探討FD-125水氡儀觀測靜置最佳時間的選取

朱佳苗， 溫燕林， 朱培育， 潘國勇， 趙俊香

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

0 引言

隨著地震前兆數字化觀測技術的逐步推廣應用和地震監測預報研究的不斷深入，水氡觀測技術也得到很大提高。當前，較為成熟的幾種觀測技術有電離室法、閃爍室法、半導體探測器法等[1]。無論采用哪種方法，水氡觀測都應嚴格執行“從鼓泡開始到測數之間的靜置時間為1 h”的要求。為驗證崇明臺FD-125測氡儀在靜置1 h后測量氡含量是否為最佳觀測時間進行實驗分析。

1 FD-125測氡儀的工作原理

儀器由閃爍室、光電倍增管及兩級耦合式晶體管放大器組成。當射氣引入閃爍室后，射氣在蛻變過程中產生的α粒子沖擊到硫化鋅晶體上，α粒子的能量轉移給硫化鋅晶體，引起硫化鋅原子激發而閃光放出電子，光子被光電倍增管接收，載氣在其光電陰極上產生光電子，完成光電轉換。光電子受電場的作用聚焦到光電倍增管的倍增極上，激發出二次電子，二次電子被加速放大成電子流，在光電倍增管的陽極負載電阻R上形成脈動電流，輸出負電壓脈沖。采用閃爍方法測氡時，需要把射氣引入閃爍室靜置一段時間后再進行測量。自閃爍室靜置開始，氡和其子體衰變的α粒子數目逐漸上升，測量的氡值也隨之上升[2]。

2 不同靜置時間的氡值變化

在崇明臺進行測氡實驗時，為減小儀器誤差、提高實驗數據的可靠性，同時選用兩套FD-125測氡儀進行平行觀測。兩套儀器的編號分別為2014007和2015001，均按要求進行過標定檢查，性能穩定。實驗工作人員都是常年進行水氡觀測，熟悉FD-125測氡儀型氡釷分析器的使用。與水氡日常觀測方法相同，擴散瓶負壓水樣為(100±5) mL，鼓泡時間為(11±1) min，鼓泡后1 h測1次數據，測數時長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進行觀測，測數時長10 min。2014007號儀器實驗累計進行24 d，2015001號進行12 d，觀測結果如表1和第22頁表2所示。

表1 崇明臺2014007號儀器固定靜置時間點的水氡測值

表1 (續)

表2 崇明臺2015001號儀器固定靜置時間點的水氡測值

如圖1所示，2014007號儀器實驗時間跨度從2016年7月底到9月初，2015001號儀器從2016年8月中旬到9月初。雖然二者的測值不盡相同，但觀測曲線的形態都大體一致，除個別測值出現突跳外，其余均表現出較好的一致性。測值在靜置1～3小時內隨靜置時間的加長而緩慢上升，在第3小時達到峰值后逐步下降。

3 不同靜置時間氡測值的標準偏差

從圖1看出，靜置1 h時的測值相對最小，但卻較穩定。為便于研究，繪制不同靜置時間點氡測值的標準偏差值曲線(見圖2)。

由圖2看出，FD-125測氡儀在靜置時間1 h時的標準偏差值最小。其他靜置時間的氡測值都比1 h的大，但在不同時間的測值變化較大，且標準偏差也比1 h的大。說明靜置1 h時的觀測結果能客觀地反映水中的相對氡含量。

圖1 崇明臺2014007與2015001儀器實驗氡值曲線Fig.1 Experimental radon values of NO.2014007 and NO.2015001 at Chongming station

圖2 崇明臺2014007與2015001儀器不同靜置時間點測值的標準偏差曲線Fig.2 Deviation standard value of NO.2014007 and NO.2015001 at different stationary time point at Chongming Station

4 結論

(1) 實驗發現FD-125測氡儀在靜置1～3 h內所測得的氡值與靜置時間成正比，3 h左右達到峰值，隨后會隨著靜置時間的增加而減小。

(2) 實驗數據證明FD-125測氡儀觀測要求靜置1 h是有科學依據的。增加靜置時間雖能加大氡測值，但易造成測值的不穩定，測值偏差較大。

(3) 不同的靜置時間會測得不同的氡含量值，按規定要求的靜置時間來觀測是非常必要的。

[1] 中國地震局.地震水文地球化學觀測技術規范[M].北京：地震出版社，2014:8-9.

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