本發(fā)明涉及氡源結(jié)構(gòu),具體涉及一種耐濕流氣式氡源及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù),氡及其子體的輻射占到了人體受到的天然放射性輻射總量的50%以上,且室內(nèi)氡濃度水平以及氡吸入導(dǎo)致的內(nèi)照射與肺癌的發(fā)生存在極大的關(guān)聯(lián),因此,近年來對于氡監(jiān)測的關(guān)注度日益上升。
2、采用閃爍室、電離室、半導(dǎo)體探測器等手段,可以對氡及其子體濃度進行有效監(jiān)測。為了保障測量的準(zhǔn)確性,通常采用標(biāo)準(zhǔn)氡室對測氡儀進行檢定和校準(zhǔn)。由于氡的主要同位素222rn的半衰期僅有3.825天,加之標(biāo)準(zhǔn)氡室的腔體存在一定的泄漏,因此需要采用確定活度量值、穩(wěn)定析出氡的標(biāo)準(zhǔn)氡源為標(biāo)準(zhǔn)氡室持續(xù)補充氡,以維持標(biāo)準(zhǔn)氡室內(nèi)氡的體積活度的穩(wěn)定,從而保障對測氡儀等儀器設(shè)備檢定校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和便利性。
3、環(huán)境濕度對于氡源的氡析出率具有非常直接的影響。環(huán)境濕度的波動,會導(dǎo)致氡源的氡析出率在0%到100%的范圍內(nèi)出現(xiàn)不受控的變化,這將導(dǎo)致對標(biāo)準(zhǔn)氡室進行補氡時,難以保持標(biāo)準(zhǔn)氡室內(nèi)氡體積活度的穩(wěn)定。以常見的采用陽離子交換樹脂微球吸附226ra后封裝制備的氡源為例,當(dāng)環(huán)境濕度達到50%以上后,由于陽離子樹脂的親水性導(dǎo)致水汽在樹脂的空隙及表面大量凝結(jié)為水,嚴(yán)重影響了氡的析出;當(dāng)環(huán)境濕度達到60%以上時,這種陽離子樹脂型氡源的氡析出率會急劇下降,趨近于零,必須在氡源的氣路中加裝前置的干燥筒對流經(jīng)氡源的空氣進行預(yù)處理,以保持氡源氡析出率的穩(wěn)定性。但干燥筒內(nèi)的干燥劑需要定時更換,耗費巨大且極不方便。又以將226ra溶液涂抹于聚合固化的硅橡膠薄層表面制備的氡源為例,當(dāng)環(huán)境濕度降低至20%以下時,氡的析出率會出現(xiàn)衰減,直至從幾乎100%析出降低至85%左右。
4、為了追求氡源析出率在環(huán)境濕度波動時的穩(wěn)定性,現(xiàn)有研究中作出了各自技術(shù)上的嘗試。美國nist研制了一系列的標(biāo)準(zhǔn)氡源,采用聚乙烯薄膜包裹226ra標(biāo)準(zhǔn)溶液制備成膠囊,可以實現(xiàn)在不同環(huán)境濕度下氡析出的穩(wěn)定,但氡的析出率大約在75-85%之間,每個膠囊之間存在一定差異;又以德國ptb為例,采用電沉積技術(shù)將226ra電鍍于不銹鋼圓片的表面,可以應(yīng)對環(huán)境濕度的變化保持氡析出率的穩(wěn)定,但是氡析出率一般也只有75%左右。
5、因此,針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,亟需提供一種環(huán)境濕度波動時可以保持氡析出率的穩(wěn)定且氡的析出率較高的氡源,這對于應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)氡室并保障氡室內(nèi)氡體積活度的穩(wěn)定性具有非常高的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐濕流氣式氡源及其制備方法與應(yīng)用,在環(huán)境濕度出現(xiàn)波動時能夠保持氡析出率的穩(wěn)定,同時氡的析出率接近100%,完全滿足應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)氡室并保障標(biāo)準(zhǔn)氡室內(nèi)氡體積活度穩(wěn)定性的要求。
2、為達到此發(fā)明目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
3、第一方面,本發(fā)明提供了一種耐濕流氣式氡源,所述耐濕流氣式氡源包括腔體,沿所述腔體內(nèi)部的氣流方向設(shè)置有氡發(fā)射體,所述氡發(fā)射體包括中空框架以及夾持固定于中空框架內(nèi)部的陽離子交換膜,所述陽離子交換膜吸附有226ra。
4、本發(fā)明提供的耐濕流氣式氡源,通過將226ra吸附在陽離子交換膜上,可以實現(xiàn)將ra從原子級別挨個分開,每個離子交換官能團僅吸附一個ra離子,從而避免傳統(tǒng)氡源中因ra溶液滴注在基材上干燥后形成鹽結(jié)晶晶體、進而降低氡源的氡析出率的問題,從根本上保障了氡析出的順暢;其次,將氡發(fā)射體順著腔體內(nèi)氣流的方向布置,可以將對于腔體內(nèi)氣流的干擾降低至最小,充分保障了氡源的氡析出能力,不會出現(xiàn)傳統(tǒng)氡源中濕度上升后凝結(jié)水影響氣流流通的情況;將陽離子交換膜固定在中空框架內(nèi)部,形成的氡發(fā)射體可近似于4π方向發(fā)射氡,且四周的框架包圍下,有氣流經(jīng)過時會形成堰流效應(yīng),有利于氡的發(fā)射和輸運,所述耐濕流氣式氡源在環(huán)境濕度出現(xiàn)波動時能夠保持較高的氡析出率且維持氡析出率穩(wěn)定,從而能夠滿足應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)氡室并保障標(biāo)準(zhǔn)氡室內(nèi)氡體積活度穩(wěn)定性的要求。
