[發明專利]一種在單軸壓力實驗下巖石釋放氡測量裝置

在審

• 申請號: 201910352151.6
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110082813A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 張新軍;張浩宇
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明一種在單軸壓力實驗下巖石釋放氡測量裝置，屬于氣體測量技術領域；提供了環境污染小、測量精度高的巖石釋放氡測量裝置；技術方案為：一種在單軸壓力實驗下巖石釋放氡測量裝置，包括壓力機，壓力機通過壓桿對壓力室中的巖石樣品進行壓縮釋放氣樣，壓力室通過管道與進氣開關相連，壓力室的下側通過管道與第一開關相連，氣體依序通過第一開關和硅膠干燥管后進入氡氣室，氡氣室內設有金硅面壘型半導體探測器，氡氣室的出口與第二開關相連，第二開關遠離氡氣室的一側與過濾器的入口相連通，過濾器的出口與集氣瓶相連通，其中，硅膠干燥管用于過濾掉氣樣中的灰塵和水蒸氣，過濾器用于去掉氣樣中可能存在的氡的子體。

技術領域

本發明一種在單軸壓力實驗下巖石釋放氡測量裝置，屬于氣體測量技術領域。

背景技術

氡是自然界中唯一的天然放射性氣體元素，具有放射性。氡在自然界中易溶于水，能吸附在固體的表面，如橡膠、石蠟、塑料、金屬以及活性炭等。氡無處不在，因為鐳會不斷產生氡氣（射氣），多存在于地下土壤，其中部分射氣可以進入巖石空隙中。當巖石的結構松散時，空隙度大，溫度增高，濕度減小，氡的射氣作用增大。氡及其子體是天然α放射性素中的主要α輻射體，α能譜測量是實現氡活度濃度測量的主要技術手段。可以用來測量α射線的探測器包括電離室探測器、硫化鋅閃爍體等。而在α能譜測量中，由于半導體探測器具有能量分辨率高、探測效率高、體積小、反向漏電流小以及成本低的特點，被廣泛應用。

1975年，美國科學家首次根據氡氣在斷層帶上的異常變化成功地對美國西部地區斷裂進行了監測。此后，氡氣作為預測隱伏斷裂形成(地震前兆)的重要手段得到了地球物理學家的共同關注。日本西南8.3級地震之前，Hatuda等觀測到該地區土壤氡濃度發生了突變。20世紀80年代中期，蘇聯科學家蘇爾坦霍賈耶夫提出有關巖石內自由氡的析出新理論即孕震超聲波震動和壓力影響學說之后，該領域的研究工作由簡單觀測向機理研究方向轉變。雖然自從地震學家羅光偉20世紀80年代同步提出巖石受壓破碎過程中氡氣析出異常理論后，中國的地震氡異常相關研究成果一直處在國際前沿。但是，有關巖石受壓過程中的瞬時氡析出變化的研究成果還未有相關成果報道。

由于天然巖石樣品放射性強度不高，進行實驗時用人工制備的富集放射性礦物的模型來達到較高的計量精度。目前，國內并沒有針對巖石受壓過程中的瞬時氡析出變化的測量裝置。

發明內容

本發明一種在單軸壓力實驗下巖石釋放氡測量裝置，克服了現有技術存在的不足，提供了環境污染小、測量精度高的巖石釋放氡測量裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種在單軸壓力實驗下巖石釋放氡測量裝置，包括壓力機，壓力機通過壓桿對壓力室中的巖石樣品進行壓縮釋放氣樣，壓力室通過管道與進氣開關相連，壓力室的下側通過管道與第一開關相連，氣體依序通過第一開關和硅膠干燥管后進入氡氣室，氡氣室內設有金硅面壘型半導體探測器，氡氣室的出口與第二開關相連，第二開關遠離氡氣室的一側與過濾器的入口相連通，過濾器的出口與集氣瓶相連通，其中，硅膠干燥管用于過濾掉氣樣中的灰塵和水蒸氣，過濾器用于去掉氣樣中可能存在的氡的子體。

進一步，還包括測量電路和計算機，測量電路包括前置放大器、主放大器、峰值展寬電路和A/D轉換器，所述金硅面壘型半導體探測器將氡及其子體輻射的α粒子能量轉化為的電信號，電信號依序經過前置放大器、主放大器、峰值展寬電路和A/D轉換器后得到可被計算機處理的數字信號。

進一步，所述巖石樣品由質量比為1:1的水泥和粗砂混合凝固而成，所述巖石樣品為圓柱體。

進一步，所述壓力室為圓柱形空間，所述壓力室的外殼的制作材料為不銹鋼。

進一步，所述過濾器的入口處設有入口膜，出口處設有出口膜。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果。

1、本發明利用金硅面壘半導體探測器比其他測氡裝置能譜測量的性能好，作用時間快和體積小。