能谱仪氡测量的计数与浓度的自动计算

田 壮 赵月娇（中国建筑材料检验认证中心有限公司，北京100024）

1 前言

自然界中氡的天然放射性同位素有222Rn、220Rn和219Rn，分别来源于铀系、钍系和锕系3种主要天然放射性衰变系列。铀系和钍系都在自然界中广泛存在，由它们衰变出来的222Rn和220Rn的半衰期分别为3.83d和55.6s。而锕系（235U）在自然界中含量很少，仅占238U含量的0.72%，而且由它衰变的219Rn的半衰期更短，只有3.96s，在产生的瞬间衰变掉了。所以在空气中几乎显不出来它的存在。因此222Rn是低层大气中天然放射性气体的主要组分。在人们接受的来自天然辐射的剂量中大约占50%是氡及其短寿命衰变子体的贡献。所以222Rn及其子体的生物学危害已引起人们越来越广泛的重视。目前许多国家都在竞相开展这方面的调查测量和研究工作。

氡是气体，而其衰变子体却是固体。氡子体既有α辐射，也有β和γ辐射，因此氡子体是α、β、γ的混合辐射。在标准状况下氡的密度为9.96kg/m3，是空气的7.7倍。它能溶解于水和许多液体中，还能溶解于血液和脂肪中，而在人体内组织中的溶解度却很低，一旦脱离含氡气体环境，很快经肺排出。当人们进入含有较高浓度氡的环境时，30～40分钟吸入与呼出的氡达到平衡，当离开此环境1小时后，90%的氡被排出。

氡子体却不同，它们是钋、铅、铋等金属粒子。222Rn经α衰变以后，顺序生成的产物是218Po（RaA），214Pb（RaB），214Bi（RaC）和214Po（RaC），它们的半衰期都很短，最后的产物是210Po，半衰期较长，为22.3年。所以一般主要考虑222Rn和218Po，214Pb，214Bi和214Po对人体的影响。当吸入氡的短寿命子体后不断沉积在呼吸道表面，在局部区域内不断积累。因此吸入含氡气体对呼吸道造成辐射危害，氡及其子体对人类的辐射危害主要是肺癌，其潜伏期可长达15～40年。

室内空气中的氡主要来源是建筑物下的地层、建筑材料、水源和燃料（煤、液化气等），其浓度不仅取决于这些材料的含镭量、物理性质、环境条件和时间因素，还取决于室内的通风条件。由于建材所致的人类剂量可以与X射线诊断所致的剂量相比较，而建材中释放的氡所引起的内照射剂量较之建材的γ外照射是主要的。因此进行建筑物室内氡及其子体浓度的调查测量和研究，对进行辐射防护研究是十分必要的。

2004年9月北京市建设委员会依据国家标准《民用建筑工程室内环境污染物控制规范》GB50325-2001，结合北京市的实际情况，发布了北京市工程建设标准《民用建筑工程室内环境污染物控制规程》DBJ01-91-2004，对室内空气中的氡浓度测定进行了完善和补充，其中附录F规定用活性炭盒法测定。标准中规定γ谱仪为NaI（T1）或半导体探头配多道脉冲分析器，将活性炭盒在γ谱仪上计数，只能测出氡子体特征γ射线峰（或峰群）面积，不能直接转化为环境中的氡浓度。

2 计算公式

环境中的氡浓度按下面公式计算：

式中：CRn—氡浓度，Bq/m3；

α—采样1h的响应系数，Bq/m3/计数/min；

nr—特征峰（峰群）对应的净计数率，计数/min；

t1—采样时间，h；

b—累积指数，为0.49；

λRn—氡衰变常数，7.55×10-3/h；

t2—采样时间中点至测量开始时刻之间的时间间隔，h；

以上公式繁冗，计算因子众多，而且很多计算因子也不是直接可以得到，如果人为计算极易发生错误，而且效率很低。

2.1 采样1h的响应系数α的Excel计算法

新建Excel空白工作簿，在表单sheet1中设计表格如图1，为了便于区分将sheet1重命名为“氡室标样计算”。

图1 氡室标样计算表格

如图1所示，将A1~AB1单元格填写完成。

（1）从氡室刻度回来的活性炭盒进行测量，将表单“氡室标样计算”中A2-U2列中的数据填写完成，A2由刻度单位提供的证书上查的，B2-U2数据由实验原始记录提供。

（2）在V2单元格中，输入“=(O2-I2)*24+(Q2-K2)+(S2-M2)/60+U2/2”用来计算t2—采样时间中点至测量开始时刻之间的时间间隔。

（3）在W2~X2单元格内填写峰面积，数据由解谱软件得出（本次实验使用的是低本底高纯锗γ谱仪，DSA-1000多道分析器，氡的两个特征峰在295 kev和352kev能量位置上）。

（4）Y2单元格数据为与送去刻度的炭盒同一批，没有被刻度的空白炭盒，在γ谱仪上的峰面积。

（5）Z2单元格为净面积，

输入“=W2+X2-Y2”，得出结果。

（6）AA2单元格为采样1h响应系数α，输入“=A$2*72^0.49*EXP(-0.00755*V2)/Z2*10”，得出响应系数α。

（7）AB2单元格，输入函数“=AVERAGE(AA2：AA5)”求得将所有刻度炭盒的平均采样1h响应系数α。

2.2 环境氡浓度的Excel计算法

（1）新建Excel空白工作簿，在表单sheet2中设计表格如图2，为了便于区分将sheet1重命名为“环境氡浓度计算”。

图2 环境氡浓度计算表格

B~S列内所需填写的数据，可由原始记录提供。

（1）U列采样时间—t2，在单元格内输入“=(I2-C2)*24+(K2-E2)+(M2-G2)/60”，得出计算结果。

（2）V~Z列内容，基本与“采样1h的响应系数α的Excel计算法”相同。

（3）AA列环境中的氡浓度，输入“=氡室标样计算!AB$2*Z2/10/(U2^0.49*EXP(-0.00755*V2))”，将氡室标样计算表单中的采样1h的响应系数α引用过来，进行计算，得出环境中的氡浓度含量。

3 结论

用本方法编制的Excel 表可以完成能谱仪氡测量的计数与浓度的自动计算, 并自动修约得出测量结果。在实际工作中，此方法可以减少工作量，简化工作步骤，提高工作效率，并减少出错率。

[1]中国建筑材料检验认证中心，《装饰装修材料中有害物质检测技术》[M].北京.中国计量出版社，2008

[2] DBJ01-91-2004《民用建筑工程室内环境污染物控制规程》[S]

[3] GB/T 14582-93《环境空气中氡的标准测量方法》[S]

[4]马凤云，陆红玮，Excel特殊函数在化工计算中的应用[J].新疆化工，2006,（4）；19-22

[5]李超，Excel函数与图表实例精讲[M].北京，科学出版社，2006.