专利名称：：地震预测的氡监测系统的制作方法地震预测的氡监测系统发明领域本发明涉及监测氡排放的系统，以预测地震。在一个实施方式中，本发明涉及氡监测系统，其被设计，以远程监测氡气的释放，以及在地震预测中使用这些数据。发明背景据认为，地震的直接原因是弹性回跳(elasticrebound)的结果。经过多年，该解释已经被证实。如果岩层的弹性模量是低的，则在回跳之前，而不是之后，达到最大形变。在能量累积初期，土壤气体氡水平并未改变。然而，当应力超过岩石强度的一半时，氡水平开始增加。由于岩层的微穿孔以及当地下水位同时增加时的微渗漏'形成，小峰状异常开始出现。响应于微裂缝的发展和地下水流入这些裂缝，岩石的体积开始增加。当所述微裂缝互相连接时，额外量的地下水将流入这些空间并导致地下水位的降低。地下水位的急剧下降，连同回跳之前的最大形变，一起产生短期的峰样氡异常。所述裂缝的进一步相互连接，将导致沿着断层的滑动和跳动。对于一堆以泥岩为主的沉积岩，相比于最大形变，所述回跳是小的。在该快速的氡释放之后，氡流量开始下降，而在所有的裂缝空间都被充满之后，响应于应力的持续上升，地下水位逐渐升高。有时在此刻，会发生沿着断层的滑动，这是地震的开始。在地震开始前的氡释放模式意味着必定存在一个脱气期，因为分子量为222的氡是最重的天然存在的气体。氡异常，或者在地下水中或者作为土壤气体，已经被作为地震前兆。然而，在地震的实际预测中，该前兆并非总是有效。一个问题是必须通过在具有上升气体的活断层的裂缝带内放置探测器，改善信号与背景比。第二，通过给探测器装外罩，影响氡变化的环境因素必须被降低。第三，数据记录必须是连续的，并且在远程位置是可获取的。因此，本领域需要可与地震预测联合使用的改良型氡探测器。在本领域也需要可与地震预测联合使用的远程氡传感装置。下面的专利和出版物是本发明的背景的一部分，并且在此引入作为参考(1)ChyiL丄.，Chou,C.Y.,Yang，F.T.,andChen,C.H.,2001，断层连续型氡测量和地震前兆模式辨认(Continuousradonmeasurementsinfaultsandearthquakeprecursorpatternrecognition),WesternPacificSciences,v.1,no.2,227-245;(2)Chyi,L.L.,Chou,C.Y.,Yang,F.T.,andChen,C.H.,2002,断层区域中的关于地震性的自动化氡监测(Automatedradonmonitoringofseismicityinafaultzone),GeofisicaInternational,v.41,no.4,507-511;(3)Elkins的美国专利第5,408,862号和第5,625,138号；禾口(4)Chyi的美国专利第5,438,324号。发明概述本发明涉及监测氡排放的系统，以预测地震。在一个实施方式中，本发明涉及氡监测系统，其被设计，以远程监测氡气的释放，以及在地震预测中使用这些数据。在一个实施方式中，本发明涉及监测氡气的装置，其包括至少一个氡传感元件，其可操作性地连接到至少一个氡探测元件上；电源元件，其可操作性连接到两者，即所述至少一个氡传感元件和所述至少一个氡探测元件上；以及至少一个进入元件，其被设计以允许氡气的流入，同时限制水汽的流量和其它有害的环境因素，其中所述至少一个氡传感元件、所述至少一个氡探测元件以及所述电源元件被装入防水容器内。在另一个实施方式中，本发明涉及探测氡气体的方法，以预测地震，所述方法包括下列步骤(A)在合适的监测位置，将氡监测装置放置在地面上，所述氡监测装置包括至少一个氡传感元件，其可操作性地连接到至少一个氡探测元件；电源元件，其可操作性连接到所述至少一个氡传感元件和所述至少一个氡探测元件；以及至少一个进入元件，其被设计以允许氡气的流入，同时限制水汽和其它有害的环境因素流动，其中所述至少一个氡传感元件、所述至少一个氡探测元件以及所述电源元件被装入防水容器内；(B)使用所述氡监测装置，探测从所述地下释放出的氡气的量随时间的变化；(C)使用探测到的从所述地面上释放出的氡气的量随时间的变化，产生氡气释放数据；(D)收集来自步骤(C)的氡气数据，进行分析，以预测至少一次地震的发生。