一种基于静电收集除湿的在线测氡方法

技术领域

本发明涉及核电子探测技术领域，尤其涉及一种基于静电收集除湿的在线测氡方法。

背景技术

静电收集法测氡原理：氡气的衰变子体Po

在Po

还有一种方法就是样品气体不进行干燥，而通过软件采用温湿度补偿算法对所测氡气浓度进行补偿。由于因氡气的温度和湿度变化范围都很大，收集效率与温度和湿度的关系复杂，定型分析计算较难，而且在测量高湿度气体时因收集效率低，存在很大的偏差，目前主要用于学术研究，尚未实现商用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于静电收集除湿的在线测氡方法，通过加热氡气，提高氡气的露点温度，再进行除湿，通过将高湿样品气体除湿后变成低湿度气体，然后对低湿度样品气体氡浓度进行湿度补偿，提高不同环境温度情况下的除湿效果，特别适合低温、高湿度的样品气体氡浓度测量，除湿后的低湿度样品氡气浓度湿度补偿范围小，算法简单，测量准确。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于静电收集除湿的在线测氡方法，包括以下步骤：

S1、样品气体在采样泵的作用下，通过过滤瓶将样品气体中的杂质过滤，获得干净的样品气体；

S2、干净的样品气体进入加热单元，根据设定的加热温度T1进行加热，获得温度为T1的样品气体；

S3、温度为T1的样品气体进入制冷腔体，通过设定的制冷温度T2，使制冷腔体的样品气体温度为T2，获得温度为T2的样品气体，制冷产生的冷凝水在蠕动泵的作用下从排水口排出制冷腔体；

S4、温度为T2的样品气体经过过滤芯将氡衰变子体过滤，获得过滤后的样品气体，进入静电收集腔；

S5、过滤后的样品气体在静电收集腔中高压静电场的作用下，带正电的Po

步骤S2所述的加热温度T1根据半导体制冷除湿效果需要，结合露点温度与制冷温度的温度差确定。

加热温度T1由温度传感器测得，并在在线测氡仪的控制下恒定。

步骤S3所述的制冷温度T2为约高于霜点温度，保证制冷腔体内不结冰。

制冷温度T2由温湿度传感器测得，并在在线测氡仪的控制下恒定。

步骤S5所述过滤后的样品气体中氡浓度经过氡室标定和湿度补偿，进一步得到样品气体的真实浓度。

所述湿度补偿包括以下过程：在标准氡室中，对不同湿度的标准样品气体进行氡浓度测量，得到不同湿度下的氡浓度，分别记为Ca1、Ca2、…、Can；对同样不同湿度的标准样品气体分别采用步骤S1至S5进行处理，利用温湿度传感器检测的不同湿度下的氡浓度值，分别记为Cb1、Cb2、…、Cbn；计算不同湿度下的湿度补偿系数，分别记为

本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：

(1)本发明提供的一种基于静电收集除湿的在线测氡方法通过对样品气体加热提高露点温度，然后制冷，加大露点温度与制冷温度的温度差，提高除湿效率，特别适合低温高湿样品的氡浓度检测；

(2)本发明提供的一种基于静电收集除湿的在线测氡方法采用湿度补偿算法，对除湿后的低湿度样品气体氡浓度根据湿度补偿算法进行补偿，提高氡气测量准确率。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于静电收集除湿的在线测氡方法的流程示意图。

图中，1-过滤瓶，2-采样泵，3-加热单元，4-温度传感器，5-散热器，6-半导体制冷腔体，7-排水口，8-蠕动泵，9-半导体探测器，10-静电收集腔，11-温湿度传感器，12-过滤芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种基于静电收集除湿的在线测氡方法，参照图1，包括以下步骤：

S1、样品气体在采样泵2的作用下，通过过滤瓶1将样品气体中的杂质过滤，获得干净的样品气体G1。

S2、干净的样品气体G1进入加热单元3，根据设定的加热温度T1进行加热，获得温度为T1的样品气体G2。

加热温度T1根据半导体制冷除湿效果需要，结合露点温度与制冷温度的温度差确定。加热温度T1由温度传感器4测得，并在在线测氡仪的控制下恒定。

S3、温度为T1的样品气体G2进入半导体制冷腔体6，通过设定的制冷温度T2，使半导体制冷腔体的样品气体温度为T2，获得温度为T2的样品气体G3，制冷产生的冷凝水在蠕动泵8的作用下从排水口7排出半导体制冷腔体。半导体制冷腔体上部安装的散热器5可将半导体制冷所产生的热量散发，用于保护制冷半导体器件。

制冷温度T2为约高于霜点温度，保证制冷腔体内不结冰。制冷温度T2由温湿度传感器11测得，并在在线测氡仪的控制下恒定。

S4、温度为T2的样品气体G3经过过滤芯12将氡衰变子体过滤，获得过滤后的样品气体G4，进入静电收集腔10；

S5、过滤后的样品气体G4在静电收集腔中高压静电场的作用下，带正电的Po

所述湿度补偿包括以下过程：在标准氡室中，对不同湿度的标准样品气体进行氡浓度测量，得到不同湿度下的氡浓度，分别记为Ca1、Ca2、…、Can；对同样不同湿度的标准样品气体分别采用步骤S1至S5进行处理，利用温湿度传感器检测的不同湿度下的氡浓度值，分别记为Cb1、Cb2、…、Cbn；计算不同湿度下的湿度补偿系数，分别记为

本发明提供的一种基于静电收集除湿的在线测氡方法对于低温高湿样品气体和高温高湿样品气体均有实用性。

对于低温高湿样品气体，当样品气体的温度在霜点附近时，由于样品气体的露点温度很低，只有制冷温度低于露点温度时，样品气体水蒸气开始饱和形成水滴，基本上没有除湿效果，但使用本发明一种基于静电收集除湿的在线测氡方法采用湿度补偿算法，可以将样品气体的温度加热到一定值，例如在加热单元加热到80℃，再在制冷腔体降温到霜点温度附近(为了在制冷腔内不结冰，制冷温度约高于霜点温度)，制冷腔体内80℃的样品气体露点温度远超过霜点温度，当样品气体温度下降到露点温度时，样品气体内的水蒸气开始饱和形成水滴，当制冷腔温度为霜点温度附近时将样品气体输出到静电收集腔，从而对样品气体进行除湿。

对于高温高湿样品气体，同样将样品气体的温度加热到一定值，例如在加热单元加热到80℃，再在制冷腔体降温到霜点温度附近(为了在制冷腔内不结冰，制冷温度高于霜点)，制冷腔体内80℃的样品气体露点温度远超过霜点温度，当样品气体温度下降到露点温度时，样品气体内的水蒸气开始饱和形成水滴，当制冷腔温度为霜点温度附近时将样品气体输出到静电收集腔，从而对样品气体进行除湿。

进入静电收集腔的样品气体温度较低，接近霜点，使得样品气体中分子运动活跃度降低，分子间的碰撞减少，从而减少样品气体中OH-负离子的数量，降低带正电荷的Po

本发明提供的一种基于静电收集除湿的在线测氡方法，通过加热氡气，适当提高氡气的露点温度，再进行除湿，通过将高湿样品气体除湿后变成低湿度气体，然后对低湿度样品气体氡浓度进行湿度补偿，提高不同环境温度情况下的除湿效果，增加半导体探测器的附集效率，特别适合低温、高湿度的样品气体氡浓度测量，除湿后的低湿度样品氡气浓度湿度补偿范围小，所需算力小，测量准确。