一、RAD7測氡儀目前在電子氡檢測儀中使用三種類型的α粒子探測器：

1.閃爍室或“Lucus 傳感器”

2.離子室

3.固態(tài)α探測器

每一種類型相對于其他類型都有優(yōu)缺點。該三種類型都可以測出低背景讀數(shù)的α粒子。DURRIDGE 公司的 RAD7測氡儀 使用固態(tài)的α探測器。固態(tài)的探測器是一種半導(dǎo)體材料（通常是硅）， 它將直接把α放射線輻射轉(zhuǎn)換成電子信號。 固態(tài)設(shè)備的一個*重要的優(yōu)點*是耐久性，而另一個優(yōu)點*是用電子技術(shù)來檢測每一個α粒子的能量，這樣*可能檢測出哪個同位素（釙-218，釙-214 等）釋放出放射性輻射，因而能區(qū)分出新氡和舊氡，氡和釷，信號和噪音了， 這種技術(shù)*是所熟知的α光譜測定法， 在嗅吸和采樣測量中有很大的優(yōu)勢。 除了 RAD7測氡儀，幾乎沒有什么儀器能夠做到這一點。

二、RAD7測氡儀取樣器

嗅吸*是對現(xiàn)場讀數(shù)進(jìn)行快速的測量，以便使用戶對氡濃度有一個大致的概念，而不必按 EPA 的規(guī)定測試等待 48 小時。該種技術(shù)通常用來尋找建筑物中氡的進(jìn)入口處。

RAD7測氡儀的*的地方*是對釷氣進(jìn)行嗅吸檢測的能力。 釙-216有150毫秒的半衰期，儀器的響應(yīng)是即時的。*的推延是把空氣樣品送入到采樣室所需要的時間，需要大約 45秒種。

三、RAD7測氡儀工作水平

氡濃度是通過對氡輻射檢測實現(xiàn)的。用來對空氣中氡子體進(jìn)行檢測的裝置，稱為“工作水平型 ”監(jiān)測器。工作水平監(jiān)測器通過一個精致的過濾器來對空氣樣本進(jìn)行采集，然后對過濾器進(jìn)行輻射測試。氡氣的衰變產(chǎn)物是金屬物質(zhì)，它們會黏附在過濾器上并由工作水平監(jiān)測器儀器來進(jìn)行記錄。氡-222 是一種惰性氣體，它可通過過濾器，所以在該裝置中是不會被記錄的。因此，工作水平監(jiān)測器將檢測的是空氣中氡的子體釙-218 的濃度，而不是直接的氡濃度水平。

另一方面， RAD7測氡儀 中固態(tài)探測器將檢測氡氣的濃度， 而氡的子體對測量并無影響。 RAD7測氡儀將通過一個可除去氡子體的精致進(jìn)氣口過濾器把空氣送入到采樣室進(jìn)行分析， 氡將在 RAD7的采樣室中衰變，檢測出α射線，尤其是釙的同位素。雖然 RAD7 在內(nèi)部對子體的輻射也進(jìn)行檢測，但它只檢測氡濃度。簡單來說，RAD7 固態(tài)探測器并不檢測氡子體的濃度（工作水平監(jiān)測器檢測） ，而只檢測氡氣的濃度。

四、RAD7測氡儀的固態(tài)傳感器

RAD7測氡儀 的內(nèi)部采樣單元是一個 0.7 升的半球狀物，里面涂有導(dǎo)電涂層。在半球的中心位置是一個固態(tài)型離子植入式平面硅的α探測器，在導(dǎo)電涂層與固態(tài)探測器之間加有 2000～2500V 高壓，因而在內(nèi)部空間形成一個電場，該電場將把帶正電的微粒推向固態(tài)探測器上。一個在傳感器內(nèi)部的氡-222 原子核衰變后形成帶正電的釙-218 的原子核。在內(nèi)部的電場作用下使黏附在探測器上。當(dāng)半衰期短的釙-218 在傳感器活性表面上衰變時，其α粒子有 50%的可能性形成和α粒子能量成正比的一個電信號，該原子核在隨后的衰變中將形成不會被檢測出的β粒子，或有不同能量的α粒子。不同的同位素有形成α粒子的能量粒子，故在探測器中產(chǎn)生出不同強度的信號。