附图简述图1是照片，其示出了根据本发明的一个实施方式的氡监测装置；图2是特写照片，其示出了根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的温度和湿度显示部分；图3是特写照片，其示出了根据本发明的一个实施方式的下面的氡气入口，其具有尖角端；图4是图1的氡监测装置的上部的特写照片，具体而言是阀和干燥室的特写照片；图5是电路板的特写照片，所述电路板用在根据本发明的一个实施方式的氡监测装置中，该电路板被设计来控制安全警报器；图6是本发明的一个实施方式中使用的固态探测器的特写照片，该固态探测器包括八角形峰鸣器；图7是根据本发明的一个实施方式的氡监测装置中使用的电压转换和生热系统的特写照片，该电压转换和生热系统被设计，以根据本发明，向安全警报器供应必要的电流以及向氡监测装置供应热量；图8是包含在根据本发明的氡监测装置中包括的接地的特写照片，该接地被设计，以防止根据本发明的氡监测装置的错误计数；图9是在根据本发明的一个实施方式的氡监测装置中使用的计算机接口电路的特写照片；图10是图6的固态探测器的另一个特写照片，包括探测器、峰鸣器、高压电容器和显示单元的视图11是根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的变压器、探测器和接口电路子部件的特写照片，其显示，所述子部件安装在底盘上；图12是固态探测器和微处理器的特写照片，其中所述固态探测器和微处理器被设计来闪烁，以确认其在根据本发明的一个实施方式的氡监测装置中正常起作用；图13是特写照片，其示出了图11的接口电路的一个测试；图14是特写照片，其示出了计算机RS232端口的DB9连接器，该计算机RS232端口具有设计来连接到根据本发明的氡监测装置的RCA连接器；图15是在根据本发明的一个实施方式的氡监测装置中使用的连接器电缆的第二张特写照片；图16是特写照片，其示出了根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的顶部，在图16中从左到右，所述其顶部具有数据端口和24AC电源口；图17是图6和10的固态探测器的另一张特写照片，其包括探测器、峰鸣器、高压电容器和显示单元的视图18是图12的固态探测器的另一张特写照片；图19是图9的计算机接口电路的另一张特写照片；图20是图9和19的计算机接口电路的背面的特写照片；图21是根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的特写照片，其中所述氡监测装置被装入容器中，所述容器适合将所述氡监测装置放在地面上；图22是图9和19的计算机接口电路的另一张特写照片；图23是根据本发明的一个实施方式的氡监测装置基于图1照片图24是根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的温度和湿度显示部分基于图2照片的侧视图25是基于图3照片的侧试图，其示出了根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的下面的氡气入口，所述氡气入口具有倾斜端；图26是图1的氡监测装置上部的侧视图，具体而言是阀和干燥室的侧视图27是根据本发明的一个实施方式的氡监测装置的图解，其示出了放置在监测位置的氡监测装置；和图28是地图，其示出了数据收集点和记录的地震。发明详述本发明涉及监测氡排放的系统，以预测地震。在一个实施方式中，本发明涉及氡监测系统，其被设计，以远程监测氡气的释放，以及在地震预测中使用这些数据。在选择用于地震预测的氡探测位置中，可以/可能考虑的一些因素包括下列(1)应力的方向和来源；(2)单来源或多来源；(3)地震应力的性质，其是压应力、拉应力或剪切力；(4)下面岩层的机械性能，例如它们的密度、孔隙率、弹性模量和压拉强度(compressivetensilestrength);(5)裂缝带和断层地带的性质，特别地，所述地带的倾角和它们的仪表量；(6)上升的水或气体的存在或不存在，以及这些气体的量和类型；(7)上升气体的来源；和/或(8)裂缝带和断层地带与区域地质构造之间的关系。如附于此的图1到27所示，根据本发明的一个实施方式的氡监测装置10由硅光电二极管探测器12、接口14组成，所述接口被设计来数字化数据、记录数据、以及例如通过无线连接将数据传输/传播到卫星。