張光順,起衛(wèi)羅李朝明,李艷池,龍艷,應驍睿

(1．云南省地震局，云南 昆明 650224；2．云南省地震局滇西地震預報實驗場，云南 大理 671000；3．云南省地震局洱源地震臺，云南 洱源 671200；4．云南省普洱市地震局，云南 普洱 665000)

SD-3系列測氡儀檢查源在FD-125測氡儀坪曲線測試工作中的實驗研究

張光順1,起衛(wèi)羅1李朝明2,李艷池3,龍艷4,應驍睿1

(1．云南省地震局，云南 昆明 650224；2．云南省地震局滇西地震預報實驗場，云南 大理 671000；3．云南省地震局洱源地震臺，云南 洱源 671200；4．云南省普洱市地震局，云南 普洱 665000)

在FD-125測氡儀檢查工作中，需使用α檢查源或固體氡氣源測試高壓-坪曲線來確定及檢查最佳工作高壓。由于廠家提供α檢查源測試高壓-計數率坪曲線坪區(qū)不明顯、氡源故障，造成在FD-125測氡儀檢查工作中難以對工作高壓進行檢查的問題?？紤]到SD-3系列測氡儀其工作原理與FD-125測氡儀基本一致，SD-3系列測氡儀故障后所配置α檢查源仍然可用，因此，將SD-3測氡儀檢查源用于FD-125測氡儀的檢查工作，經測試效果較好。

SD-3；FD-125；測氡儀；檢查源；坪曲線

地下流體觀測是地震監(jiān)測預報中的一項重要手段[1]，20世紀50年代，地下水中和土壤氣中氡濃度的測定在地震監(jiān)測預報應用中逐步推廣[2]，在中國地震監(jiān)測臺網中，氡觀測是開展得最為廣泛的前兆測項之一，連續(xù)觀測地下水中氡含量的變化，有可能是地震孕育與發(fā)生所引起的[3]。當前，中國大陸地震系統(tǒng)水氡觀測普遍使用70年代生產的FD-105K靜電計(已經停產)和FD-125型氡釷分析器，FD-125測氡儀作為水氡觀測的主流儀器，在地震監(jiān)測臺網發(fā)揮了不可替代的作用[3]。FD-125測氡儀由氡釷分析器及定標器組成，在儀器安裝及檢查工作中，需要繪出本底計數率曲線(用一個閃爍室做計數源)和工作高壓計數率(固體α檢查源為計數源)曲線，根據兩條曲線圖，確定最佳工作高壓值。如無固體α檢查源，可用閃爍室吸入氡氣源代替，須等待180 min氡射氣平衡后才能確定[4]。近年來生產的FD-125測氡儀器，廠家提供檢查源為239Pu粘貼在閃爍室內部，可能由于配置活度小使得計數率偏低，且坪區(qū)不明顯，在測試數據中難以尋找到正確坪區(qū)。儀器中氡氣固體源大多是20世紀90年代購置的，現已出現嚴重老化或裝置故障，部分裝置已報廢。由于高活度氡氣固體源購買審批手續(xù)復雜，一旦購買后不但要長期接受放射性監(jiān)管，而且由于國家對于放射性物質運輸管理制度嚴格，給氡源的定期質檢帶來了極大的困難。GD—L2小型流通式氡源由于氡氣平衡倉體積小、影響因素較多，RN—FD型循環(huán)式氡氣固體源在使用期間需要用計量傳遞測氡儀重新刻度，但未廣泛推廣。進口AlphaGUARD P2000F測氡儀利用水中溶解氡進行了氡觀測儀器校準實驗，認為水中溶解氡校準方法可行，可以代替目前氡氣固體源校準[5]。

由于廠家提供α檢查源測試高壓-計數率坪曲線坪區(qū)不明顯和氡源故障，造成在FD-125測氡儀檢查工作中將難以對工作高壓進行確定。SD-3系列測氡儀出廠時每套儀器均配置一個檢查源，用于日常檢查標定工作，坪區(qū)較寬且穩(wěn)定，但隨著儀器生產廠家關閉，該系列儀器故障后難以修復?？紤]FD-125測氡儀及SD-3測氡儀的基本工作原理相同，為便于有效開展FD-125測氡儀檢查工作，而開展SD-3測氡儀檢查源用于FD-125測氡儀的檢查工作實驗。

