4. Измерения
4.1. Измерение естественного радиационного фона (ерф). Измерение активности соли ксi, содержащей примесь естественного радиоактивного изотопа к-40.
Откорректировать по необходимости
Измерение потока -частиц от мешочка с солью KCl и естественного радиационного фона на кафедре экологии.
Измерения проводились непрофессиональным прибором дозиметр-радиометр ИРД-02Б1.
В
режиме работы «дозиметр» (датчик прибора
закрыт металлической шторкой, пропускаюшей
-кванты и задерживаюший
-частицы)
прибор измеряет мощность эквивалентной
дозы
-излучения
.
Размерность измеряемой величины –
мкЗв/ч.
В
режиме работы «радиометр» (датчик
прибора не закрыт металлической шторкой)
прибор измеряет суммарную плотность
потока -частиц и
-квантов
N
.
Для измерения плотности потока
-частиц
N
предварительно нужно измерить плотность
потока
-квантов
N
(металлическая шторка закрывает датчик
и отсекает
-частицы)
и вычесть это значение из первой величины:
N = N – N
Размерность
измеряемой величины N
– (кол-во частиц)/(мин
)
Упражнение I. Измерение мощности дозы - излучения в 521 аудитории (Естественный радиационный фон (ЕРФ) в аудитории 521).
Включаем прибор (датчик закрыт металлической шторкой), включаем режим работы «дозиметр», располагаем прибор датчиком вниз на расстоянии 1 м от пола и делаем 20 замеров. Каждый замер снимаем на счет «три» с тем, чтобы исключить выбор изменяющихся на дисплее численных значений мощности дозы в данный момент времени. Измеренные значения приведены в табл. 1.
Табл.1. Результаты измерений мощности дозы
№ Измерения |
Мощность дозы, мкЗв/час |
№ Измерения |
Мощность дозы, мкЗв/час |
1 |
0,11 |
11 |
0,11 |
2 |
0,15 |
12 |
0,15 |
3 |
0,17 |
13 |
0,13 |
4 |
0,12 |
14 |
0,12 |
5 |
0,14 |
15 |
0,13 |
6 |
0,13 |
16 |
0,14 |
7 |
0,11 |
17 |
0,10 |
8 |
0,10 |
18 |
0,11 |
9 |
0,12 |
19 |
0,12 |
10 |
0,12 |
20 |
0,12 |
Обработка результатов измерений
Используя результаты измерений, вычисляем среднее значение мощности дозы <
>
по формуле:
<
>
=
где i – результат отдельного измерения;
n – кол-во измерений.
Определяем средние квадратичные погрешности единичных измерений Sn и средних значений S по формулам:
;
S=
Выясняем, есть ли в массиве данных табл. 1 значения, которые можно квалифицировать как промахи, используя признак:
Вычисляем абсолютную погрешность измерения.
где ∆ сист – систематическая погрешность, определяемая точностью измерительного инструмента.
cл
– случайная погрешность.
вычисляем
так:
=t
S
Коэффициент
Стьюдента t
берем
из таблицы для доверительной вероятности
=0.95,
n=20.
t
Подставляем в вышеприведенные формулы значения из табл.1:
=
(0.11
4
+ 0.12
6
+ 0.10
2
+ 0.13
3
+ 0.14
2
+ 0.15
2
+ 0.17)/20=0.12 мкЗв/ч
Sn=
= 0,01
S = 0.01/4.47 = 0.002
=
2.1
0.002
= 0.0046
0.005
Пусть систематическая ошибка измерения равна нулю. Тогда
Окончательный результат
мкЗв/ч
Упражнение 2. Измерение потока -частиц от мешочка с солью KCl.
Природный
калий состоит из трех изотопов: двух
стабильных -
(93,09%) и
(6,91%) и одного
радиактивного
(0,01%, Т1/2 = 1,32
лет).
Геометрия опыта изображена на рисунке ниже.
Результаты измерений предоставлены в табл.2.
Таблица 2. Результаты параллельных измерений плотностей потоков –частиц и - квантов от мешочка с солью KCl. (кол-во -частиц и - квантов)/(мин )
№измерения |
Суммарный поток -частиц и - квантов. (фон+KCl) |
Суммарный поток -частиц и - квантов. (фон) |
1 |
36 |
17 |
2 |
33 |
13 |
3 |
35 |
17 |
4 |
37 |
18 |
5 |
41 |
16 |
6 |
43 |
12 |
7 |
47 |
14 |
8 |
44 |
12 |
9 |
46 |
12 |
10 |
46 |
13 |
11 |
50 |
10 |
12 |
52 |
10 |
13 |
47 |
12 |
14 |
44 |
14 |
15 |
51 |
12 |
16 |
45 |
12 |
17 |
48 |
11 |
18 |
50 |
16 |
19 |
46 |
17 |
20 |
41 |
16 |
Вычисления.
Результат подсчета импульсов -частиц и - квантов: фон + KCL
<N
>
= (36 + 33 + 35 + 37 + 41
2
+ 43 + 47
2
+ 44
2
+ 46
3
+ 50
2
+ 52 + 47 + 51 + 45 + 48)/20 = 38
Sn = 2.55
S = 2.55/4.47 = 0.57
=
2.1
0.57
= 1.197
В
предположении, что
N
сист = 0;
= 1,197
(кол-во
- частиц и
-
квантов)/(мин
)
Результат подсчета импульсов -частиц и - квантов: фон
<N
фон>
=(17
3
+ 13
2
+ 18 + 16
2
+ 12
6
+ 14
2
+ 10
2
+ 11 + 17)/20 = 14
Sn =1,7
S=1.7/4.47=0,38
=
2,1
0,38
= 0,798
В
предположении, что
N
сист
= 0;
=
0,798
N
0,798
(кол-во
-частиц и
-
квантов)/(мин
)
<N>
-
= 38 - 14 = 24
=
= 2.16
(кол-во
-частиц и
-
квантов)/(мин
)
Измерение фона + KCl по -излучению
Таблица 3. Результаты измерений фона + KCl по -излучению
№измерения |
Поток
|
№измерения |
Поток . (кол-во )/(мин ) |
1 |
13 |
11 |
11 |
2 |
12 |
12 |
13 |
3 |
10 |
13 |
12 |
4 |
12 |
14 |
10 |
5 |
11 |
15 |
11 |
6 |
9 |
16 |
10 |
7 |
12 |
17 |
14 |
8 |
12 |
18 |
13 |
9 |
12 |
19 |
12 |
10 |
14 |
20 |
11 |
.
(кол-во
)/(мин
)
<N>
= (13
3
+ 12
/20)
= 11,75
Sn = 1,29
S = 1.29/4.47 = 0.288
=
2.3
0.288
= 0.662
В
предположении, что
N
сист=0;
=
0,662
(кол-во
-частиц и
-
квантов)/(мин
)
<N>
= <N>
- <N>
=
24-12 = 12
=
= 0,938
(кол-во
-частиц и
-
квантов)/(мин
),
<N>
-
= 24-12 = 12
=
= 5,16
Окончательный результат: поток –частиц от мешочка с солью KCL
=
12
5,16
(кол-во
-частиц)/(мин
)