Детектори іонізуючих випромінювань, дозиметричні і радіометричні прилади

В паспортах дозиметрів, як правило, не приводяться постійні градуювання за числом імпульсів а і b. Тому скористуватись формулами (33) і (34) для знаходження випадкової частини відносних похибок практично неможливо. Для практичного визначення похибок вимірювання, дози або потужності дози, які в загальному будуть позначенні через Х, необхідно користуватись загальною методикою обчислення похибок. Дослід проводиться n разів і обчислюється вибіркове середнє

 ,                                              (5.35.)

вибіркове середньоквадратичне відхилення

 .                                (5.36.)

Абсолютна випадкова похибка вимірювання

 ,                                        (5.37.)

де  – коефіцієнт Стьюдента для числа ступенів вільності   (знаходиться за таблицею 5). Відносна похибка вимірювання приладу

 ,        (5.38.)

де   – відносна приладова похибка, знаходиться за паспортом приладу. Приладова і випадкова похибки повинні бути визначені з однаковою ймовірністю попадання точного значення в довірчий інтервал.

До детекторів, які працюють в дозиметрах, ставляться певні вимоги. Так, якщо вимірюється експозиційна доза, робоче тіло детектора повинно бути повітрянноеквівалентним, оскільки ця доза визначається зарядом іонів, що утворюються в повітрі. Якщо вимірюється одна з біологічних доз (еквівалентна, ефективна), то робоче тіло детектора повинне бути тканиноеквівалентним.

Еквівалентність тому чи іншому тілу означає, що в робочому тілі детектора під дією фотонного випромінювання повинні утворитись швидкі електрони з таким само розподілом, як і у даному тілі.

 

 

Радіометри застосовуються для вимірювання активності, найчастіше питомої або об’ємної активності. Блок-схема радіометра представлена на рис.10.

Детектор реєструє випромінювання, яке випускає робоча проба і утворюються імпульси струму, які через керуючий пристрій на протязі часу, що визначається таймером, поступають на лічильник імпульсів. Детектор і робоча проба знаходяться у свинцевому контейнері, який ослабляє зовнішнє фонове випромінювання. Ослаблення цього випромінювання необхідне для збільшення точності вимірювання, особливо при малій активності. Але, незважаючи на це, зовнішнє фонове випромінювання проникає до детектора і викликає появу імпульсів.

Питома або об’ємна активність проби визначена за допомогою радіометра

 ,                                                   (5.39.)

де  – швидкість лічби радіометра від робочої проби,  – швидкість лічби від фону,  – постійна для даного радіометра і даної проби величина, яка називається чутливістю радіометра. Швидкість лічби радіометра є число імпульсів за одиницю часу.

З формули (39) випливає, що для визначення активності необхідно проводити вимірювання швидкості лічби радіометра від проби й фону. З формули (39) знаходиться відносна похибка вимірювання активності.

 ,                   (5.40.)

де перший доданок під коренем у виразі (40) визначається відносною приладовою похибкою  , яка задається в паспорті приладу, другий доданок визначається абсолютними випадковими похибками   і  . Швидкість лічби може бути виражена через число імпульсів детектора  . Вважаючи, величина N розподіляється законом Пуассона, можна визначити похибки величини   і  . Таким способом з (40) можна отримати більш конкретний вираз для відносної похибки питмої або об’ємної активності.

 ,         (5.41.)

де  – час вимірювання імпульсів від проби,  – від фону.

Похибка визначення активності за допомогою радіометра може знаходитись не тільки з використанням розподілу Пуассона (41), а і за загальною методикою обчислення похибок непрямих вимірювань (40), при цьому вимірювання швидкості лічби   і   проводиться декілька разів і величини, які входять в (40) знаходяться за формулами (35) – (38).

При вимірюванні активності виникає проблема оптимального розподілу загального часу вимірювання   між вимірюванням проби   і фону  :  . Аналіз показує, що випадкова похибка вимірювання буде мінімальною, якщо час вимірювання проби і фону задовольняють умові

 .                                                (5.42.)

Зі співвідношення (42) випливає, чим більше відношення  , тим повинно бути більшим і відношення  .

З (42) можна виразити   через   і підставити у вираз (41). Тоді отримаємо відносну похибку вимірювання при оптимальному розподілі загального часу вимірювання   на вимірювання проби   і фону  

 .            (5.42А)

З (42А) випливає, що при збільшенні часу вимірювання проби   відносна похибка визначення питомої або об’ємної активності зменшується.

 

§8. Гама-спектральний аналіз.

 

Гама-спектральний аналіз може бути якісним і кількісним. При якісному гама-спектральному аналізі встановлюється вид ядра, яке випромінює дане гама-випромінювання. Це можна здійснити, вимірявши енергію гама-фотонів. Гама-спектри є характеристичними і, знаходячи структуру гама-спектру (кількість окремих гама-ліній і відповідну їм енергію фотонів), можна визначити ядро, яке випромінює даний гама-спектр. При кількісному