|
| |
|
Главная
>
Атомное ядро и ядерные превращения РАЗДЕЛ 11 МЕТОДИКА ДОЗИМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ Как известно, основной физической характеристикой действия излучения на какой-либо объект является величина поглощенной дозы, т. е. количество энергии, поглощенной 1 г вещества. Расчет или непосредственное измерение этой величины как для всего объекта в среднем, так и для отдельных его частей (например, для отдельных органов человека) является конечной целью дозиметрии в каждом конкретном случае. На практике, однако, расчет и тем более непосредственное измерение величины поглощенной дозы в радах (1 рад = = 100 эрг/г) встречает весьма больщие трудности. Чаще всего удается измерить либо дозу в рентгенах, либо мощность дозы в р/сек, мкр/сек, р/час в точках пространства, которые непосредственно примыкают к исследуемому объекту. Это осуществляется, как правило, приборами, щкала которых градуируется непосредственно в единицах мощности дозы или дозы. Проведение измерений при помощи таких приборов не может вызвать серьезных затруднений. Поэтому мы ограничимся в этих случаях лищь кратким описанием таких приборов с указанием их основных характеристик. То же самое будет сделано для нейтронных радиометров, щкала которых градуируется непосредственно в нейтр/см сек. В тех случаях когда возможно поступление радиоактивных веществ в организм (загрязнение радиоактивными веществами рабочих поверхностей, воды и воздуха), пользуются приборами, дающими возможность измерять количество радиоактивного вещества, выраженное в единицах активности (кюри, распад/мин) с единицы площади загрязненной поверхности или в единице объема воды (воздуха). В этих случаях для получения величины активности радиоактивного вещества по измеренному числу импульсов в минуту (Скорости счета) требуется учет ряда факторов и введение соответствующих поправок. Глава 1 ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ РАДИОАКТИВНОСТИ При измерениях дозы, мощности дозы или интенсивности излучения, как и при измерении любой величины, неизбежны ощибки (погрещности). Эти погрещности могут быть двух видов; а) систематические и б) случайные. Систематические ощи;бки могут быть вызваны следующими причинами: 1. Применение прибора в условиях, ие соответствующих его паспортным данным. В качестве примера могут быть приведены измерение мощности дозы за счет мягкого у-излучения в несколько десятков килоэлектронвольт рентгенметром, рассчитанным на измерение жесткого у-излучения, или измерение мощности дозы у-излучения прибором, в ионизационной камере которого не обеспечивается режим насыщения, и т. д. 2. Наличие вблизи измерительного прибора источника излучения (циферблаты, покрытые составом, содержащим Ra, и другие источники излучения; загрязненные поверхности, воздух и т. д.). В частности, постоянный естественный фон дает систематическую ощибку в измерениях. 3. Неправильность показаний прибора. Для этой категории ошибок характерно то, что каждая из них изменяет результат в одну сторону. Систематические ошибки могут быть устранены, хотя это и может быть связано с известными трудностями. Систематические ошибки устраняются введением соответствующих поправок и проверкой измерительных приборов. Случайные ошибки зависят от следующих причин; 1. Неточностей, возникающих при отсчетах показаний в приборах. В качестве примера может быть приведено несинхронное включение тумблера счет и секундомера при измерении скорости счета, а также передержки или недодержки при измерении времени отсчета. 2. От того, что измеряется некоторая вел.ичина, для которой характерны статистические колебания. При измерении количества импульсов от любого радиоактивного препарата вследствие статистического характера самого радиоактивного распада мы не получим одинаковой величины при многократных измерениях. Задача сводится к вычислению наиболее часто встречающегося (наиболее вероятного) значения. 24 Защита от радиоактивных излучений Из самой природы случайных ошибок следует, что ошибки в сторону уменьшения и увеличения измеряемой величины являются равновероятными. Если систематические ошибки исключены введением соогвет-ствуюших поправок и проверкой приборов при помошн эталона, то оценка погрешностей измерений сводится к учету случайных ошибок. Оказывается, что характеристикой точности является не величина случайного отклонения от истинного значения, а частота появления ошибок определенной величины ил:1, иначе говоря, вероятность того, что измеряемая величина лежит в определенных пределах. § 1. ОЦЕНКА СЛУЧАЙНЫХ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЯ Пусть Ni, Nn, - Ni - полученные на опыте значения измеряемой величины N. Составим разности между этими величинами и величиной среднего арифметичес2<ого из всех значений: а, = yVi - 02 = Л2 - N, а, N, - N, где N,+ N,4- . . . -Ь iV,- 4- + Примем в качестве характеристики точности измерений величину средней квадратичной ошибки отдельного измерения р: п - \ Кроме величины р часто употребляется