1 閃爍法測氡儀基本工作原理

SD-3系列測氡儀及FD-125測氡儀均采用閃爍法來測試樣品氡氣的含量。閃爍室是氡氣測量儀器的傳感換能裝置，ZnS(Ag)閃爍體是一種多晶白色粉末，顆粒度為幾十微米，對探測a粒子效率很高，發(fā)光衰減時間短，ZnS(Ag)發(fā)射光譜最強波長為 4 500 nm[6]。當氡氣進入閃爍室后，氡衰變過程中產生的α粒子轟擊閃爍室內ZnS(Ag)晶體，引起ZnS(Ag)原子激發(fā)而放出光子，此光子被光電倍增管接收后，在其光電陰極上產生電子，完成光電轉換。電子受電場作用聚焦到光電倍增管的陰極上，激發(fā)出二次電子，最后二次電子被加速放大成電子流，在光電倍增管的負載電阻上形成脈沖電流后輸出脈沖電壓[7]。根據閃爍室內α粒子的數目與氡氣的濃度成正比，即與閃光的頻率成正比，記錄光電倍增管輸出的脈沖頻率也就可知閃爍室內的氡濃度。

2 FD-125水氡儀新配檢查源測試分析及存在問題

在對FD-125測氡儀進行高壓-計數率坪曲線檢查工作中，使用廠家新配置檢查源(十字隔板)和改動檢查源(一片隔板)測定在不同工作高壓下的計數率，分別測試兩次，后取平均值，繪出工作高壓-坪曲線見圖1a，通過用臺站原有示值為 24 000脈沖/min的α檢查源(蘭州信達研究所生產)對同一套儀器進行不同工作高壓下的計數率測定，繪出工作高壓-坪曲線見圖1b。

圖1 工作高壓-坪曲線測試數據

圖2 幾種型號測氡儀檢查源結構實物圖

從測試數據分析，用新配的十字隔板α檢查源檢查，誤差小于等于±5%的沒有坪區(qū)，誤差在±10%內的坪區(qū)120 V(實線框)，用一片隔板239Pu標準固體α檢查源檢查，誤差小于等于±5%的坪區(qū)也沒有，誤差在±10%內的坪區(qū)也只有120 V(虛線框)，且斜率較大。而用臺站原有值為 24 000脈沖/min的固體α檢查源檢查，誤差小于等于±5%的坪區(qū)范圍有210 V(實線框)，誤差小于等于±10%的坪區(qū)范圍有290 V(虛線框)，且斜率較小。說明FD-125水氡儀中氡釷分析儀及定標器工作正常，新配α檢查源測試坪曲線結果不穩(wěn)定，坪區(qū)窄、誤差大，坪區(qū)特點表現不顯著。源的強度不變，減少一片隔板就減少了α粒子轟擊ZnS(Ag)粉的面積，從而降低了脈沖測值，坪區(qū)仍然不穩(wěn)定。因此，FD-125水氡儀新配檢查源在開展日常檢查工作存在難以確定工作高壓的問題。

3 幾種型號測氡儀配置檢查源情況

SD-3A自動測氡儀檢查源選用片狀239Pu源[6]，內部結構如圖2a所示。SD-3B水氡儀與SD-3A自動測氡儀均為北京陸洋科技開發(fā)有限公司生產，與SD-3A的基本工作原理一致，α檢查源結構基本一致，實物如圖2b所示。SD-3A自動測氡儀和SD-3B水氡儀檢查源內部結構參見圖2c，可見其結構一致，均采用片狀239Pu源緊貼(間距約3 mm)在內側噴有ZnS(Ag)粉的有機玻璃面上，有機玻璃面另一面未噴ZnS(Ag)粉，使α粒子轟擊內側ZnS(Ag)粉產生的微弱亮光，能夠透過有機玻璃面，光電倍增管接受其微弱亮光進行計數。從FD-125水氡儀配置239Pu源說明書查詢，239Pu源半衰期為 2.413 1×105年，輻射形式為 5.155 4 MeV的α能量射線，托片材料為厚度1.0 mm、直徑35 mm不銹鋼上涂有直徑為25 mm的放射性Pu，編號為Pu794，源強度為1.01×105表面粒子數/(2π分)，參考源強度測量誤差為±5%，實物參見圖2d。該檢查源將239Pu源粘貼在閃爍室內部隔板上，閃爍室直徑為100 mm，239Pu源粘貼在中間位置，即239Pu源放射出的α粒子在閃爍室內部經一定距離的傳輸后轟擊ZnS(Ag)粉產生微弱亮光，經閃爍室底部有機玻璃面透射至光電倍增光進行計數，有效使用閃爍室25%的空間。

4 檢查源改進實驗研究

新配檢查源高壓-計數率坪曲線坪區(qū)不明顯、氡源故障等會造成FD-125測氡儀檢查工作中將難以對工作高壓進行確定的問題。由于SD-3系列測氡儀與FD-125測氡儀基本工作原理一致，所配置檢查源均為239Pu源，SD-3系列測氡儀測試高壓-計數率坪曲線則較為便捷，且坪區(qū)在400 V左右，為此，筆者嘗試從以下兩個方面進行實驗。

