站一線(xiàn)工作人員對(duì) BG2015R、P2000測(cè)氡儀從運(yùn)行、標(biāo)定等角度也開(kāi)展了研究,但均存在各自臺(tái)站的特色[10-12]。儀器運(yùn)行方面的有關(guān)研究文章主要是開(kāi)展儀器比測(cè)的工作,通過(guò)對(duì) BG2015R 與 FD-125測(cè)氡儀閃爍、SD-3A 測(cè)氡儀等串聯(lián)觀(guān)測(cè),發(fā)現(xiàn)測(cè)值曲線(xiàn)變化趨勢(shì)較為同步,存在一定的數(shù)值差異,認(rèn)為是不同儀器間的標(biāo)定差異造成的,但未具體展開(kāi)說(shuō)明;儀器標(biāo)定方面的有關(guān)研究主要是介紹利用 P2000測(cè)氡儀和含一定濃度氡氣的水對(duì) FD-125測(cè)氡儀、DDL-1型氣氡儀校準(zhǔn)的可行性,并未對(duì) BG2015R 測(cè)氡儀標(biāo)定展開(kāi)研究。

寧德一號(hào)井 SD-3A 年度標(biāo)定時(shí)一直采用 GD-L2 小型流通式氡源進(jìn)行標(biāo)定,標(biāo)定結(jié)果均能符合學(xué)科要求。作為新引進(jìn)到臺(tái)站的 BG2015R 測(cè)氡儀,儀器說(shuō)明書(shū)上未提供儀器的標(biāo)定方法。筆者結(jié)合寧德地震臺(tái)高氡濃度水氡觀(guān)測(cè)井及未知氡濃度的 RN-FD 型循環(huán)式氡氣固定源,利用 P2000測(cè)氡儀具有精度高、誤差小和具有傳遞功能等優(yōu)勢(shì),在寧德地震臺(tái)開(kāi)展 P2000測(cè)氡儀對(duì) BG2015R 測(cè)氡儀進(jìn)行標(biāo)定方法的探索。

1 寧德一號(hào)井氡觀(guān)測(cè)系統(tǒng)

寧德一號(hào)井于2004年開(kāi)始數(shù)字化改造,SD-3A 測(cè)氡儀在網(wǎng)運(yùn)行至今,2019年新增 BG2015R 測(cè)氡儀與 SD-3A 測(cè)氡儀串聯(lián)觀(guān)測(cè)(圖1),寧德一號(hào)井供電、防雷等系統(tǒng)穩(wěn)定健全,觀(guān)測(cè)測(cè)項(xiàng)受周邊場(chǎng)地環(huán)境、觀(guān)測(cè)系統(tǒng)及自然環(huán)境(降雨、雷電、氣壓等)等因素干擾較小。

SD-3A 型、BG2015R 型數(shù)字式測(cè)氡儀的核心均是氡探測(cè)器,它由 ZnS(Ag)閃爍室和光電倍增管組成,與模擬測(cè)氡儀 FD-125相類(lèi)似(圖2)。氡進(jìn)入閃爍室后,氡及其子體衰變發(fā)出的α粒子使閃爍室采樣器壁上的“熒光體”—ZnS( Ag)產(chǎn)生微弱的閃光,儀器內(nèi)部的光電倍增管收集到閃光,并把這種光信號(hào)變成電脈沖,經(jīng)過(guò)電子元件把電脈沖放大,最后被處理器記錄下來(lái)。根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)(cpm)與氡濃度(Bq/L)成正比的理論,可以換算出被測(cè)氣(或土壤)中的氡濃度。

2 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

標(biāo)定是在一定條件下開(kāi)展的,其目的是測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)所指示的觀(guān)測(cè)值,或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值,與對(duì)應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的規(guī)定操作。標(biāo)定可在檢驗(yàn)儀器準(zhǔn)度后對(duì)其有關(guān)參數(shù)或部件進(jìn)行矯正、調(diào)整來(lái)消除偏差。本次標(biāo)定實(shí)驗(yàn)是利用 P2000測(cè)氡儀具有精度高、誤差小和傳遞功能等特點(diǎn),在 P2000測(cè)氡儀和 BG2015R 測(cè)氡儀串聯(lián)系統(tǒng)中串聯(lián)上氡源(固定氡源/水中氡),經(jīng)充分循環(huán)后,開(kāi)始記錄儀器讀數(shù),P2000測(cè)氡儀讀數(shù)經(jīng)過(guò)氣溫、氣壓修正后即可用于 K 值的計(jì)算;為確保 BG2015R 測(cè)氡儀日常測(cè)試時(shí)穩(wěn)定工作,標(biāo)定前進(jìn)行了工作高壓枰曲線(xiàn)實(shí)驗(yàn),目的是要確定其工作高壓的范疇,并設(shè)定儀器工作高壓;本臺(tái) BG2015R 測(cè)氡儀通過(guò)高壓枰曲線(xiàn)測(cè)試實(shí)驗(yàn),工作高壓區(qū)間在55—650 V 之間均可(圖3),當(dāng)前設(shè)定在630 V。整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程如圖4所示。