так называемая вероятная ошибка отдельного измерения г = 0,67р. Величина г имеет простой физический смысл; она показывает, что при многократном измерении какой-либо физической величины ошибки больше и меньше ±г равновероятны, иначе говоря, если количество полученных значений измеряемой величины достаточно велико, то на каждые 100 измерений в 50 случаях величина ошибки будет больше и в 50 - меньше г. Величина г связана простым соотношением со среднеарифметической ошибкой отдельного измерения: 0,85 Аналитически связь между вероятностью появления случай-пой ошибки Р и величиной этой ошибки а, = Л; -выражает- СЯ законом Гаусса: Z! L г. У 2 г. где р - средняя квадратичная ошибка однократного измерения. Следует заметить, что при отсутствии систематических ошибок истинное значение измеряемой величины Л при большом числе измерений практически равно среднему арифметическому Л. Исследование показывает, что при многократных измерениях вероятность распределения отклонений от среднего арифметического значения такова, что 68,3% значений измеряемой величины имеют погрешность в пределах 1р . 95,5%-в пределах 2р , 99,7% - в пределах Зр,99,96%) - в пределах 3,5р . На практике значени1 измеряемой величины, отклоняюшиеся от среднего значения Л на величину больше Зр , могут быть отброшены, как не принадлежащие к данному статистическому ряду, если они встречаются весьма редко.  Рио. 209. Кривая распределения Гаусса (то оси ординат отложены значения измеряемой велич1ины N, по оси абсцисс- вероятная ошибка отдельного из.мерення р; - среднее арифметическое значение измеряемой величины) Из кривой распределения Гаусса, представленной на рис. 209, ясно, что большие отклонения от среднего значения N встречаются, вообше говоря, редко. Как следует из теоретического и экспериментального рассмотрения вопроса, при измерении числа частиц, попадающих за одно и то же время в счетчик, отклонение результатов измерений от их среднего значения распределены по закону Гаусса 23* С квадратичной ошибкой отдельного измерения: Выражение р = ± ]/ Л/ удобно в том смысле, что позволяет определить, какое количество импульсов должно быть измерено для получения заданной величины ошибки р . Так, при ЛГ = = 100 истинное число импульсов 77= 100 ± 10, г. е. составляет 10% от величины .V. Эта формула справедлива в случае, если ошибка вызвана лишь статистическим хар акте.ром радиоактивного распада. При большом числе отсчетов N весьма мало отличается от значения N, полученного в одном из опытов, а поэтому приближенно можно считать, что ±Vn ± Vn,. Окончательный результат для количества импульсов от радиоактивного препарата записывается в виде N N. § 2. УЧЕТ ФОНА Как уже отмечалось, учет фона особенно важен при измерении активности слабых источников излучения. В этом случае измеряется количество импульсов, соответствующих фону Лф и препарату с фоном Лпр-ЬФ- Значение ско- рости счета от препарата р пр+ф а ве- личина средней квадратичной ошибки отдельного измерения препарата Рпр, согласно теории ошибок, определится по формуле Рпр = ± пр+ф + 4. рпр-ьФ и рф - соответственно средние квадратичные ошибки при измерении препарата с фоном и самого фона. Пример. Пусть при измерении фона счетчика зарегистрировано 500 импульсов в течение 10 мин., а при помешении вблизи счетчика радиоактивного препарата число импульсов составило 1200 за 6 мин. Тогда скорость счета (число импульсов в минуту), обусловленная фоном, составит Nc, 500 ± УМО 500 ± 22 = 50± 2,2 имп/мин. а скорость счета препарата и фона пр+ф - пр+ф 1200±>1200 1200 ±35 = 200 ± 5,8 имп/мин. Значение Рпр получим, имея в виду, что рф =2,2 имп/мии, а рр ф = = 5,8 имп/мин: рпр = 1(2,2).-К5,8)2 = 6,2 имп/мин. Окончательно скорость счета составит пр - пр+ф - Пф Рпр = 50± 6,2 имп/мин. 6,2 Относительная погрешность составит j-. 100*/ =4 / . § 3. ВЫБОР ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ При проведении измерений радиоактивных препаратов весьма важен вопрос о выборе продолжительности измерений, обеспечивающей заданную величину погрешности Рпр . Это особенно важно при измерении короткоживущих препаратов, а также при проведении экспресс-анализов. Существенную роль в выборе продолжительности измерений играет относительная интенсивность фона и источника. В случае точных измерений принято требовать, чтобы величина систематической ошибки (в данном случае скорости счета, обусловленной фоном, Пф ) не превышала 57о от значения случайной квадратичной ошибки счета препарата и фона, т. е. Ф<0.05р рф . Таким образом, при заданной величине случайной квадратичной ошибки рпр-ЬФ или относительной квадратичной ошибки -----можно определить соотношения между скоростью пр + ф , счета фона и препарата с фоном, при которых значением фона можно принебречь. В этом случае считаем пр + л = пр- Рпр-ЬФ - Рпр (здесь р-ошибки в скорости счета). Для определения времени измерения препарата и фона запишем, что Рпр = пр+ф откуда пр +ф Р+Ф г пр+ф пр+ф
http://www.ooors.ru/ продажа фейерверков со склада оптом. |
