Radioaktivní aktivita a becquerel
Radioaktivní aktivita udává, kolik jaderných přeměn probíhá v průměru za jednotku času. Jednotkou SI je becquerel: 1 Bq = 1 přeměna za sekundu. Aktivita je vlastnost zdroje a není totožná s četností impulsů detektoru, absorbovanou dávkou ani biologickým účinkem.
Aktivita je rychlost rozpadu
Je-li ve vzorku N nestabilních jader a každé má rozpadovou konstantu λ, očekávaná aktivita je A = λN. S exponenciálním úbytkem mateřských jader klesá stejným faktorem také aktivita.
Rozpadová konstanta má jednotku s⁻¹ a s poločasem souvisí λ = ln2/T₁/₂. Po jednom poločasu tedy klesne na polovinu nejen počet nerozpadlých jader, ale také aktivita vzorku.
Becquerel je malá jednotka
Zdroj s aktivitou 1 Bq má v průměru jednu jadernou přeměnu za sekundu, jednotlivé události jsou však náhodné. Laboratorní a lékařské zdroje mají často aktivity v kBq, MBq nebo GBq. Předpona mění jen číselnou škálu.
Vysoká aktivita sama neurčuje druh záření ani energii jedné přeměny. Dva zdroje se stejným počtem přeměn za sekundu mohou mít velmi odlišná spektra a jiný způsob interakce s látkou.
Kalkulátor aktivity
Četnost impulsů není aktivita
Detektor zachytí jen část přeměn ve zdroji. Výsledek ovlivňuje účinnost, geometrie, prostorový úhel, absorpce, energetický práh a pozadí. Tisíc impulsů za sekundu proto automaticky neznamená aktivitu 1000 Bq.
V jednoduchém modelu lze čistou četnost zapsat R = εgA, kde ε popisuje účinnost detekce a g podíl emitovaného záření, který zasáhne detektor. Oba faktory mohou být závislé na energii.
Měrná aktivita závisí na nuklidu
Aktivita na jednotku hmotnosti se nazývá měrná aktivita. Pro stejné látkové množství dává kratší poločas větší λ a větší aktivitu, protože se za každou sekundu rozpadne větší zlomek jader.
Dlouhý poločas sám neznamená automaticky malé nebo velké riziko. Aktivita je jen jedna veličina; důležité jsou energie a typ záření, množství látky, cesta expozice a doba působení.
Aktivita, dávka a riziko jsou různé veličiny
Becquerel měří přeměny za sekundu. Gray měří energii absorbovanou na jednotku hmotnosti a sievert navíc zohledňuje biologickou účinnost druhu záření a ozářené tkáně. Bez modelu přenosu energie nelze tyto jednotky přímo převádět.
Aktivitu lze odhadnout kalibrovaným detektorem, ale je třeba odečíst pozadí a znát účinnost i geometrii. Surový údaj čítače není univerzální vlastností zdroje, i když je vyjádřen v impulsech za sekundu.
Řešené příklady
1. N = 10⁹ a λ = 10⁻⁴ s⁻¹
Řešení
A = λN = 1,0 × 10⁵ Bq.
2. Po jednom poločasu
Řešení
Je-li A₀ = 8,0 kBq, po jednom T₁/₂ je aktivita 4,0 kBq.
3. Celková účinnost 20 %
Řešení
Při εg = 0,20 a A = 5000 Bq očekáváme přibližně 1000 čistých impulsů/s.