貝他射線衰減技術

貝他射線接觸物質時,可能會遭到吸收、反射或直接通過。貝他射線強度衰減與物質量呈比例關係。通過大部分物質的衰減係數都大致相同,其依據為物質的電子密度 (計算方式為原子數除以原子量)。除了氫及重金屬以外,大部分物質的衰減係數為 0.5。

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貝他射線衰減微粒取樣儀器 (貝他測量計) 的運作原理,是在貝他射線粒子通過濾料收集的懸浮微粒 (PM) 時吸收其能量。貝他測量計利用這項科學原理監測/量測 PM 濃度。如果能在取樣前建立僅通過濾芯的基準貝他數,就可量測純粹因為 PM 造成的衰減作用。基準貝他數與取樣後貝他數之間的差值,與樣品中 PM 質量呈直接比例關係。

貝他射線衰減量測系統的兩個主要元件是貝他源及偵測器。您必須選擇符合下列條件的貝他源:能量位階足以讓貝他粒子通過風量、採集媒介 (亦即濾帶) 及微粒;具有足夠的源物質以呈現高計數率;能夠長時間維持穩定;以及不會對接觸儀器的人員造成不良健康影響。選擇碳 14 作為貝他射線來源的原因,是其具備安全且足夠的能量位階;半衰期為 5,568 年;以及存量相當豐富。有許多種偵測器可量化貝他粒子數,不過最普遍使用的是蓋格-密勒 (Geiger Mueller) 計數器或光電二極體偵測器。

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Thermo Scientific Model 5028i 連續微粒監測器,使用貝他射線通過纖維濾帶已知區域產生衰減作用的輻射測量原理,可連續偵測沉積環境粒子的質量。

貝他測量計的運作方式,是量測在濾料採集 PM 前後的貝他數。貝他測量計會在固定期間量測濾料的乾淨區域以判定基準 (例如 2 分鐘),然後將該濾料區域推向取樣設備持續另一組設定時間 (例如 8 至 9 分鐘),最後再回到偵測器產生最終讀數。使用含類微粒物質已知質量的濾料校正儀器,就可在貝他數差與微粒質量之間建立直接關聯。這種步進式量測必須每 15 分鐘進行一次,以符合資料報告要求。

貝他測量計可提供質量濃度。貝他測量計可在每個取樣間隔量測由煙囪/排氣管取得的氣體體積,並以指定單位計算質量濃度 (例如 mg/dscm)。

前述貝他射線衰減技術的主要缺點,在於這是一種非連續的監測技術,一般每小時只能收集 4 個 PM 讀數。這項技術也相當昂貴,限制了市場接受度。其中的放射性來源更使接受度下滑。