开放体积被动扩散下放射性活动停留时间的微统计分析

本文主要探讨了在开放体积中通过被动扩散来测量放射性活动（如氡）的停留时间问题，采用了一种微观统计的方法。传统上，放射性流量测量中的停留时间是指放射性样品在流动池中的滞留时间，但在这种新的研究背景下，该概念被扩展到适用于随机流动环境，而非传统的定向流动。 首先，研究者利用现象学的α粒子范围函数来计算有效检测体积，这是对开放体积内扩散过程的量化，因为它确定了能够被探测到的放射性活动的空间范围。这个计算步骤对于理解放射性原子如何在整个空间中分布至关重要。 其次，文章依据菲克定律对扩散现象进行了描述，用来确定有效流速，这有助于确定放射性物质在空间中的移动速率。通过这种方法，研究人员能够将理论上的扩散速度与实际测量数据相结合，从而得到更准确的结果。 论文的核心部分着重于从微观统计的角度，特别是单粒子连续布朗运动的视角来研究被动扩散中的停留时间。平均停留时间（Tr）在这个框架下被定义为无偏的单粒子扩散中的格林函数，它与前面提到的数量Δtr有着直接的关系。平均停留时间反映了放射性原子在开放体积中的平均逗留时间，这对于理解其行为和衰减过程至关重要。 对于稳定粒子，如某些非放射性元素，平均停留时间可能是无限的，因为它们不会自然衰变；但对于不稳定粒子，如氡（222Rn），由于其既有扩散又有衰变，平均停留时间会由其扩散率D和衰减率λ决定，具体为检测区域的有效尺寸除以特征扩散速度。这意味着在这些不稳定情况下，停留时间和半衰期等因素密切相关。 在随机过程理论中，平均停留时间与首次通过时间（即放射性原子首次离开测量区域的时间）和退出时间（放射性原子最终不再返回测量区域的时间）的比较提供了更深的理解。这两种时间尺度的等价条件揭示了放射性扩散的统计描述和现象学解释之间的联系，这对于放射性测量和核科学技术的发展具有重要意义。 这篇论文通过微统计方法深入研究了开放体积中通过被动扩散测量活度的停留时间问题，为放射性监测和室内辐射环境评估提供了新的理论基础和实践指导。