Влияние температуры и влажности на показания угольных детекторов

Существенным недостатком угольных детекторов является зависимость их чувствительности от температуры и влажности окружающей атмосферы. Температура влияет на два физических параметра: коэффициент адсорбции и коэффициенты диффузии радона по объему угля и через диффузионный барьер (для большинства конструкций детекторов с диффузионным барьером равен коэффициенту диффузии радона в воздухе ).

Эффективный коэффициент диффузии радона по объему активированного угля дается выражением

(5.39),

где — пористость активированного угля; — функциональный межчастичный объем пустот; — коэффициент диффузии радона в воздухе; — плотность угля. Зависимость коэффициента адсорбции от температуры хорошо описывается аррениусовской зависимостью

(5.40),

где — предэкспоненциальный множитель (при малом диапазоне изменения температуры – константа); — теплота поглощения Rn активированным углем (при комнатной температуре = (24÷37)·103 Дж·моль–1; — универсальная газовая постоянная 8,314 Дж·моль–1·град–1.

Зависимость коэффициента диффузии радона в воздухе от температуры и давления (в реальных ситуациях = 1 атм = const) может быть записана в виде

(5.41).

Таким образом, с помощью выражений (5.35) – (5.37) можно учесть температурную зависимость чувствительности пассивных угольных детекторов при известных значениях этих параметров при какой либо температуре .

Физической модели, описывающей снижение чувствительности угольных детекторов при увеличении влажности атмосферы, на настоящий момент не разработано. Поэтому для оценки такого влияния проводят калибровку детекторов при различной влажности и регистрируют не только накопленный в детекторе радон, но и изменение массы детектора за счет поглощенной влаги. После экспонирования детектора производят его взвешивание, по изменению массы определяют поглощенное количество воды и производят соответствующую корректировку калибровочных коэффициентов.

Проведенные нами эксперименты показали, что при использовании вместо диффузионного барьера открытого типа мембраны из тонкой силиконовой резины, аналогичной применяемой в трековых детекторах, можно практически избавиться от влияния влажности на чувствительность угольных детекторов.