所述装置还包括双层PVC容器16，以减少环境因素的影响，例如温度、大气压、风、压力和湿度。绝缘材料被加入到双层容器中间。氡探测器被封装在PVC容器16内部的透明聚碳酸酯容器18中；在该容器的底部具有，例如以任何合适的角度倾斜的0.6密耳的聚乙烯塑料窗(plasticwindow)20，以减缓气体扩散进入容器以及允许冷凝的水分排出。在一个实施方式中，在氡监测装置10的底部，所述角度范围在约25度到约75度之间，或者约35度到约65度之间，或者甚至在约40度到约60度之间。在一个实施方式中，所述PVC容器底部的角度是约45度。应该注意到，本发明不限于上述设计。更确切地说，容器和塑料窗的任何合适的组合都可以被使用，只要其组合允许氡气的进入，如下详述，同时防止本发明的氡监测装置受外部环境因素的干扰。关于形成塑料窗20的薄膜的选择，聚乙烯膜可以被使用，并被选择，以提供防潮层，同时允许氡222气通过并被检测。大部分半衰期55秒的22QRn(氡220)在传输/渗透通过塑料窗20期间将经受衰变，并且，因此，将不干扰半衰期3.82天的^Rn的阿尔法(o0离子探测，222Rn是预测地震中的目标氡气。除了这些环境控制，探测器具有生热/电压供应单元22，其被设计以向氡监测装置IO供应必要的电压，以及在所有时刻下保持聚碳酸酯容器18内部的温度在约35"C和保持相对湿度在约60%以下。通过选择变压器来增加24伏到IIO伏的线电压，变压器可以/将产生热，所述热对于保持氡监测装置10处于恒温以及保持低水平的水分/湿度是有用的。聚碳酸酯容器18在顶部还具有阀24，其被连接到室26，所述室26装有除湿剂(例如干燥剂)或除湿装置(例如减湿器)，例如将水分从所述室吸取出的吸湿材料。—旦有用的位置或多个位置被选择，则氡监测装置10被安装在那里，以分析——优选以连续实时的方式——氡气释放的量和/或频率。在矿物颗粒表面吸附的氡的释放对于应力是敏感的，并且比其它类型的土壤气，例如C02、CH4、C2H6、和类似气体，更易于被探测。本发明的监测装置IO应该位于远离人类活动的地方，以避免人类活动相关的应力，例如建设、回填、采矿、开采地下水和类似活动。在一个例子中，根据本发明的氡监测装置被置于一个约3米长、约0.6米宽以及约1.5米深的沟渠中。所述沟渠的底部用约40厘米的砾石42(在图27中用"B"表示)填埋，并在回填前，用约0.8mm厚的塑料片44覆盖。PVC管40(见图27)被用于给所述氡监测装置10加外罩，并且所述管40通常固定在根据上面描述而形成的沟渠的中部。在图27中标记"A"的指示表示从PVC管/外罩40的顶部到塑料片44的顶部之间的距离，并且为大约160厘米长。此外，放置位置应该在砾砂质河岸台地沉积物上，应高于地下水位。该放置位置还应该具有足够的排水能力，以确保雨水径流不在放置位置聚集。覆盖有聚乙烯片的沟渠可以促进土壤气氡的收集，其中氡监测装置外罩40被放置在所述沟渠的中部。所述外罩40能够保护氡监测装置10免受各种外部环境影响。在高于地下水位和任何洪水区的地带构建氡接收区。这通常在表面下约50厘米或约18英寸，并优选在干燥的土壤条件和恒温的区域中。氡接收区被用砾石或碎石42填塞，以便允许土壤气体积累(在图27中用箭头表示)；以及，位于该区的顶部上的衬垫，以便拦截所述土壤气体(见图27)。PVC外罩40的下面部分包括穿孔46，以允许土壤气体进入PVC外罩40的检测区48中。在PVC外罩40周围的地表面被堆高(用参考数字50表示)，以驱散地表降水。硅光电二极管探测器和数据记录仪被用在土壤气氡的测量中。氡水平的时变表明，存在氡的地震制备周期，其具有快速的氡聚积，然后是持续的高水平，尖峰状异常，然后是在地震开始之前更快下降到接近背景水平。在土壤气体氡监测中的该新型一体化方法利用了氡水平的尖峰状异常，这是描绘地震的时间和地点的较好前兆。通过使用放置在不同位置的该系统的多个单元，使地震的时间、地点和震级都可以被预测成为可能。将检测系统封装在PVC管中并电子式地获取数据而不需要除去PVC管盖，这极大降低了环境因素的影响。该氡探测系统由硅光电二极管探测器、接口和数据记录仪组成。本发明的系统/装置IO能够记录(一)分钟以下的期间内氡流量的变化。