5、優(yōu)選地,所述腔體的材質(zhì)包括鋁合金。
6、優(yōu)選地,所述中空框架的材質(zhì)包括鋁合金。
7、優(yōu)選地,所述中空框架包括邊沿螺接的頂部中空框架與底部中空框架,所述陽離子交換膜夾持固定于頂部中空框架與底部中空框架之間。
8、優(yōu)選地,所述頂部中空框架與底部中空框架的厚度均為3-5mm,例如可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
9、所述頂部中空框架與底部中空框架的厚度可根據(jù)實際應(yīng)用場景進行適應(yīng)性調(diào)整,在本發(fā)明中結(jié)合整體耐濕流氣式氡源的結(jié)構(gòu),將頂部中空框架與底部中空框架的厚度限定在合理范圍內(nèi),可以在氣流經(jīng)過時形成堰流效應(yīng),進而有效地將226ra衰變產(chǎn)生并集聚的氡載帶并隨著氣流順暢地流出氡源。
10、優(yōu)選地,所述陽離子交換膜的厚度為17-50μm,例如可以是17μm、20μm、30μm、40μm或50μm,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
11、陽離子交換膜的厚度會較大程度地影響氡的析出,厚度越小越有利于氡的析出。
12、優(yōu)選地,所述陽離子交換膜的種類包括均質(zhì)陽離子交換膜。
13、優(yōu)選地,所述均質(zhì)陽離子交換膜包括pfsa膜、聚苯并咪唑膜或磺化聚醚醚酮膜中的任意一種。
14、優(yōu)選地,所述pfsa膜包括ptfe-pfsa膜。
15、第二方面,本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的耐濕流氣式氡源的制備方法,所述制備方法包括如下步驟:
16、采用陽離子交換膜從226ra溶液中吸附226ra;然后將吸附226ra的陽離子交換膜夾持固定于中空框架的內(nèi)部,得到氡發(fā)射體;將所得氡發(fā)射體沿氣流方向置于腔體的內(nèi)部,得到所述耐濕流氣式氡源。
17、本發(fā)明提供的制備方法,從226ra溶液中通過離子交換反應(yīng)使得226ra均勻吸附在陽離子交換膜上并達到設(shè)計的活度量值,有利于后續(xù)226ra衰變產(chǎn)生并集聚的氡進行發(fā)射和輸運。
18、優(yōu)選地,所述吸附226ra的活度量值為20-2000kbq,例如可以是20kbq、51.2kbq、500kbq、1000kbq、1500kbq或2000kbq,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
19、本發(fā)明中所述吸附226ra的活度量值為常用的流氣式氡源中ra的活度量值范圍,實際可以根據(jù)需求進行調(diào)整。
20、優(yōu)選地,所述226ra溶液包括氯化鐳溶液、氯化鋇鐳溶液或edta-ra絡(luò)合物溶液中的至少一種。
21、優(yōu)選地,所述226ra溶液中的酸液濃度為0.5-2mol/l,例如可以是0.5mol/l、1mol/l、1.5mol/l或2mol/l,但不限于所列舉的數(shù)值,數(shù)值范圍內(nèi)其它未列舉的數(shù)值同樣適用。
22、所述226ra溶液中的酸液為對含226ra固體樣品進行溶出時所用試劑。
23、優(yōu)選地,所述吸附226ra的溫度為室溫,時間為30min,ra的吸附率在80-90%,吸附226ra的陽離子交換膜與226ra溶液分離后自然風(fēng)干。
24、作為本發(fā)明所述的制備方法的優(yōu)選技術(shù)方案,所述制備方法包括如下步驟:
25、采用陽離子交換膜從226ra溶液中吸附活度量值為20-2000kbq的226ra,所述226ra溶液包括氯化鐳溶液、氯化鋇鐳溶液或edta-ra絡(luò)合物溶液中的至少一種,226ra溶液中的酸液濃度為0.5-2mol/l;然后將吸附226ra的陽離子交換膜夾持固定于中空框架的內(nèi)部,得到氡發(fā)射體;將所得氡發(fā)射體沿氣流方向置于腔體的內(nèi)部,得到所述耐濕流氣式氡源。
26、第三方面,本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的耐濕流氣式氡源的應(yīng)用,所述耐濕流氣式氡源用于對標(biāo)準(zhǔn)氡室進行補氡。
27、相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下有益效果:
28、本發(fā)明提供的耐濕流氣式氡源,通過將226ra吸附在陽離子交換膜上,可以避免傳統(tǒng)氡源中因ra溶液滴注在基材上干燥后形成鹽結(jié)晶晶體、進而降低氡源的氡析出率的問題,從根本上保障了氡析出的順暢;將氡發(fā)射體順著腔體內(nèi)氣流的方向布置,可以將對于腔體內(nèi)氣流的干擾降低至最小,充分保障了氡源的氡析出能力,避免了傳統(tǒng)氡源中濕度上升后凝結(jié)水影響氣流流通的情況;將陽離子交換膜固定在中空框架內(nèi)部,形成的氡發(fā)射體可近似于4π方向發(fā)射氡,且四周的框架包圍下,有氣流經(jīng)過時會形成堰流效應(yīng),有利于氡的發(fā)射和輸運,所述耐濕流氣式氡源在環(huán)境濕度出現(xiàn)波動時能夠保持氡析出率接近100%且維持氡析出率穩(wěn)定,從而能夠滿足應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)氡室并保障標(biāo)準(zhǔn)氡室內(nèi)氡體積活度穩(wěn)定性的要求。