采样设备包括滤器、过滤材料、抽气动力和流量计等。
(一)滤器
滤器是一种用来固定过滤材料的装置,它是用易于清除放射性污染的金属、塑料或有机玻璃等材料制成,其形状和面积可根据实际需要而设计。常用的滤器有以下几种式样(图8-4~6)。使用这些滤器,要注意使零件相互配合严密,防止采样时漏气。在初次使用前或长期使用后,需要进行漏气检查。
图8-4 塑料滤器
1—顶盖;2—漏斗;3—固定盖;4—锥形环;5—螺丝底柱
图8-5 金属滤器
1—盖套;2—压纸环;3—橡皮垫圈;4—下盒
图8-6 有机玻璃滤器
(二)抽气动力
常用的抽气动力有电动吸尘器、真空抽气泵等,如国产SW-400型吸尘器和150L真空泵可适用于小体积的空气采样。为了获得较大的抽气量,可采用离心式鼓风机或透平式鼓风机作为动力,如鞍劳D-5型大流量空气采样器即属这种类型。
(三)流量计
进行空气采样时,需要用流量计来记录滤过的空气体积。流量计的种类较多,性能各不相同,可根据具体条件进行选择。常用于测量低流量的流量计,有干、湿式流量计、孔口流量计和转子流量计等。测量高流量的有风速仪、孔板流量计、测压管流量计和匀速管流量计等。这里只简单介绍转子流量计和匀速管两种。
1.转子流量计:这种流量计是由锥形玻璃管和转子(或称浮子)两部分组成。锥形玻璃管大头朝上,小头朝下(转子的最大外径应小于锥形管的最小内径0.2~0.8mm。当空气自下而上通过锥形玻璃管时,转子下面受气流上升作用,转子上升,转子与管壁的间隙逐渐加大,直到气流升力等于转子的重力,转子即悬浮于某一定高度,根据转子顶部在锥形管标尺刻度上的位置(预先经过流量校准)得到单位时间的流量。
图8-7 转子流量计校准装置图
1—抽气动力;2一湿式流量计;3—转子流量计
低流速转子流量计可按图8-7的连续装置,用标准湿式流量计进行单位时间的流量校准。同样,可按图8-8用并联起来的低速标准转子流量计去校准中速或高速转子流量计。如转子流量计在使用时的气象条件和它原来被校准时的不一致时,则需引入流量修正
式中,Q2—修正后的流量(L/min);
Q1—在P1和T1条件下校准的流量(L/min);
P1—校准时的大气压力(mmHg);
P2—使用时的大气压力(mmHg);
T1—校准时的绝对温度(K);
T2—使用时的绝对温度(K)。
图8-8 高流速转子流量计校准装置图
1—抽气动力;2—大型转子流量计;3—小型转子流量计;4—水银压力计。
2.匀速管:匀速管是一种测量管道内瞬时气流的动压测定管,根据气流的动压,用公式计算空气流量。
式中,V—空气流量(m3/s);(www.xing528.com)
S—管道截面积(m2);
r—空气密度(kg/m3);
q—重力加速度(9.8m/s2);
Pc—气流动压力(kg/m2)。
匀速管可用两只直径8mm的紫铜管并列组成,在一管侧钻n个直径1.5mm的小孔作动压测量;在另一管的中心与前管的小孔办向相反处钻一个小孔作静压测量。动压小孔间的间距按下式计算:
式中,Ri—从管道中心到第i个小孔的半径(mm);
R—管道半径(mm);
i—从管道中心算起的动压小孔序号;
n—管道横截面上通过小孔构成的圆环数量。
匀速管的构造见图8-9。
图8-9 匀速管构造图
1—静压孔;2—动压孔;3—管道
匀速管能一次测出管道内气流的平均动压,压力损失小,制作较简单。从匀速管引出来的气流差压可以通过微差变送器等仪表,直接从表头上读出流量,适用于气流量大的管道。
(四)过滤材料
用于阻留空气中放射性微粒的过滤材料有各种类型的滤纸、滤膜和活性炭等。
1.滤膜:目前采集气溶胶样品最常用的过滤材料是国产1号滤布(膜)。从市场上购买的滤膜在使用前均需进行均匀度和过滤效率试验。①滤膜的均匀度试验:将同批产品的滤膜用随机抽样法截取若干张直径相同的圆块,小心地剥去两面的保护纸(或纱布),放在干燥器内干燥并称至恒重,若每块滤膜之间的重量没有显著差异,则一般认为滤膜是均匀的。②滤膜的过滤效率试验:滤膜的过滤效率和空气流速、气溶胶粒子大小以及滤膜的质量厚度有关。为了确定滤膜的过滤效率,一般采用双膜测量法,即串联两张质量相同的滤膜,在一定空气流速条件下进行气溶胶采样,并同时将两张滤膜用两台定标器进行总β放射性测量,用同一标准放射源校正它们的衰变率,按以下公式粗略估计过滤效率:
式中,F—滤膜过滤效率;
I1—第一张滤膜上的衰变率;
I2—第二张滤膜上的衰变率。
考虑到滤膜对β射线的吸收影响,改用以下公式计算过滤效率:
式中,K—滤膜的透过系数;
F—滤膜过滤效率;
I1—第一张滤膜上的衰变率;
I2—第二张滤膜上的衰变率。
滤膜能溶解于各种有机溶剂中,表8-5列出了国产滤膜在有机溶剂中的溶解情况。可利用滤膜的这一性质来制备气溶胶总β放射性测量的样品源。
表8-5 滤布在各种有机溶剂中的溶解情况
2.活性炭:活性炭是吸附和浓缩大气中气态的放射性碘和氡的良好滤料。将粒状活性炭装进直径20~40mm、长100~200mm的玻璃吸收管内进行空气中气态放射性碘或氡的采样,也可以用活性炭粉末与滤纸浆混合压制成活性炭滤纸进行空气采样。
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