用于制造α粒子辐射体的常规方法包括以下步骤：将α辐射体夹在盖 部件之间密封起来，以用于烟雾探测器中，将α辐射体与盖部件一起轧制、 拉伸，并当到达预定密度的原子数时，将其切割成预定形状而完成。已经 提出了其它方法(参考例如专利文献1：用于收集氡的方法)，其中，通 过用液氮冷却捕获的氡气以将其液化，以在溶液状态中捕获用作α辐射体 的金属原子。

然而，这些常规方法需要控制α辐射体的密度的步骤，其中将α辐射 体夹在金、银材料之间，然后对其轧制，直到到达特定辐射源强度，这意 味着必须使用特殊的装置。从而具有的缺点为会不可避免地造成成本的增 加。
本发明的目的是提供一种制造密封α辐射源的方法及其装置，其使用 已经建立的可靠技术，所述技术容易使用，并且成本低廉。
本发明涉及一种制造密封210Pb-210Poα源(α粒子辐射体)的方法， 包括以下步骤：使用210Pb收集器通过收集氡来收集210Pb-210Po；沉淀所述 收集的210Pb-210Po的氢氧化物、并利用聚碳酸酯(PC)过滤器收集所述沉 淀；溶解所述210Pb-210Po氢氧化物沉淀，以形成210Pb-210Po放射性薄膜； 以及密封所述210Pb-210Po放射性薄膜以进行保护。
具体为，根据本发明的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子辐射体)的 方法包括以下步骤。
在第一步工艺中，采用含有铀系放射性核素例如镭的物质作为222Rn 源；将从222Rn源产生的222Rn与例如氮气或干燥空气的载气一起通过冷阱 以液化222Rn，所述冷阱被冷却到等于或低于222Rn的沸点(-62℃)的温 度；以及，通过使粘附在所述冷阱的侧壁或者残留在所述冷阱中的 210Pb-210Po进入利用用于收集的溶剂(例如硝酸溶液)的溶液中，来收集 由所述液化的222Rn的衰变产生的子体核素中的210Pb-210Po，其中所述冷 阱的温度已经返回到室温。
在第二步工艺中，通过在含有210Pb和作为从210Pb的衰变产生的核素 210Po的硝酸、硫酸或盐酸溶液中添加过量氢氧化铵溶液，而制备氢氧化物 沉淀，沉积所述沉淀，然后利用聚碳酸酯(PC)过滤器收集所述氢氧化物 沉淀中的210Pb和210Po
第三步工艺为溶解工艺，其中使用二氯乙烷和二氯甲烷的优选为1∶1 的液体混合物溶解由聚碳酸酯材料制成的过滤器。通过溶解聚碳酸酯将在 聚碳酸酯中捕获的金属原子带入溶液。二氯乙烷和二氯甲烷的混合物粘附 (接合)在金属原子周围，从而通过提取溶液可以提取金属原子。第三步 工艺还包括，通过将该溶液滴下并对其进行风干，而形成厚度为1微米或 者更薄的薄膜。
在第四步工艺中，通过在二氯乙烷和二氯甲烷的优选为1∶1的液体混 合物中溶解PC过滤器，而密封在上述步骤中形成的210Pb-210Po放射性薄 膜；然后将所述液体滴在在上述步骤中形成的膜上，以形成厚度为1微米 或者更薄的保护薄膜。
在根据本发明的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子辐射体)的方法中， 通过控制其中溶解金属原子的溶液的液滴量，可以控制金属210Pb和210Po 的原子量。所述过程的具体顺序如下。
1.测量膜滤器的重量；
2.测量被膜滤器捕获的210Pb-210Po的原子数，
该测量通过测量捕获的210Pb-210Po放射出的γ射线而进行，其中，可 以计算出在从通过冷肼的氡捕获的开始到捕获结束中被过滤器捕获的氡的 原子量(氡是210Pb-210Po的母体核素)；
3.测量溶解过滤器的溶液的重量(质量)；
4.根据被捕获的210Pb-210Po的原子数以及溶液的重量，确定溶液中 210Pb-210Po的浓度；
5.确定所需的α粒子数，计算出对应于该α粒子数的溶液量，使用 移液管或者类似物将等量的溶液滴在预定位置上；
6.干燥滴下的部分，蒸发出有机溶剂。