通过将数据记录仪连接到调制解调器和电话线上，可以在远程位置在任何时刻获得所述数据，并且优选地，以实时方式获得。认识到，当周围的温度低于地表温度，氡气的向上流动被完全减少或基本上减少，可以预想，可以向本发明的氡监测装置10附加气泵，以在这样的条件下保持向上的气流。此外，己经发现，闪电可能诱导氡的向上流动，从而干扰基于地震活动的氡迁移的分析，并且，因此，可以预想，导电外壳52可以被添加到氡监测装置10的外罩的外面，以消除或至少显著降低闪电对在所选择的位置内氡气迁移和氡探测装置的影响。当气体从地面被释放出来时，不期望的压力聚积可能发生在氡探测装置40(见图27)内，并且，当这种情况发生时，添加安全阀(未绘制示出)是可取的。最后，应当理解，安装在所述装置内的电子器件和机械器件(如果有的话)，通常将在或接近100%的湿度下运行相当长的一段时间。因此，所述元件必需能够经受这样的湿度以及任何其它有害气体例如H2S、CH4等等，这也可能影响所述装置的组件。此外，如果允许虫子、蛇或其它"动物"在外罩40的底部里边生存，则它们可以导致干扰。因此，在外罩40的长度上延伸的管可以被包括在内，以将杀虫剂或虫害防治的一些其它形式施用到外罩40的底部。该任选的特征被描述为管54，其在图27中沿着外罩40内部的左侧向下延伸。同样如图27所示，例如，杀虫剂颗粒56。氡气粒子在图27中以黑点示出(包括在外罩40中)。硅光电二极管探测器是期望的，因为它可以在高湿度条件下行使功能，并且可以消耗极小的能量连续地记录数据。该记录的数据还可以被远程获得。本一体化的地质学、物理学和工程学设计，在检测氡信号变化上是有效的。连续的氡谱含有与地震周期相关的信号，并且，因此，在预测地震上是有效的。在多个战略位置起作用的多个单元可以在甚至更短的地震预测中提供新希望，并可以得到对前兆时间的持续期间的理解。实时记录的数字化氡流量信号可以从接收站发送到卫星，用于远程传播。由于认识到地形复杂性，低频无线电波通常被用于这样的目的，但本发明不限于此。如果利用卫星传播，那么如果期望的话，也可能建立起全球预测系统。本发明的氡监测装置是有优势的，因为这样的装置需要最小的能量，并且如果需要，甚至能够由太阳能电池供电。至于根据本发明的装置的放置，断层地带应该至少10m宽，并且已知在最近1000年期间是活动的，如通过14C年代测定或其它方法所确定。InSAR(干涉合成孔径雷达(interferometricsynthetic,aperturemdar))图像被用以确定无干涉条纹的区域，用于氡监测系统的选址。在具有(干涉)条纹的区域中，应力分布在一个大的区域上。在无InSAR条纹的区域中，应力仅仅被断层地带中的应变吸收。在断层地带中的相应应变，释放处于矿物颗粒表面上的吸附态的氡。根据本发明的一个实施方式，如果氡气以这样的速率释放即速率高至在记录时间序列(或者时序记录数据(recordingtimeseries))中的最近背景速率(immediatebackgroundrate)的至少两倍时，则尖峰异常被定义为地震前兆。取决于量值，这样的尖峰状异常可能被用于打标记给该发送器，表示有效地震将在几天内和/或在某一地理区域内发生。实例数据台湾位于琉球群岛和菲律宾岛弧的连接处。欧亚板块和菲律宾海板块的强烈相互作用，使后者的一小部分在台湾东部仰冲前者之上。台湾具有两种构造运动；一种是菲律宾海板块向西北方向对欧亚板块的仰冲，以及另一种是菲律宾海板块向北朝冲绳海沟的运动。台湾地震的大多数与这两种运动以及主要断层的分布相关。图28阐述了位于台湾内和台湾附近的断层线，以及根据本发明形成的监视器台湾1和3的位置。Chisan断层——台湾3所在之处，近来被认为是活断层，而不是以前的疑似断层。如上所示，两个根据本发明形成的氡监测装置10被放置在台湾(T1和T3)，进行现场试验。所记录的时间序列表明，在可察觉的地震(Mt>3.5，即在里氏震级表上至少3.5级的地震)之前，前兆确实出现。正如可从下面的表1中所示的数据可以得出结论，在时间序列中氡的尖峰状异常是应力的结果。可能的是，这与当应力增加时，矿物或土壤颗粒的表面上吸附的氡的释放有关。表1列出了在T1和T3处观察到的关于前兆的最新表格，与地震相关的相关信息也被列出。在两个位置都观察到地震IX、XI、XV和XXV的前兆。通过分析前兆的吋限，沿着线性趋势线，可以估计相应地震吋限的震源。