探討FD-125水氡儀觀測(cè)靜置最佳時(shí)間的選取

朱佳苗， 溫燕林， 朱培育， 潘國(guó)勇， 趙俊香

(1.上海市地震局崇明地震臺(tái)，上海 202164；2.上海市地震局，上海 200062)

0 引言

隨著地震前兆數(shù)字化觀測(cè)技術(shù)的逐步推廣應(yīng)用和地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究的不斷深入，水氡觀測(cè)技術(shù)也得到很大提高。當(dāng)前，較為成熟的幾種觀測(cè)技術(shù)有電離室法、閃爍室法、半導(dǎo)體探測(cè)器法等[1]。無(wú)論采用哪種方法，水氡觀測(cè)都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“從鼓泡開(kāi)始到測(cè)數(shù)之間的靜置時(shí)間為1 h”的要求。為驗(yàn)證崇明臺(tái)FD-125測(cè)氡儀在靜置1 h后測(cè)量氡含量是否為最佳觀測(cè)時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

1 FD-125測(cè)氡儀的工作原理

儀器由閃爍室、光電倍增管及兩級(jí)耦合式晶體管放大器組成。當(dāng)射氣引入閃爍室后，射氣在蛻變過(guò)程中產(chǎn)生的α粒子沖擊到硫化鋅晶體上，α粒子的能量轉(zhuǎn)移給硫化鋅晶體，引起硫化鋅原子激發(fā)而閃光放出電子，光子被光電倍增管接收，載氣在其光電陰極上產(chǎn)生光電子，完成光電轉(zhuǎn)換。光電子受電場(chǎng)的作用聚焦到光電倍增管的倍增極上，激發(fā)出二次電子，二次電子被加速放大成電子流，在光電倍增管的陽(yáng)極負(fù)載電阻R上形成脈動(dòng)電流，輸出負(fù)電壓脈沖。采用閃爍方法測(cè)氡時(shí)，需要把射氣引入閃爍室靜置一段時(shí)間后再進(jìn)行測(cè)量。自閃爍室靜置開(kāi)始，氡和其子體衰變的α粒子數(shù)目逐漸上升，測(cè)量的氡值也隨之上升[2]。

2 不同靜置時(shí)間的氡值變化

在崇明臺(tái)進(jìn)行測(cè)氡實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小儀器誤差、提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，同時(shí)選用兩套FD-125測(cè)氡儀進(jìn)行平行觀測(cè)。兩套儀器的編號(hào)分別為2014007和2015001，均按要求進(jìn)行過(guò)標(biāo)定檢查，性能穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)工作人員都是常年進(jìn)行水氡觀測(cè)，熟悉FD-125測(cè)氡儀型氡釷分析器的使用。與水氡日常觀測(cè)方法相同，擴(kuò)散瓶負(fù)壓水樣為(100±5) mL，鼓泡時(shí)間為(11±1) min，鼓泡后1 h測(cè)1次數(shù)據(jù)，測(cè)數(shù)時(shí)長(zhǎng)10 min。其后，分別在靜置1.5 h、2 h、2.5 h、3 h、3.5 h和4 h進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)數(shù)時(shí)長(zhǎng)10 min。2014007號(hào)儀器實(shí)驗(yàn)累計(jì)進(jìn)行24 d，2015001號(hào)進(jìn)行12 d，觀測(cè)結(jié)果如表1和第22頁(yè)表2所示。

表1 崇明臺(tái)2014007號(hào)儀器固定靜置時(shí)間點(diǎn)的水氡測(cè)值

表1 (續(xù))

表2 崇明臺(tái)2015001號(hào)儀器固定靜置時(shí)間點(diǎn)的水氡測(cè)值

如圖1所示，2014007號(hào)儀器實(shí)驗(yàn)時(shí)間跨度從2016年7月底到9月初，2015001號(hào)儀器從2016年8月中旬到9月初。雖然二者的測(cè)值不盡相同，但觀測(cè)曲線的形態(tài)都大體一致，除個(gè)別測(cè)值出現(xiàn)突跳外，其余均表現(xiàn)出較好的一致性。測(cè)值在靜置1～3小時(shí)內(nèi)隨靜置時(shí)間的加長(zhǎng)而緩慢上升，在第3小時(shí)達(dá)到峰值后逐步下降。

3 不同靜置時(shí)間氡測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差

從圖1看出，靜置1 h時(shí)的測(cè)值相對(duì)最小，但卻較穩(wěn)定。為便于研究，繪制不同靜置時(shí)間點(diǎn)氡測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差值曲線(見(jiàn)圖2)。

由圖2看出，F(xiàn)D-125測(cè)氡儀在靜置時(shí)間1 h時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值最小。其他靜置時(shí)間的氡測(cè)值都比1 h的大，但在不同時(shí)間的測(cè)值變化較大，且標(biāo)準(zhǔn)偏差也比1 h的大。說(shuō)明靜置1 h時(shí)的觀測(cè)結(jié)果能客觀地反映水中的相對(duì)氡含量。

圖1 崇明臺(tái)2014007與2015001儀器實(shí)驗(yàn)氡值曲線Fig.1 Experimental radon values of NO.2014007 and NO.2015001 at Chongming station

圖2 崇明臺(tái)2014007與2015001儀器不同靜置時(shí)間點(diǎn)測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線Fig.2 Deviation standard value of NO.2014007 and NO.2015001 at different stationary time point at Chongming Station

4 結(jié)論

(1) 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FD-125測(cè)氡儀在靜置1～3 h內(nèi)所測(cè)得的氡值與靜置時(shí)間成正比，3 h左右達(dá)到峰值，隨后會(huì)隨著靜置時(shí)間的增加而減小。

(2) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明FD-125測(cè)氡儀觀測(cè)要求靜置1 h是有科學(xué)依據(jù)的。增加靜置時(shí)間雖能加大氡測(cè)值，但易造成測(cè)值的不穩(wěn)定，測(cè)值偏差較大。

(3) 不同的靜置時(shí)間會(huì)測(cè)得不同的氡含量值，按規(guī)定要求的靜置時(shí)間來(lái)觀測(cè)是非常必要的。

[1] 中國(guó)地震局.地震水文地球化學(xué)觀測(cè)技術(shù)規(guī)范[M].北京：地震出版社，2014:8-9.

[2] 李朝明，楊志堅(jiān)，朱培耀，等.地震前兆監(jiān)測(cè)中水氡測(cè)量方法淺析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2013,34(1/2):155-161.