五、RAD7測氡儀頻譜

RAD7測氡儀的頻譜，見圖 圖 4，即α粒子能量刻度范圍為 0～10 兆電子伏特（MeV） ，氡及其子體所產(chǎn)生的α粒子能量在 6～9 兆電子伏特（MeV）之間。

當(dāng)氡和釷的子體在探測器的表面進(jìn)行衰變時，它們將釋放出α粒子直接進(jìn)入到固態(tài)探測器中。探測器將發(fā)出一個電信號，電子線路將該信號放大后，轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。RAD7的微處理器將捕獲該信號并按照其粒子能量大小而存放在內(nèi)存中特定地址。而眾多信號的匯總便形成了一個頻譜。

RAD7測氡儀把范圍 0-10MeV 的能量的頻譜劃分為 200 個等級，每個等級代數(shù)按 0.05MeV 為一個通道。 當(dāng) RAD7 檢測到一個α粒子時， 它在該 200 個記錄中的某個等級內(nèi)增加 1， 這樣，RAD7 將操縱、壓縮、打印并把數(shù)據(jù)存儲在長期內(nèi)存中。然后把所有 200 通道設(shè)置回零，以便開始新的測量。

在頻譜上出現(xiàn)的不同的α發(fā)射體的組合*是一系列不同的峰值，例如，等量的釙-218和釙-214 （在氡裂變物平衡時將出現(xiàn)） 的組合將會出現(xiàn)成對的α峰值， 其中一個峰值 （釙-218）的中心位置在 6.00MeV 處，而另一個（釙 214）則為 7.69MeV。

章節(jié)中的頻譜 b 示例，*是氡和能發(fā)射α粒子的子體在平衡狀態(tài)下的特征圖。一般當(dāng)氡濃度恒定時經(jīng)數(shù)小時測量后即能看到這樣的頻譜。由氡-222 直接釋放出的 5.49MeV 的α粒子將不出現(xiàn)在 RAD7測氡儀 的頻譜上，因為它存在于空氣中而不是在探測器的表面上。氡-222原子是惰性的，無法被吸附到固態(tài)的探測器上，只有當(dāng)其衰變成為釙-218 時才帶正電，此時才會被引向探測器的表面。

RAD7測氡儀的頻譜能顯示出氡的子體，不是氡本身。不要把 RAD7 的頻譜和工作水平探測儀的儀器相混淆。其α峰值的顯示可能一樣，但是 RAD7 真正測試的是氡氣而不是工作水平。

六、RAD7測氡儀視窗

RAD7測氡儀將這 200 個通道的能譜分成 8 個單獨的“視窗” 。例如視窗 A *涵蓋了5.40-6.40MeV 的能量范圍，因此視窗 A 包括了來自釙-218 的 6.00MeV 的α粒子。把原始的頻譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成氡濃度的*步是把各個視窗中的計數(shù)相加并除以探測器的“有效工作時間”或?qū)嶋H的數(shù)據(jù)收集時間，RAD7 的微處理器將完成該任務(wù)，并以上述方式把結(jié)果存儲到內(nèi)存中。 用戶可以重現(xiàn)并打印以前測量的視窗數(shù)據(jù)信息。RAD7 在把數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存之前將把視窗 E、F、G 和 H 合起來組成視窗 O，打印頻譜清晰地以點線的形式顯示出視窗 A、B、C、D。

每個視窗的功能：

視窗 A：氡氣嗅吸模式計數(shù)。該視窗計數(shù)時間共 3 分鐘，將釙-218 衰變時能量為 6.00Mev的α粒子記錄下來。

視窗 B：釷氣 1 號視窗：計數(shù)時間為 0.15 秒，將釙-216 衰變時能量為 6.78MeVα粒子錄下來。該視窗是介于視窗 A 和氡的其他子體視窗 C 之間，它可能會有一些來自鄰近視窗所的粒子被記錄下來。