尽管已经具体参考本文所详述的某些实施方式对本发明进行了详细的描述，但是其它实施方式可以实现相同的结果。本发明的变化和改变对于本领域普通技术人员而言是明显的，并且本发明拟在所附权利要求中覆盖所有的此类改变和等价物。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>权利要求1.探测氡气的装置，包括至少一个氡传感元件，其可操作性地连接到至少一个氡探测元件；电源元件，其可操作性连接到所述至少一个氡传感元件和所述至少一个氡探测元件；和至少一个进入元件，其被设计以允许氡气的流入，同时限制水汽的流量和其它有害的环境因素，其中所述至少一个氡传感元件、所述至少一个氡探测元件以及所述电源元件被装入防水容器内。2.权利要求1所述的装置，其中所述容器进一步包括干燥室，其被设计为防止在所述防水容器中聚积水分或增加水分浓度。3.权利要求1所述的装置，其中所述防水容器包括塑料圆筒，其被设计来容纳所述至少一个氡传感元件、所述至少一个氡探测元件以及所述电源元件。4.权利要求3所述的装置，其中所述至少一个进入元件是所述塑料圆筒的尖角端，并且所述至少一个进入元件被设计以允许氡气进入，而同时限制和/或防止水分进入所述塑料圆筒。5.权利要求3所述的装置，.其中所述至少一个进入元件利用塑料膜，所述塑料膜对于氡气是可渗透的，而对于水和水蒸气是不可渗透的。6.探测氡气以预测地震的方法，所述方法包括下列步骤(A)在合适的监测位置，将氡监测装置放置在地面上，所述氡监测装置包括至少一个氡传感元件，其可操作性地连接到至少一个氡电源元件，其可操作性连接到所述至少一个氡传感元件和所述至少一个氡探测元件；和至少一个进入元件，其被设计以允许氡气的流入，同时限制水汽的流量以及其它有害的环境因素，其中所述至少一个氡传感元件、所述至少一个氡探测元件以及所述电源元件被装入防水容器内；(B)使用所述氡监测装置，探测从所述地下逃逸出的氡气的量随时间的变化；(C)使用所述探测到的从所述地面释放出的氡气量随时间的变化，生成氡气释放数据；(D)收集来自步骤(C)的所述氡气数据，进行分析，以预测至少一次地震的发生。7.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约3.0级的强度。8.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约3.5级的强度。9.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约4.0级的强度。10.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约4.5级的强度。11.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约5.0级的强度。12.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约6.0级的强度。13.权利要求6所述的方法，其中所述地震在里氏震级表上具有至少约7.0级的强度。14.权利要求6所述的方法，其中步骤(A)所述装置的所述容器进一步包括包括干燥室，其被设计以防止在所述防水容器中水分的聚积或浓度增加。15.权利要求6所述的方法，其中所述防水容器包括塑料圆筒，其被设计来容纳所述至少一个氡传感元件、所述至少一个氡探测元件以及所述电源元件。16.权利要求15所述的方法，其中所述至少一个进入元件是所述塑料圆筒的尖角端，并且所述至少一个进入元件被设计以允许氡气进入，而同时限制和/或防止水分进入所述塑料圆筒。17.权利要求15所述的方法，其中所述至少一个进入元件利用塑料膜，所述塑料膜对于氡气是可渗透的，而对于水和水蒸气是不可渗透的。全文摘要本发明涉及监测氡排放的系统(10)，以预测地震。在一个实施方式中，本发明涉及氡监测系统(10)，其被设计以远程监测氡气的释放，以及在地震预测中使用这些数据。文档编号G01V5/00GK101124492SQ200680005592公开日2008年2月13日申请日期2006年1月31日优先权日2005年1月31日发明者C-H·陈,K·W·吴,L·L·齐,T·F·杨,T·J·奎克申请人:阿克伦大学