1. 引言
地震氡监测是我国地震观测台网中最重要的测项，也是国际公认的地震监测手段，在地震趋势分析与短临震情研判中发挥着重要作用 [1] - [6]。近年以来用于测量氡浓度的数字化测氡仪在地震监测预报中得到越来越广泛的应用，在国内外地震监测与预测领域备受重视。在测氡仪的工作监测过程中，仪器需要进行定期校准，仪器才能对深层地下水(泉)中的溶解气、逸出气等开展连续观测。目前地震行业大部分测氡仪器校准仍采用氡气固体源校准，但氡固体源还存在易损、辐射大，运输等问题，因此难以满足目前全国地震台站需要 [7] [8] [9]。同时当前固体氡气源也出现严重老化和装置故障，很多装置也已报废停止使用；由于国家对高体积活度氡气固体源购买审批手续复杂，有潜在禁用的风险，即使购买后也要长期接受放射性监管，给氡气源的定期质检带来极大困难，使得测氡仪校准存在不准确，严重影响到地震氡监测资料的准确性与可靠性 [10] [11]。为保证地震行业对深层地下水(或泉)等氡气浓度连续观测质量，2017年根据中国地震局地震地下流体学科组提出相关校准要求，东华理工大学已经成功研制出HD-min测氡仪校准器机(HD-min微型氡室)，该型测氡仪校准器应该满足运输方便、适合对少量氡监测仪实现现场校准。
2. HD-min微型氡室介绍
微型氡室主要由氡气浓度调控系统、氡气积累箱、氡气浓度监测系统及废气排放装置等构成 [10] [11]，箱体内器装有气体均匀装置，可快速均匀箱体内部氡气。箱体内胆用进口304#耐腐蚀不锈钢材料制成，氡室箱体实物如图1所示。
Figure 1. Physical picture of miniature radon chamber
图1. 微型氡室箱体实物图
2.1. 工作原理
由中国计量科学研究院校准好的AlphaGUARD PQ2000 PRO作为标准测氡仪进行监控测量。如下图2所示，微型氡室主要是提供一个相对持续稳定的氡浓度环境，而实际上，保证氡室氡浓度在一定误差范围内保持稳定，即动态稳定，氡浓度动态稳定采用如下补氡流程实现 [10] [11] [12] [13] [14]。氡室内的氡气浓度由已检定好的测氡仪进行监控，并通过控制系统进行调节控制，在工作期间保持指标相对衡量的标准浓度值。采用间歇补充氡气和常量补充氡气的方式，以获得校准工作所需的不同氡浓度和恒定的氡浓度。通过控制系统进行调节氡浓度的控制，使氡室在校准工作期间保持相对衡量的标准氡浓度值 [14] [15]。
Figure 2. Flow chart of dynamic stability of miniature radon chamber
图2. 微型氡室动态稳定流程图
2.2. 技术指标
微型氡室主要技术指标如下表1所示。
BG2015-R闪烁室测氡仪是2005年贝谷科技股份有限公司与东华理工大学进行系列核辐射检测仪器的产业化合作研制，该仪器采用可更换型闪烁室采样器，可对空气(或土壤)氡进行快速采样和测量，在采样筒受到氡子体污染时，可现场更换采样器，无需长时间等待 [16] [17] [18]。
Table 1. Technical index of miniature radon chamber
表1. 微型氡室技术指标
氡气进入闪烁室后，氡及其子体衰变发出的α粒子使闪烁室采样器壁上的ZnS产生微弱的闪光，仪器内部的光电倍增管收集到闪光，并把这种光信号变成电脉冲，经过电子学线路把电脉冲放大，最后被处理器记录下来。依据单位时间内的脉冲数(脉冲计数率)与氡气浓度成正比的理论，换算出被测空气(或土壤)中的氡浓度。BG2015-R闪烁室测氡仪技术规范和特点如下表2。
Table 2. Technical specification and characteristics of BG2015-R scintillation chamber radon measuring instrument
表2. BG2015-R闪烁室测氡仪技术规范和特点