本发明还涉及一种210Pb收集器，其通过收集氡来收集210Pb-210Po。所 述收集器包括：222Rn源，其包括含有铀系放射性核素例如镭的物质；除湿 阱，用于一起收集例如氮气或干燥气体的载气和由所述222Rn源产生的 222Rn气，并只将纯氡气通入冷阱；以及222Rn收集器阱，其通过将所述 222Rn气冷却至222Rn的沸点(-62℃)或更低的温度而液化所述222Rn气， 然后产生210Pb和210Po，其在从所述222Rn的衰变产生的子体核素中具有 较长的半衰期。
附图说明
图1示出了用于本发明中的利用氡收集的210Pb收集器的一个实例；
图2示出了根据本发明的用于PC过滤器的溶解方法的一个实例；
图3示出了根据本发明的从溶解过滤器到形成薄膜的过程的一个实 例；以及
图4示出了根据本发明的对210Pb-210Po薄膜的密封方法的一个实例。

下面描述第一步工艺。
如图1所示，将含有铀系放射性核素例如天然铀矿石粉末1或者镭的 物质作为222Rn源装入容器中。铀矿土壤中余留的铀矿石粉末、炼铀过程 中产生的土壤中余留的铀矿石粉末以及镭源可以用作所述物质。为了将由 222Rn源产生的222Rn引入冷阱，使用例如氮气或者干燥空气的载气2和用 于抽气的泵7。首先将来自222Rn源的气体通入除湿阱(集水阱(water content trap))3。所述除湿阱是用于收集伴随222Rn产生的蒸气和水分的 装置，以允许只将纯氡气通入冷阱。所述除湿阱具有这样的作用，其通过 使用干冰或者甲醇冷却到4到-20℃或者更低温度，使得将222Rn源释放 的湿气冻结而粘附到壁上以便于去除。尽管图中没有示出，可以采用蜂窝 状、细管状或者网状的结构，其中可以获得气体通道、冷却剂温度以及结 构材料的传导性的优化组合。冷阱的工作温度应设定在零度以下，并高于 222Rn的沸点(-62℃)，从而不会捕获222Rn，这一点是非常重要的。
重要的是，用隔热材料将除湿阱与222Rn收集器阱5之间的导管尽量 保护起来，使得除湿阱3的出气的温度在到达222Rn收集器阱的距离中不 会升高。这是提高222Rn收集器阱制冷效率的重要因素。从除湿阱出来的 气体进入冷阱，即222Rn收集器阱5。所述冷阱使用液氮6将温度降至222Rn 的沸点(-62℃)或更低温度。气体主要包括通过除湿阱除去湿气的222Rn， 在222Rn收集器阱的冷阱中液化所述气体。可以使用与除湿阱相同的蜂窝 状、细管状以及网状的结构，以便实现用于液化的高效冷却。
考虑到222Rn(3.82天)和210Pb(22.3年)的半衰期(222Rn衰变产生 的210Pb的放射量是222Rn的全部放射量的约1/2000)，优选连续进行约 12天至1个月的收集周期，但是可以根据所需的210Pb源强度以及222Rn 气体的产生率对其进行调整。
上述液化的222Rn的衰变、以及冷阱中的222Rn溶液中的和壁表面上的 气体的衰变产生了子体核素(218Po，214Pb，214Bi，214Po，210Pb，210Bi，214Po)。 这些子体核素也会根据其半衰期进行衰变，从而主要产生半衰期较长的 210Pb和210Po。考虑到222Rn的半衰期是3.82天，在低温下将其中进行固 定时间的收集的上述冷阱保持约40天。当消耗完99.9％或更多的222Rn之 后，将温度逐渐变回室温，其中将极少量余留的氡以气相释放，并使用例 如硝酸溶液的溶液将粘附在冷阱侧壁上的、或者余留的210Pb-210Po溶解。 该210Pb-210Po收集工艺的特征在于，将所述溶液与包含在溶液中的210Pb -210Po一起提取出。
可以使用氡或者生成氡的镭来代替天然铀矿石。氡可以是含有222Rn 的气体，或者可以是能够被基底、洞穴、铀矿床或者类似物捕获的气体。 氡无需是100％的纯氡。此外，还可以是产生222Rn的镭(226Ra)，或者 是从矿物或者含有镭的岩石中产生的氡。
