基于电冷系统活性炭富集的超低浓度222氡和220氡测量方法研究

《Buildings》：Study on a Method for Measuring Ultra-Low Concentrations of 222Rn and 220Rn Based on Enrichment of Activated Carbon by an Electrically Cooled System

　　

摘要

在中微子和暗物质研究中，²²²Rn及其子体是地下实验室中主要的放射性本底来源之一。在高²³²Th本底区域，还必须考虑²²⁰Rn及其子体的干扰。本研究提出了一种高灵敏度的²²²Rn和²²⁰Rn超低浓度测量系统，该系统采用静电收集法并结合Si-PIN半导体探测器。为实现所需的灵敏度，系统中引入了采用活性炭的电冷却低温富集级（替代传统的液氮冷却）。²²²Rn的校准因子为(67.93 ± 2.76) cph/(Bq·m^?3)，²²⁰Rn的校准因子为(46.08 ± 0.59) cph/(Bq·m^?3)。整个系统的探测极限分别为²²²Rn的5.63 mBq·m^?3和²²⁰Rn的3.56 mBq·m^?3。该系统已成功应用于测量商用高纯氮气钢瓶中的²²²Rn污染，发现钢瓶内壁生锈是导致氡析出的主要因素。这种电冷却、无液氮的设计方案，为地下物理实验和工业气体质量控制中的超低本底氡测量提供了一种实用且便捷的技术途径。