3. 野外校准实验
中国计量院标定好的ALPHAGUARD PQ2000 PRO测氡仪作为标准参考仪器，按照JJG825-2013《测氡仪检定规程》检测规程操作，微型氡室箱体内初始浓度在补氡结束经3 h放射性平衡之后，微型氡室稳定运行12 h，期间体内氡浓度在5%范围内波动，满足规程中对氡室计量装置要求 [13] [14]。
3.1. 微型氡室校准
本次校准仪器为九江地震台在线比测6台BG2015-R测氡仪，根据地震行业特点选在微型氡室校准氡浓度3000 Bq/m3稳定3小时后的氡浓度的校准数据进行实验检测。
微型氡室自动补氡到3000 Bq/m3，ALPHAGUARD PQ2000 PRO监测值为3020 Bq/m3 (一个小时的平均值)，6台BG2015-R的采样筒串联，同时监测用AlphaGUARD PQ2000 PRO也串联在一起，采集微型氡室氡气进入BG2015-R采样筒(利用仪器其中一台的内置泵抽气)。采样10 min后，密闭采用筒，然后
立即测量采样筒所采样的氡气，测量时间大于5小时。数据处理
，(k：刻度系数，
：标准浓
度，B：主要考虑为采样筒由于长时间在高浓度氡气环境下残留210 Pb引起的本底计数，当前空气中的氡气本底计数一般为1~2 cpm，所以在计算刻度系数时候没考虑测量本底时候采用筒内的空气的影响，C：标准浓度下测量得到的计数；取密闭采样筒测量3小时后的数据做为当前标准浓度的测量计数(此处刻度选取3~5小时间的10个数据，每个数据测量时间为10 min)。
3.2. 野外校准结果
本次校准仪器为九江地震台在线比测6台BG2015-R测氡仪，在微型氡室校准氡浓度3000 Bq/m3稳定3小时后的氡浓度的校准数据记录，及刻度系数K如下表3中所示。
Table 3. Scale data of 6 sets of BG2015-R
表3. 6台BG2015-R刻度数据
本次实验与AlphaGUARD测氡仪(PQ2000，Saphymo，法国)串联在九江地震氡观测仪器检测平台进行在线比测，用校准系数进行量值统一后，#5号测氡仪连续出现工作一段时间后数据突变情况，初步分析可能是PMT可能存在不稳定个体，计划换一台新仪器送九江地震台再做监测。
由于地震台监测所采用的是扩散模式监测，刻度采用的密闭式刻度，监测结果和ALPHAGUARD PQ2000 PRO对比偏小10%左右，初步分析可能是BG2015-R采样筒的结构在密闭刻度和扩散测量可能存在刻度系数的差别，若采用流气刻度，或许会存在气流大小的影响，所以此次刻度还是采用密闭刻度。(实验测试：a. 微型氡室氡浓度补到3000 Bq/m3；b. 采样筒抽气10 min，密度采样筒；c. BG2015-R测量采用筒10小时；d. 采样筒重新接到微型氡室上，微型氡室ALPHAGUARD PQ2000 PRO当前监测浓度稳定在3000 Bq/m3左右，流气测量，其结果如图3所示，可以看到当流气测量时候数据偏低)。
Figure 3. Measurement results of airtight monitoring and flow gas monitoring #3 and #6 on the micro radon chamber
图3. 密闭监测和流气监测#3、#6号在微型氡室上的测量结果
4. 结论与讨论
本文采用微型氡室对九江地震氡观测仪器检测平台在线比测的6台BG2015-R测氡仪进行校准，选取校准氡气浓度为3000 Bq/m3，实验结果表明微型氡室能满足部分地震行业测氡仪器的校准和期间核查。同时发现密闭刻度和扩散测量存在刻度系数的差别，应该根据地震台站情况选择校准方式，对提高地震氡监测质量方面有更大的现实意义。
基金项目
地震科技星火计划项目(XH21017Y)和江西九江扬子块体东部地球动力学野外科学观测研究站开放基金资助项目(OGYB202005)共同支持。
NOTES
*通讯作者。