為了能減少標(biāo)定結(jié)果對(duì)后期儀器觀(guān)測(cè)值的影響,標(biāo)定過(guò)程主要在寧德一號(hào)井房進(jìn)行;標(biāo)定時(shí),對(duì) RN-FD 型循環(huán)式氡氣固定源進(jìn)行氡源采集時(shí)在寧德地震臺(tái)測(cè)氡室進(jìn)行,確保 P2000測(cè)氡儀、BG2015R 測(cè)氡儀標(biāo)定時(shí)觀(guān)測(cè)環(huán)境(溫度、濕度、氣壓等)相對(duì)穩(wěn)定。標(biāo)定分別采用了觀(guān)測(cè)井中的新鮮水和固定源作為標(biāo)定源。

2.1 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施

為了能排除實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性,同時(shí)證明實(shí)驗(yàn)具有可重復(fù)性,每組實(shí)驗(yàn)共做3次,每組實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)施過(guò)程介紹如下。

實(shí)驗(yàn)1

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證 P2000測(cè)氡儀、含有氡濃度的水結(jié)合可用于測(cè)氡儀標(biāo)定。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):寧德地震臺(tái)寧德一號(hào)井房。

實(shí)驗(yàn)材料:BG2015R 測(cè)氡儀(1號(hào)閃爍室),P2000測(cè)氡儀,AquaKIT鼓氣瓶250 mL(含配套硅膠管),寧德一號(hào)井新鮮井水,純凈水,4只止血鉗,硅膠管,泡沫水等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:將閃爍室內(nèi)氣體排出,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閃爍本底測(cè)值,記錄穩(wěn)定的本底值,BG2015R 測(cè)氡儀本底值 N0(1)(上標(biāo)表示實(shí)驗(yàn)序號(hào),下標(biāo)表示該實(shí)驗(yàn)中讀數(shù)的序號(hào),如 N1(3)2中,3表示第3組實(shí)驗(yàn),12表示第12個(gè)讀數(shù),下同)(≤4 cpm),P2000測(cè)氡儀本底值 C0(1);將 P2000、BG2015R 測(cè)氡儀采樣間隔設(shè)置為10 min,將AquaKIT鼓氣瓶、BG2015 R 測(cè)氡儀閃爍室、 P2000測(cè)氡儀、抽氣泵通過(guò)硅膠管串聯(lián)成閉合的循環(huán)系統(tǒng),并用泡沫水檢查氣密性,鼓氣瓶中加入250 mL 新鮮的井水(圖5a);將抽氣泵流速設(shè)定為1 L/min,打開(kāi)抽氣泵,進(jìn)行循環(huán)鼓泡15 min;鼓泡結(jié)束后,關(guān)閉氣泵,用止血鉗分別將 BG2015R、P200010 min 后開(kāi)始測(cè)試讀數(shù),BG2015R 測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值記錄為 N1(1),N2(1),······ , N2(1)4,P2000測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值記錄為C1(1),C2(1),······ ,C2(1)4,每套儀器各記錄24個(gè)測(cè)值(4小時(shí))。觀(guān)測(cè)結(jié)束后,將AquaKIT鼓氣瓶中的水倒出,將閃爍室本底進(jìn)行排空,并記錄本底值。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)2次,其中不同的是,后2次實(shí)驗(yàn)中AquaKIT鼓氣瓶(250 mL)分別加入寧德一號(hào)井新鮮井水150 mL、純凈水100 mL 和寧德一號(hào)井新鮮井水100 mL、純凈水150 mL,不同量的寧德一號(hào)井新鮮井水是為了使每次測(cè)試的氡濃度有所不一樣,確保測(cè)試結(jié)果具有一定普適性。第1組3次實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)值詳見(jiàn)圖6(實(shí)驗(yàn) 1-1、實(shí)驗(yàn)1-2、實(shí)驗(yàn)1-3)。

