ИЗМЕРЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ

Если известна схема распада радионуклида, может проводиться прямое определение радиоактивности испытуемого образца в беккерелях (Бк), но на практике для получения точных результатов требуется внесение большого количества поправок. В связи с этим допускается возможность проводить измерение с помощью первичного стандартного источника или используя измерительные приборы, такие как ионизационная камера или спектрометр, калиброванные с использованием подходящих стандартов для конкретных радионуклидов.

Спектрометр используют при измерении радиоактивности радионуклидов в смеси, идентифицируя каждый радионуклид по его излучениям и характерным значениям энергий.

Все измерения радиоактивности должны корректироваться с учетом мертвого времени детектора, фонового излучения, связанного с окружающей средой и ложными сигналами, создаваемыми оборудованием.

Радиоактивность лекарственного препарата устанавливают на определенную дату. Если период полураспада радионуклида составляет менее 70 суток, также указывают время для конкретного временного (часового) пояса. Радиоактивность для других значений времени может быть рассчитана из экспоненциального уравнения распада или из таблиц.

Обычно правильное измерение радиоактивности требует учета некоторых или всех следующих позиций.

Потери на мертвое время. В связи с ограниченным временем разрешения (мертвое время) детектора и соединенного с ним электронного оборудования может быть необходимым внесение поправок на потери при совпадениях. Время разрешения счетчика представляет собой минимальный временной интервал, необходимый счетчику для разрешения двух отдельно регистрируемых импульсов. Эпизодические явления излучения в более короткие интервалы времени могут не обнаруживаться или обнаруживаться как отдельное явление с суммарной энергией. Эти потери иногда называются "потерями на мертвое время". Для подсчитывающей системы с фиксированным мертвым временем (после каждого счета истинную скорость счета, c^-1, рассчитывают по следующей формуле:

,

где: N₁ - наблюдаемая скорость счета в секунду;

- мертвое время в секундах.

Некоторые приборы вносят данную поправку автоматически. Внесение поправок на потери, вызванные совпадениями, должно быть сделано перед поправками на фоновое излучение.

Поправки на распад, происходящий в процессе измерения. Если период времени для отдельного измерения (t_m) не настолько мал, что им можно пренебречь по сравнению с периодом полураспада радионуклида T_1/2, необходимо учитывать распад, происходящий в процессе измерения. Например, 5% суммарных потерь при счете вследствие распада в течение периода измерения составляет 15% от периода полураспада радионуклида.

Показание прибора (скорость счета, ионизационный ток и т.д.), откорректированное с учетом фоновых сигналов и при необходимости потерь, вызванных электронными эффектами, на начало отдельного измерения рассчитывают по следующей формуле:

,

где: R - показание прибора перед внесением поправки на распад, но после поправки на фоновый сигнал и т.д.;

- константа распада радионуклида (ln 2/T_1/2);

e - основание натурального логарифма;

t_m - продолжительность измерения.

Статистика измерения радиоактивности. Различия в результатах определений радиоактивности происходят, главным образом, из хаотичной природы ядерных превращений. С помощью счета при любом ограниченном периоде времени можно только оценить истинную скорость ядерных превращений. Для компенсации различий в числе превращений за период времени должно регистрироваться достаточное количество импульсов. В случае измерения радиоактивности стандартное отклонение зарегистрированных импульсов равно корню квадратному из числа этих импульсов. Таким образом, для получения относительного стандартного отклонения, не превышающего 1%, необходимо не менее 10 000 импульсов.

Линейность. Линейность измерительного прибора представляет собой диапазон значений радиоактивности конкретного радионуклида, в пределах которого его эффективность остается постоянной.

Линейный диапазон значений совокупного измерения радиоактивности может быть определен при повторном счете для радиоактивного образца в условиях фиксированной геометрии, так как радионуклид образца распадается, начиная с уровня значений активности, превышающего линейный диапазон. После внесения поправок на фоновый сигнал строят график зависимости натурального логарифма значений скорости счета от времени, прошедшего после первого измерения (рисунок 2.1.2.43.-1).

Рисунок 2.1.2.43.-1. - График зависимости измеренной и экстраполированной скорости счета (натуральный логарифм числа импульсов в секунду (ln cps)) при использовании источника, содержащего технеций-99м, от времени, начиная с уровня значений радиоактивности, превышающих линейный диапазон измерительного оборудования

Линейный регрессионный анализ центральной линейной части совокупности данных приводит к наклону кривой, который равен постоянной распада , имеющей характерное значение для каждого радионуклида:

где: c - натуральный логарифм скорости счета при t = 0 совершенно линейного измерительного прибора.

Итоговое уравнение регрессии используют для расчета теоретической скорости счета при каждом значении времени, при котором были зарегистрированы текущие показания прибора. Линейный диапазон измерительного оборудования является превышенным в случае, если отклонение измеренной скорости счета от теоретической неприемлемо высокое.

С другой стороны, может быть произведен ряд разбавлений раствора радиоактивного вещества с известной радиоактивностью. Затем отмеряют равные объемы каждого разбавленного раствора и подвергают счету с использованием стандартизованных геометрии и комплектации счетчика. Отношение скорости счета для каждого образца (после поправки на фоновые сигналы и распад) к рассчитанной радиоактивности соответствующего образца в Бк представляет собой эффективность счета. Диапазон, в пределах которого это отношение имеет постоянное значение, является диапазоном измерительного оборудования, подходящим для данного радионуклида.

Предел обнаружения и предел количественного определения для оборудования и методик, используемых при измерении радиоактивности, должны устанавливаться перед их повседневным использованием.

Предел обнаружения. Предел обнаружения (ПО) отдельной методики представляет собой наименьшее содержание радиоактивности в образце, которое может быть обнаружено, но не обязательно определено количественно в виде точного значения. На практике для этого необходимо определить фоновый сигнал и его стандартное отклонение. ПО обычно принимается равным трехкратному стандартному отклонению фонового сигнала.

Предел количественного определения. Предел количественного определения (ПКО) отдельной методики представляет собой наименьшее содержание радиоактивности в образце, которое может быть определено количественно с соответствующей прецизионностью и правильностью. ПКО применяется, в частности, для определения примесей и/или продуктов деградации. На практике ПКО обычно принимается равным 10-кратному стандартному отклонению фонового сигнала.