視窗 C：釙-214 的記錄：是氡的第四代子體，能量為 7.69MeV 的α粒子數(shù)，它的有效半衰期接近 1 小時。

視窗 D：釷氣 2 號視窗：釙-212 衰變時，發(fā)射出能量為 8.78Mevα粒子，即被它收在該視窗中，其半衰期大約為 10 小時。

視窗 E：高能量視窗：通常是接近零記錄的診斷性視窗。如果在該視窗中的記錄是視窗 A、B、C、D 中一個較大的分?jǐn)?shù)值，那么 RAD7 可能工作異常。

視窗 F：低噪音記錄：一個給出前 10 個通道中所有記錄的診斷性視窗。在視窗 F 中計數(shù)速度是對 RAD7 系統(tǒng)中的一種噪聲測試。如果 RAD7 在高溫下進(jìn)行操作，噪聲數(shù)大，那么這些記錄值將很高。

視窗 G：中等噪音記錄：一個通道范圍在 30-40 內(nèi)的所有記錄的診斷性視窗。即使當(dāng)視窗 F有很高的記錄值，通常視窗 G 中是幾乎沒有記錄的。

視窗 H：高強度噪音或釙-210 視窗：該視窗記錄為 Pb210（鉛-210）的第三代子體釙-210α粒子能量范圍在 5.31MeV。由于鉛-210（22 年的半衰期）是我們所測試的氡裂變物的裂變的結(jié)果，這種同位素將通過對高濃度氡氣的持續(xù)測量或經(jīng)過很多年的正常使用而在敏感的探測器表面生成，該視窗將不用于對氡濃度水平的計算，因此即使有同位素的存在，RAD7仍將正常工作，而且其背景讀數(shù)不會受到影響。

視窗 O： “其他”視窗的綜合窗口：RAD7 將對視窗 E、F、G 和 H 分組后再綜合成視窗。視窗 O 將捕獲所有未進(jìn)入到視窗 A、B、C 和 D 的α粒子，如果視窗 O 總是超過總計數(shù)的30%，應(yīng)該對頻譜打印進(jìn)行檢查，看是否有異?，F(xiàn)象。

七、RAD7測氡儀同位素平衡

一臺*清潔，沒有氡或氡子體的 RAD7測氡儀，其探測器能檢測到什么？幾乎沒有。由于儀器部件材料不可避免受污染，每小時將有少于一個α粒子的記錄。這是儀器固有的背景讀數(shù)，可以忽略不計。因為固有背景將測試值增加 0.01 皮居里/升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室外空氣中氡的濃度（通常為 0.10 到 1.00 皮居里/升） 。

現(xiàn)在把一些氡引入到 RAD7測氡儀 中，用戶看到了什么？*初時，可能什么也沒有，但是幾分鐘過后，用戶可以看到視窗 A 中開始有記錄了，RAD7 將對每次的計數(shù)發(fā)出輕快的唧唧聲，那是采樣室中氡-222 衰變成釙-218 而發(fā)出的聲音。

對于*初的 5 分鐘左右的時間，計數(shù)值增加速度較快，然后開始接近一個穩(wěn)定的水平。經(jīng)過 10 分鐘后，氡-222 的衰變速度及其子體，釙-218 的形成已經(jīng)達(dá)到平衡。35平衡狀態(tài)是在其衰變產(chǎn)物的活動穩(wěn)定時，既不上升也不下降。處于這個點的位置時，幾乎所有的α粒子被記錄在計數(shù)視窗 A 中，在打印出的頻譜上可看到一個的峰值。