實(shí)驗(yàn)2

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證 P2000測(cè)氡儀、固定源結(jié)合可用于測(cè)氡儀標(biāo)定。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):寧德地震臺(tái)寧德一號(hào)井房、寧德地震臺(tái)測(cè)氡室。

實(shí)驗(yàn)材料:BG2015 R 測(cè)氡儀(1號(hào)閃爍室), P2000測(cè)氡儀,RN-FD 型循環(huán)式氡氣固定源,4只止血鉗,硅膠管等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:將閃爍室內(nèi)氣體排出,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閃爍室本底測(cè)值,記錄穩(wěn)定的本底值,BG2015R 測(cè)氡儀本底值為 N0(2),P2000測(cè)氡儀本底值為 C0(2);將 P2000、BG2015R 測(cè)氡儀采樣間隔設(shè)置為10 min,將 RN - FD 型循環(huán)式氡氣固定源、BG2015R 測(cè)氡儀閃爍室、 P2000測(cè)氡儀、抽氣泵通過(guò)硅膠管串聯(lián)成閉合的循環(huán)系統(tǒng)(圖5b);將抽氣泵流速設(shè)定為1 L/min,打開(kāi)抽氣泵,進(jìn)行循環(huán)15 min;循環(huán)鼓氣結(jié)束后,關(guān)閉氣泵,用止血鉗分別將 BG2015R、P2000測(cè)氡儀閃爍室進(jìn)、出氣兩端硅膠管夾住,并靜置10 min 后開(kāi)始測(cè)試讀數(shù),BG2015 R 測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值記錄為 N 12、N2(2),······ ,N224,P2000測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值記錄為 C1(2)、C2(2),······ ,C2(2)4,每套儀器共記錄24個(gè)測(cè)值(4小時(shí)),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)2次。第2組3次實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)值詳見(jiàn)圖6(實(shí)驗(yàn)2-1、實(shí)驗(yàn)2-2、實(shí)驗(yàn)2-3)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從 P2000測(cè)氡儀測(cè)試的結(jié)果分析,每次實(shí)驗(yàn)測(cè)試的24個(gè)中,前4個(gè)觀(guān)測(cè)值間變化幅度相對(duì)較大且呈上升的趨勢(shì),在第5—20個(gè)數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定,波動(dòng)較小;在取第7—12中的6個(gè)數(shù)據(jù)與第5—20個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行均值、誤差、一致性等指標(biāo)分析;計(jì)算結(jié)果顯示:通過(guò)計(jì)算兩組數(shù)據(jù)的均值一致性,計(jì)算結(jié)果顯示最大為1.10%,符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致性計(jì)算結(jié)果小于10%;第7—12個(gè)數(shù)據(jù)在均值、誤差方面,具有明顯的優(yōu)勢(shì)(表1)。綜上所述,認(rèn)為 P2000測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值擇取第7—12個(gè)測(cè)值的平均值作為最后觀(guān)測(cè)值進(jìn)行標(biāo)定結(jié)果計(jì)算較為科學(xué);這也進(jìn)一步說(shuō)明了 P2000測(cè)氡儀測(cè)值在70—120 min 內(nèi)觀(guān)測(cè)值較為精確。P2000測(cè)氡儀讀數(shù)經(jīng)過(guò)溫度、氣壓校正后即可得出實(shí)際氡濃度值(氡值、溫度、氣壓值輸入水氡計(jì)算軟件進(jìn)行修正)。

從 BG2015R 測(cè)氡儀實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果分析,每次實(shí)驗(yàn)測(cè)試的24個(gè)測(cè)值曲線(xiàn)顯示,測(cè)值在觀(guān)測(cè)前期具有較為明顯的上升趨勢(shì),特別是前6個(gè)讀數(shù)變化顯著,從第7個(gè)測(cè)值起,數(shù)據(jù)變化較為緩慢,在第19—24個(gè)測(cè)值相對(duì)穩(wěn)定,波動(dòng)較??;通過(guò)計(jì)算第7—12個(gè)讀數(shù)與第19—24個(gè)測(cè)值進(jìn)行均值、偏差、一致性等指標(biāo)計(jì)算分析(表2)。結(jié)果顯示一致性最大值為5.46%,符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致性計(jì)算結(jié)果小于10%,一致性結(jié)算結(jié)果小于3.00%有4組;第19—24個(gè)測(cè)值在偏差上存在明顯優(yōu)勢(shì)。綜上所述,BG2015R 測(cè)氡儀測(cè)試結(jié)果選用第19—24個(gè)測(cè)值的均值作為用于標(biāo)定結(jié)果的計(jì)算較科學(xué)。

