قياس النشاط الإشعاعي: لماذا يختلف معدل العد عن البيكريل؟

الخلاصة السريعة

قياس النشاط الإشعاعي يحدد معدل التحولات النووية في كمية من المادة. البيكريل يعني تحولًا واحدًا في الثانية. أما نبضات الكاشف المسجلة فتوصف بمعدل عد؛ ولا تكون تلقائيًا مساوية للنشاط أو للجرعة الممتصة. ^[1][2]

• Bq للنشاط، و Gy للطاقة المترسبة لكل كتلة؛ الكوري يساوي 3.7 × 10¹⁰ بيكريل. ^[1]
• الصافي هو معدل العينة ناقص معدل الخلفية، بوحدتي زمن متوافقتين. ^[3]
• في المثال 1200/60 و 100/50 يعطيان 20 و 2 عدّة/ثانية، ثم صافيًا 18.
• مع كفاءة كلية مفترضة 0.30 عدّ مسجل لكل تحول، تقدير المثال 18/0.30 يساوي 60 بيكريل.
• عامل الكفاءة وزمن العد الفعلي مرتبطان بشروط القياس؛ لا نستبدلهما بقيمة عامة لكل جهاز. ^[2]
• رقم المثال ليس جرعة أو حكم تعرض؛ حسابها يتطلب معطيات لم نقدمها. ^[1]

النشاط والعد والجرعة: اقرأ اسم الكمية

وحدة النشاط Bq هي تحول في الثانية، ويساوي الكوري 1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ Bq. الجرعة الممتصة طاقة مترسبة لكل كتلة، ووحدتها Gy = J/kg. ^[1]

في تحويل أصلي، 2 ميكروكوري تعني 2 × 10⁻⁶ × 3.7 × 10¹⁰ = 74000 Bq. لم نحولها إلى غراي؛ بقي الحساب تحويلًا بين وحدتي نشاط.

إذا ذكر السؤال 1200 عدّة، فهذا عدد مسجل يحتاج مدة حتى يصبح معدلًا. لا يكفي وضع Bq بجانبه؛ لا توجد في هذا العدد وحده معلومات عن الزمن أو العلاقة بين ما يسجله الكاشف والتحولات التي حدثت.

مثال: طرح الخلفية ثم استخدام الكفاءة

معدل العد الصافي يساوي معدل العينة ناقص معدل الخلفية: Rnet = Ns/ts − Nb/tb، مع وحدات زمن متوافقة. ^[3] نستخدم زمن العد الفعلي الذي يسجل فيه الجهاز، كما يعرّفه مرجع العد. ^[2]

نختار سجلًا حسابيًا: 1200 عدّة خلال 60 ثانية فعلية للعينة، و 100 خلال 50 ثانية فعلية للخلفية تحت شروط المقارنة نفسها. المعدلان 20 و 2 عدّة/ثانية، والفرق 18. الأرقام افتراضية ولا تتضمن تنفيذ تجربة.

المقصود بالكفاءة في حسابنا هو معدل العد الصافي مقسومًا على معدل التحولات لمعيار معلوم تحت شروط المعايرة. ^[2] نفترض كفاءة كلية 0.30 بهذا المعنى؛ يصبح التقدير A = 18/0.30 = 60 Bq.

لفحص المثال، لو كانت الكفاءة 0.60 مع النشاط الافتراضي نفسه 60 بيكريل والخلفية 2 عدّة/ثانية، لتوقعنا صافيًا 36 ومعدلًا كليًا 38. عند زمن 60 ثانية يعطي النموذج 2280 عدّة متوقعة. الكاشف المختلف لا يجعل المادة تتحلل أسرع في هذا الحساب.

ونختار سجلًا افتراضيًا آخر للعينة: 2400 عدّة في 120 ثانية فعلية، مع الخلفية الأصلية. يبقى المعدل 20 والصافي 18. مضاعفة العدد والمدة معًا لم تضاعف التقدير؛ وحدتا العدد والمعدل تجيبان سؤالين مختلفين.

ما الذي نحتاجه لتفسير النتيجة؟

القيمة 0.30 معطى خاص بمثالنا، وليست كفاءة عامة لكل كاشف ومادة. يربط المرجع الكفاءة بمعايرة معيار معلوم، وقد تختلف عوامل الاستجابة مع العينة وطريقة العد. ^[2]

حدد معنى الكفاءة قبل استعمالها: هل ربطت العد بالتحولات أصلًا، كما افترضنا، أم ربطته بإشعاع معين فقط؟ مثالنا يضع الربط الكلي معلومًا ويستبعد أي تصحيح إضافي لم يعط. لا نستعمله بديلًا لتحليل جهاز فعلي.

والـ 60 بيكريل نتيجة النموذج الذي بنيناه؛ ليست جرعة أو حكمًا عن تعرض شخص. لم نحدد انتقال الإشعاع وترسب طاقته في كتلة، وهما كميتان خارج بيانات العد التي استعملناها. ^[1]

تجمع قراءة النتيجة إذن اسم الكمية ووحدتها، وأزمنة العد، والخلفية، وتعريف عامل الكفاءة. يستطيع القارئ بهذا الترتيب إعادة حساب المثال وتحديد المعطى المفقود في سجل آخر، دون الخلط بين رقم الكاشف ووصف المصدر.

للتوسع: التحلل الإشعاعي: كيف نحسب المتبقي ونفهم نصف العمر؟.