但是其總的計數(shù)速度仍在繼續(xù)緩慢上升。此時，可看到在視窗 C 中出現(xiàn)計數(shù)值。剛開始時只有少數(shù)，但在其后的一兩個小時時間中將會越來越大。經(jīng)過 3 小時或更長時間后，當(dāng)其子體達(dá)到動態(tài)平衡時。在打印出的頻譜上將出現(xiàn)特征雙峰：視窗 A 中的釙-218 和視窗C 中的釙-214，其峰值幾乎相同。

現(xiàn)在給 RAD7測氡儀 通入新鮮，不含氡的空氣，在視窗 A 中的計數(shù)速度將立即開始下降，*如用戶*次通入氡氣開始上升的速度一樣快。由于 RAD7 內(nèi)部沒有氡存在時，也*沒有了釙-218 的源頭。釙-218 特征半衰期為 3.05 分鐘。

3.05 分鐘后，在視窗 A 中的計數(shù)速率為原先的一半；6.10 分鐘后，其計數(shù)速率再減半，即為*初的四分之一。經(jīng)過 10 分鐘后，在視窗 A 不再計數(shù)了，但是對于視窗 C 卻不是這種情況，在視窗 C 中仍顯示這一個單獨的峰值。

視窗 C 中的峰值要經(jīng)過較長時間才會消失，半個小時過后，在視窗 C 中的記錄速度還沒有減半，釙-214 可能只有很短的半衰期，但是其母體元素鉛-214 和鉍-214 不是這樣。鉛-214 的半衰期為 26.8 分鐘，鉍-214 的為 19.8 分鐘。

當(dāng)用戶完全去除氡的時候，在視窗 C 中的計數(shù)要完全停止前也許需要 3 小時或更長時間。由于它代表的是數(shù)小時前存在于 RAD7 中的氡，因此我們把視窗 C 稱做為“舊氡”視窗。

在視窗 B 和 D 中的時間效應(yīng)是相同的，但有顯著區(qū)別。RAD7 對釙-216 的響應(yīng)無延遲，因此在視窗 B 中的計數(shù)速率和測試室中的釷氣測量平衡。與之相反，釙-212 的衰變有 10 小時的半衰期，因此視窗 D 需要幾天時間才能達(dá)到平衡狀態(tài)，因此在對釷氣進(jìn)行嗅吸時，視窗 D 不會做記錄。

八、RAD7測氡儀模式： Sniff 和 Auto ( 嗅吸和自動）

如無法從“新”氡中分辨出“舊”氡的衰變物將使測量變得比較困難。目前，很多的氡檢測儀都無法解決該問題，RAD7測氡儀 可做到這一點。只要把 RAD7 設(shè)置成 Sniff 模式。

Sniff 模式意味著 RAD7測氡儀 將只記錄在視窗 A 中而不計視窗 C 的氡濃度。 此時儀器是即時測量。在 Sniff 模式下，可對采樣室進(jìn)行凈化處理，在 10 分鐘內(nèi)，可使用較合理的精度來對低濃度氡進(jìn)行檢測。用戶也可以在數(shù)分鐘內(nèi)從一個點移動到另一個點尋找氡氣入口處。對于在一個地方數(shù)小時的連續(xù)監(jiān)測，可選擇 Normal 模式，該模式意味著 RAD7 將同時使用在視窗 A 和 C 中的氡濃度峰值來計算其濃度。在兩倍的計數(shù)速率下，可有效提高測量的精度。在室內(nèi)環(huán)境中，氡濃度很少出現(xiàn)大的波動，故不需要使用 Sniff 模式作持續(xù)監(jiān)測。

用戶*好選用 Auto 模式，這樣，RAD7測氡儀 開始將以 Sniff 模式來進(jìn)行測量，然后經(jīng)過 3個小時后，將自動地轉(zhuǎn)換成 Normal 模式。*初幾個周期中給出的無偶讀數(shù)，既無殘留在檢測器上的舊氡子體，亦無在 C 視窗中緩慢形成的氡及其子體的平衡濃度值。所給出讀數(shù)精度較高，得益于每周期中所進(jìn)行的兩倍計數(shù)速率測量。