3 標(biāo)定結(jié)果的計(jì)算

3.1 計(jì)算方法

標(biāo)定結(jié)果的計(jì)算主要是 K 值計(jì)算,計(jì)算公式為K = N=CRn,N 為凈計(jì)數(shù)率N =∑n(m)Ni =(m-n+1)- N0,CRn =∑j(h)Ci =(h-j+1)- C0,K 即單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)(脈沖計(jì)數(shù)率/cpm)與氡濃度(Bq/L)的比值;m,n,h, j 的取值,按照2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì) BG2015R、P2000測(cè)氡儀24個(gè)10 min 中讀數(shù)進(jìn)行分析,認(rèn)為 BG2015R 測(cè)值選擇第19—24個(gè)測(cè)值參與標(biāo)定結(jié)果的計(jì)算,即 m=24,n=19,P2000測(cè)值選擇第7—12個(gè)測(cè)值參與標(biāo)定結(jié)果的計(jì)算,即 h=12,j=7。

3.2 計(jì)算結(jié)果

通過(guò)計(jì)算每組實(shí)驗(yàn)可得出3個(gè) K 值,并將3個(gè) K 值取平均值作為新 K 值,在同組實(shí)驗(yàn)中可計(jì)算每個(gè) K 值與平均值之間相對(duì)偏差,2組實(shí)驗(yàn)中相對(duì)偏差絕對(duì)值最大的分別為6.45%和0.97%;同時(shí)對(duì)每組實(shí)驗(yàn)確定的新 K 值與舊 K 值進(jìn)行偏差計(jì)算,實(shí)驗(yàn)1新—舊 K 值偏差絕對(duì)值最大為19.1%,實(shí)驗(yàn)2新—舊 K 值偏差絕對(duì)值為1.1%,可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)2標(biāo)定結(jié)果符合要求。

為能更好驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)2方法的可行性,筆者按照實(shí)驗(yàn)2的方法,將1號(hào)閃爍室更換為2號(hào)閃爍室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)3。

實(shí)驗(yàn)3

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證實(shí)驗(yàn)2方法具有可重復(fù)性。

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn):寧德地震臺(tái)寧德一號(hào)井房、寧德地震臺(tái)測(cè)氡室。

實(shí)驗(yàn)材料:BG2015 R 測(cè)氡儀(2號(hào)閃爍室), P2000測(cè)氡儀,RN-FD 型循環(huán)式氡氣固定源,4只止血鉗,硅膠管等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程:實(shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)2操作一樣,只是將 BG2015R 測(cè)氡儀1號(hào)閃爍室更換為2號(hào)閃爍室,其他情況未有變化,重復(fù)實(shí)驗(yàn)2過(guò)程3次,并按照實(shí)驗(yàn)2的方法計(jì)算了 K值及相對(duì)誤差,結(jié)果如表3所示,符合學(xué)科要求。

從實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2(閃爍室1)數(shù)據(jù)分析,利用寧德一號(hào)井新鮮水作為氡源進(jìn)行儀器標(biāo)定時(shí),新—舊 K 值相對(duì)誤差較大,不符合學(xué)科要求,初步認(rèn)為可能原因有:①管路連接的氣密性不足,導(dǎo)致氡氣逸出,從而觀(guān)測(cè)值存在偏差;②水作為氡源(鼓泡脫氣)與氡氣固定源濕度存在差別導(dǎo)致的;P2000測(cè)氡儀對(duì)測(cè)值有濕度校正的功能,BG2015R 測(cè)氡儀在濕度≤90 rH%時(shí),儀器重復(fù)性≤10%,對(duì)觀(guān)測(cè)值無(wú)濕度校正,致使在較高濕度環(huán)境工作下測(cè)值存在較大偏差,從而水作為氡源進(jìn)行標(biāo)定,存在標(biāo)定結(jié)果誤差較大的現(xiàn)象;③水作為氡源在氣體循環(huán)過(guò)程中,鼓氣瓶中水體會(huì)影響氣體循環(huán)均勻性,導(dǎo)致標(biāo)定結(jié)果偏差較大。為更好說(shuō)明實(shí)驗(yàn)1所受影響因素,筆者利用泡沫水對(duì)管路,特別是接頭處進(jìn)行了排查,未發(fā)現(xiàn)漏氣問(wèn)題;為了能更好地說(shuō)明問(wèn)題,采用4號(hào)閃爍室(已知—值為0.0766 cpm · m3· Bq ?1),開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)4、實(shí)驗(yàn)5。