在氡衰变的过程中产生的钋、铋和铅都是铀系的一部分、并且被不可 避免地形成。使每一个产生的原子衰变成为210Pb而不发生分裂，并使所 述原子持续1.5到2年，以建立210Pb-210Po的放射平衡，其中，将从210Po 释放出的α粒子的半衰期缩短至22.3年，如同210Pb的半衰期。所述210Pb -210Po用作α辐射体。
接着描述第二步工艺。
通过向含有在上述步骤中制备的210Pb以及从210Pb的衰变产生的核素 210Po的硝酸溶液(下文以硝酸溶液作为代表实例)中添加过量氢氧化铵溶 液，制备氢氧化物沉淀。为了提取在第一步工艺中捕获的210Pb-210Po金 属原子，可以通过利用硝酸溶液溶解，来制备含有210Pb以及210Pb衰变产 生的210Po核素的硝酸溶液。可选的是，可以采用在医学上一直用作辐射 源的226Ra安瓿(ampule)源，其中用硝酸溶液溶解在安瓿中产生的210Pb -210Po。
一旦形成沉淀，将作为氢氧化物沉淀形式的210Pb-210Po通过聚碳酸 酯(PC)膜滤器，以便捕获过滤器中的沉淀。将充分沉淀的氢氧化物与溶 液一起倒入设置有PC过滤器的容器中，其中通过在过滤器出口侧抽气， 而将氢氧化物从溶液中分离出。
所述聚碳酸酯过滤器采用表面收集型0.1μm的Nuclepore聚碳酸酯过 滤器。通过在上表面安装过滤器单元而使用所述过滤器，所述过滤器单元 由Nalgen Nunc International等制造(硝化纤维过滤器，其有效过滤表面 直径为45mm、孔径为0.2μm)。
接着介绍第三步工艺。
第三步工艺是一种溶解方法，其使用二氯乙烷和二氯甲烷的优选为1∶1 的液体混合物溶解由聚碳酸酯材料制成的过滤器。
通过二氯乙烷和二氯甲烷的优选为1∶1的液体混合物9溶解PC过滤 器8，所述PC过滤器8捕获作为氢氧化物沉淀的210Pb和210Po。通过溶 解聚碳酸酯将在氢氧化物中捕获的金属原子带入溶液。通过二氯乙烷和二 氯甲烷的混合物粘附(接合)在金属原子周围来提取溶液，可以提取金属 原子。对PC过滤器的溶解如图2所示。
其中溶解有捕获氢氧化物的PC过滤器的溶液10包含210Pb-210Po， 使用吸液管11或者类似物吸取溶液10，并滴至铝板上或者检测器盖的内 侧，并进行风干以形成厚度为1微米或者更薄的薄膜。该过程如图3所示。
接着描述第四步工艺。
第四步工艺包括，密封放射性薄膜以保护所述薄膜，其中首先在二氯 乙烷和二氯甲烷的优选为1∶1的混合溶剂12中溶解新的PC过滤器。然后 将其充分干燥以用于密封，直至可以在涂层13上观察到干涉条纹环。一旦 确定干燥，将溶液滴至在上述步骤中形成的210Pb-210Po薄膜14上，并同 时充分干燥，以形成厚度为1微米或者更薄的薄膜。该方法的具体过程如 图4所示。
在根据本发明的制造密封210Pb-210Poα源(α粒子辐射体)的方法中， 通过控制溶解金属原子的溶液的滴数，可以控制210Pb和210Po的金属原子 量。过程的具体顺序如下：
1.测量膜滤器的重量；
2.测量被膜滤器捕获的210Pb-210Po的原子数，
该测量通过测量捕获的210Pb-210Po放射出的γ射线而进行；
3.测量溶解过滤器的溶液的重量(质量)；
4.根据被捕获的210Pb-210Po的原子数以及溶液的重量，确定溶液中 210Pb-210Po的浓度；
5.确定所需的α粒子数，计算出对应于该α粒子数的溶液量，使用 移液管或者类似物将等量的溶液滴在预定位置上；
6.干燥滴下的部分，蒸发出有机溶剂。
在不偏离本发明基本特征的情况下，可以将本发明实施到多个方案中。 因此，上述实施例只是对本发明的说明，而不是为了限制本发明。
优点
本发明提供了一种用于制造密封α辐射源的方法及其装置，其使用已 经建立的可靠的技术，所述技术容易使用，并且成本低廉。从而可以显著 地控制成本的增加。
专利文献1：早期公开的日本专利申请2002-265206。