對于實時監(jiān)測，用戶*好總是把模式設(shè)置為 AUTO。RAD7測氡儀 快速跟蹤氡衰變速度，并不受先測試的干擾。*終測出的平均值更為*和可靠。

九、RAD7測氡儀背景讀數(shù)，干擾和污染

“Background” （背景讀數(shù)）指的是即使在沒有氡氣的情況下，所出現(xiàn)的噪聲計數(shù)。背景讀數(shù)將根據(jù)儀器的特性、元器件、環(huán)境中的其他形式的輻射或儀器受污染而變化。

RAD7測氡儀比其他氡檢測儀受背景讀數(shù)的影響要小得多，但仍應(yīng)注意 RAD7 中的背景讀數(shù)來減少誤差。RAD7測氡儀 的背景讀數(shù)變化來自以下原因。

9.1 短暫存在的氡和釷的衰變物

這是造成 RAD7測氡儀 背景讀數(shù)的重要因素。氡和釷的衰變物即使在氡氣和釷氣從儀器中清除去后，在一段時間內(nèi)仍會在 RAD7 中的固態(tài)探測器產(chǎn)生α的記錄。這些逗留的衰變物如圖在采集高濃度氡后，立即測試低濃度氡樣品時，會對測量結(jié)果引起不小的干擾。

大多數(shù)氡檢測儀都需要在測試另一樣品前等這些裂變物都衰變完（約 3 小時）才能進(jìn)行。而 RAD7 可在 Sniff 模式下在幾分鐘內(nèi)直接從高濃度場合進(jìn)入到低濃度場合進(jìn)行測試，由于 RAD7 能根據(jù)α能量的不同區(qū)分出不同子體發(fā)射的α粒子。其結(jié)果僅受到 3.05 分鐘半衰期影響，因此，在扣除的 10 分鐘計數(shù)后，其背景讀數(shù)將下降不到 10%，同時可對新樣品開始測量。

釷的子體比氡的子體要難處理，一種釷子體鉛-212 有 10.6 小時的半衰期，因此，對于其他的氡檢測儀，如果其中有大量這種子體存在，該儀器需要等上一兩天才可以使用。而RAD7 能以α的能量來區(qū)分其裂變物能力總能使之能夠持續(xù)工作。

9.2 可吸附的氡氣

氡原子可以吸附在 RAD7 的內(nèi)部表面的管道內(nèi)部或干燥劑的微粒上。這些氡在對儀器進(jìn)行凈化后仍會留下來，然后從表面逸出而進(jìn)入到采樣單元中，因為只有很少量被吸附，這種影響通常可以忽略不計。但是如果在很高的氡濃度下（超過 1000 皮居里/升） ，即使是很小的量也會變得十分的重要，在對儀器進(jìn)行凈化后，用戶仍將可以看到一些殘留的氡。解決方法是每過幾小時進(jìn)行 10 分鐘的凈化直到其計數(shù)速率降下來， 即使在*糟糕的情況下，氡全部半衰期時間需 3.82 天，*終仍能再次使用儀器。

9.3 固有背景讀數(shù)

RAD7測氡儀 構(gòu)件的材料不能受較低濃度的α粒子的污染，故即使在沒有氡存在時， 仍可能看到兩小時一次的計數(shù)（0.009cpm） ，這個計數(shù)速率，相當(dāng)于 0.02 皮居里/升，在進(jìn)行氡常規(guī)檢測時可以忽略。但是對于很低的室外氡濃度，或者是十分干凈的房間中進(jìn)行測量時，這個背景讀數(shù)*可能顯得很重要了。通過 RAD7 進(jìn)行長期監(jiān)測，仍可以對上述環(huán)境進(jìn)行測量?？紤]到因為背景讀數(shù)對低濃度讀數(shù)進(jìn)行修正，即將檢測到數(shù)據(jù)扣除 0.02Pci/L 即可。