實(shí)驗(yàn)4是在閉環(huán)循環(huán)系統(tǒng)中加入干燥管進(jìn)行標(biāo)定,其目的是說(shuō)明濕度是否為影響標(biāo)定結(jié)果的一個(gè)主要因素,連接如圖7所示,觀(guān)測(cè)值如圖8所示。

實(shí)驗(yàn)5按實(shí)驗(yàn)1方法連接,并進(jìn)行循環(huán)10 min 后,移除鼓氣瓶,繼續(xù)循環(huán)5 min,使得氣體充分均勻,其目的是驗(yàn)證鼓泡瓶的水體是否影響循環(huán)氣體均勻分布,觀(guān)測(cè)值如圖8所示,并按上述方法取數(shù)計(jì)算 K 值和相對(duì)誤差(表2)。

從實(shí)驗(yàn)4、實(shí)驗(yàn)5結(jié)果分析,實(shí)驗(yàn)4標(biāo)定結(jié)果新—舊 K 值的相對(duì)誤差為?17.10%,超出5%,不符合要求;實(shí)驗(yàn)5標(biāo)定結(jié)果新—舊 K 值的相對(duì)誤差為2.83%,且同組內(nèi)的 K 值相對(duì)誤差均小于5%,符合規(guī)范要求;綜上所述,認(rèn)為濕度不是造成標(biāo)定結(jié)果誤差的主要原因,鼓氣瓶中水體的干擾是影響標(biāo)定結(jié)果主要因素,通過(guò)移除鼓氣瓶,繼續(xù)循環(huán),可使得氣體分布均勻,再進(jìn)行標(biāo)定讀數(shù),結(jié)果符合規(guī)范要求。

同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)5的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析,利用新鮮的井水作為氡源進(jìn)行標(biāo)定時(shí),通過(guò)鼓泡方式,將溶解在AquaKIT鼓氣瓶水中的溶解氡稀釋出來(lái);在實(shí)驗(yàn)中AquaKIT鼓氣瓶水體作為氡源的來(lái)源,同時(shí)也是溶解氡的載體之一,在循環(huán)過(guò)程中循環(huán)氣體在AquaKIT鼓氣瓶中有溶解也有逸出,但是兩者的量不是完全對(duì)等的,因此氣體的一進(jìn)一出會(huì)改變循環(huán)時(shí)循環(huán)系統(tǒng)中逸出氡的濃度,在循環(huán)一定程度時(shí),移出AquaKIT鼓氣瓶,此時(shí)的循環(huán)系統(tǒng)中氡的含量是固定的,在經(jīng)過(guò)充分的循環(huán),氡濃度可均勻地分布在各個(gè)管路及閃爍室內(nèi),此時(shí)兩套儀器的觀(guān)測(cè)量是相對(duì)統(tǒng)一的。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)開(kāi)展標(biāo)定實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析認(rèn)為利用AlphaGUARD測(cè)氡儀對(duì) BG2015R 測(cè)氡儀進(jìn)行標(biāo)定是可行的。AlphaGUARD測(cè)氡儀對(duì) BG2015R 測(cè)氡儀可結(jié)合固定源或者含一定濃度的地下水均可進(jìn)行標(biāo)定。在操作過(guò)程中要確保氣路氣密性較好,氣體循環(huán)不夠均勻會(huì)影響標(biāo)定結(jié)果。P2000測(cè)氡儀進(jìn)行其他測(cè)氡儀的標(biāo)定,特別是結(jié)合一定氡濃度的水進(jìn)行標(biāo)定,并能取得較好的效果,這將給測(cè)氡儀的標(biāo)定提供便利。

經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)證明,P2000測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值可選取在氣體循環(huán)均勻后,靜置1h 開(kāi)始測(cè)試,測(cè)試60 min 的觀(guān)測(cè)值的平均數(shù);BG2015R 測(cè)氡儀觀(guān)測(cè)值則是選擇氣體循環(huán)均勻后,靜置3h 開(kāi)始60 min 的觀(guān)測(cè)值的平均數(shù),用于標(biāo)定結(jié)果的計(jì)算。

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