4.1 SD-3B水氡儀檢查源用于FD-125測氡儀的改進實驗

將SD-3B水氡儀檢查源放置于FD-125測氡儀光電倍增管上方，可直接進行高壓-計數率坪曲線測試，須注意的是，在放置檢查源時要注意避光處理，如關機情況下放置，并使用絨布遮光防護等。檢查源實物放置情況及測試高壓-計數率曲線參見圖3。我們測試儀器氡釷分析儀編號為073，定標器型號為BHC-336，定標器編號為2013005。從圖3b中可得出，誤差小于等于±5%的坪區(qū)范圍有250 V(675～925 V)，且坪區(qū)平穩(wěn)，完全滿足坪區(qū)200 V的要求，本項改進實驗效果較好。

圖3 SD-3B水氡儀檢查源用于FD-125水氡儀放置位置及測試數據

4.2 SD-3A氣氡儀檢查源用于FD-125測氡儀的改進實驗

將故障的SD-3A型氣氡儀測氡裝置內閃爍室拆卸，為確保輻射安全，過程中佩戴橡膠手套。取出檢查源金屬支架，截取檢查源所處金屬圓盤，見圖4a所示，將檢查源金屬圓盤放置于FD-125測氡儀閃爍室內，有機玻璃面朝下，見圖4b，使用泡沫固定后螺絲旋緊，將裝有檢查源的閃爍室直接放置于光電倍增管上方進行高壓-計數率坪曲線測試，見圖圖4c。測試儀器氡釷分析儀編號068，定標器型號BHC-336，定標器編號2013009。從圖4c中可得出，誤差小于等于±5%的坪區(qū)范圍有180 V，誤差小于等于±10%的坪區(qū)范圍也為180 V，且坪區(qū)穩(wěn)定，基本滿足坪區(qū)200 V的要求，說明本次改進實驗效果良好。

圖4 SD-3A氣氡儀檢查源改進后用于FD-125測氡儀及測試數據

5 結論及討論

將SD-3B水氡儀、SD-3A氣氡儀配置的檢查源用于FD-125測氡儀開展檢查工作的方法是行之有效的，已在云南多個觀測站測試使用。本方法解決FD-125測氡儀在使用新配置檢查源進行檢查工作中出現的坪區(qū)特點表現不顯著，及氡源故障后難以確定工作高壓的問題，為其它閃爍法測氡儀開展檢查調試工作提供借鑒。FD-125測氡儀廠家配置的檢查源可能由于劑量小、239Pu源放射的α粒子未能有效轟擊ZnS(Ag)晶體等，導致高壓-計數率坪曲線檢查工作中坪區(qū)特點表現不顯著。需在對239Pu源放射出的α粒子數量、能量、有效射程等熟練掌握后，再開展進一步試驗研究。

致謝：本文得到了滇西地震預報試驗場、洱源地震臺及普洱市地震局等技術人員的支持，在此表示感謝！

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[3] 姚玉霞,任宏微,郭麗爽,王康,苗在鵬,葉媛媛,馬榮榮.AlphaGUARD與FD-125測氡儀的對比觀測研究[J].震災防御技術,2016,11(3):642-646.

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[5] 任宏微,姚玉霞,黃仁桂,陳蘭慶,王桂清.地震監(jiān)測氡觀測儀器校準新方法研究[J].地震.2016,36(3):46-54.

[6] 張平,劉北順,邢玉安,師會,武建華.SD-3A型自動測氡儀[J].華北地震科學,2000,18(2):76-80.

[7] 李志鵬,趙冬.SD-3A型自動測氡儀故障檢修[J].四川地震,2012(3):31-31.

Usingtheα-check-sourceofSD-3EmanometertofindtheTesting-plateau-curveofFD-125Emanometer

ZHANG Guangshun1, QI Weiluo1, LI Chaoming2, LI Yanchi3, LONG Yan4, YING Xiaorui1

(1．Yunnan Earthquake Agency, Yunnan Kunming 650224;2．The Earthquake Prediction Test Site in Western Yunnan, Yunnan Dali 671000;3．Eryuan Seismic Station, Yunnan Eryuan 671200; 4 Puer Earthquake Office, Yunnan Puer 665000，China)

We often check and determine the best working high-voltage by using the testing-plateau-curve, which needs the ɑ-check-source or solid radon gas. In order to check the FD-125 emanometer, we often meet some problems. For example, the plateau-curve of manufacture is not very clear, and the radon source is out of work, and so on. These problems bring about difficulty of determining best working high-voltage. Considering the same principle of measurement between the FD-125 and SD-3, we try to use the ɑ-check-source of SD-3 to check the FD-125, when it was scraped. After the test analyzing, using the old ɑ-check-source of SD-3 to check the FD-125 has got a good result.

SD-3; FD-125; radon detector; check source; testing-plateau-curve

2017-09-20

張光順(1978-)，男，漢族，云南省大理市人，工程師，主要從事前兆流體測項儀器設備安裝運維、資料分析等；Email: 395179485@qq.com.

P332.7

B

1001-8115(2017)04-0039-04

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.04.010