9.4 長期氡子體

在較高氡濃度下使用多年后，RAD7 探測器將有鉛-210 的沉積，它是一種有 22 年衰變期的同位素， 盡管鉛-210 本身是β射線， 它其中的一種子體能產(chǎn)生出 5.3MeV 的α粒子的釙-210，RAD7 將根據(jù)其能量來區(qū)分這種同位素，并把其從計算值中去除。即使經(jīng)過數(shù)年的正常使用，鉛-210 的形成也不會影響到 RAD7 的背景讀數(shù)。

9.5 氡, 釷氣和固體物質(zhì)的污染

如果氡或釷產(chǎn)出的固體物質(zhì)，如鐳-226 或釷-228 將堵塞進(jìn)氣口軟管或過濾器，他們所釋放出的氡氣或釷氣會通過過濾器進(jìn)入到儀器內(nèi)部。某些粉末狀的土壤可能含有很多這種同位素而導(dǎo)致這種現(xiàn)象的發(fā)生，如果懷疑有此種污染情況的發(fā)生，請與 DURRIDGE 公司取得聯(lián)系。

9.6 其他α粒子輻射

只要用戶對進(jìn)入的空氣進(jìn)行過濾，儀器*不會被其他α放射物污染，也*是說，進(jìn)氣口過濾器會阻擋住所有的固體物質(zhì)的進(jìn)入，除了氡和釷以外自然生成的α粒子氣體氡-219，或“錒射氣” 。其半衰期很短（少于 4 秒種） ，為自然生成的鐳-235 的產(chǎn)物，但是由于鐳-235比鐳-238（是氡-222 的前身）的量要少的多。

9.7 β和γ放射物

RAD7測氡儀的固態(tài)α粒子探測器對β和γ輻射是不靈敏的， 因此不會有來自β和γ輻射場的干擾。高強度的β和γ輻射*有可能影響探測器漏電流和α峰值寬度的增加。一般環(huán)境下不會對 RAD7測氡儀產(chǎn)生影響。

十、RAD7測氡儀Precision&Accuracy ( 高精密及高正確性 )

“高精密”定義為與可靠性，一致性和重復(fù)性有關(guān)的描述器測量性能的概念。 “誤差”定義為與測量標(biāo)準(zhǔn)符合誤差的一個概念。一臺誤差小的儀器，其測量一定是精度高的，但是一臺精度高的儀器卻不一定誤差*少。只要遵循程序操作，計數(shù)統(tǒng)計處理將決定 RAD7的*度。環(huán)境因素常規(guī)模式的操作不形成大的影響。除了*度外，為保證 RAD7 誤差小的主要因素。

DURRIDGE 公司用“原版標(biāo)準(zhǔn)”儀器對所有的儀器相對于原版儀器進(jìn)行校驗，校驗氣誤差為±2。而原版標(biāo)準(zhǔn)儀器則用美國環(huán)保局和美國能量部校驗氣的內(nèi)部比較進(jìn)行了校驗。我們估計該原版儀器校驗，誤差在±4%以內(nèi)。因此估計RAD7 的總校驗精度在±5%左右。我們正期望著在校驗標(biāo)準(zhǔn)和溯源性上有新的發(fā)展，可以提高校驗的精度。

下面的表格按計數(shù)統(tǒng)計的分布時 RAD7 的精密性作一小結(jié)，計數(shù)統(tǒng)計依賴于靈敏度和背景計數(shù)速率為據(jù)。RAD7“固定”的背景計數(shù)速率十分緩慢，因此誤差方面來說，對表中對被測的氡濃度可忽略不計。環(huán)境和其他因素對誤差的影響為±2%左右。RAD7 不確定度的報告是單獨以計數(shù)統(tǒng)計的精度來估計的，如表所示它是一個 2 位統(tǒng)計字符的值：

RAD7測氡儀中典型的基于計數(shù)統(tǒng)計的精度

在 Normal 模式靈敏度為 0.4000cpm/pCi/L。表中值為在 95%置信度下，用 pCi/L 為計量單位下的精度。