Aktiivisuus ja becquerel
Radioaktiivinen aktiivisuus on ytimen hajoamisten keskimääräinen nopeus. SI-yksikkö becquerel, Bq, tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa. Aktiivisuus kuvaa lähdettä, mutta ei yksin kerro absorboitua annosta tai biologista vaikutusta.
Aktiivisuuden yhtälö
Yhdelle radionuklidille A=λN. Suurempi hajoamisvakio tai suurempi hajoamattomien ydinten määrä kasvattaa aktiivisuutta. Koska N pienenee eksponentiaalisesti, myös A(t)=A₀e^(−λt), joten aktiivisuus puolittuu samalla puoliintumisajalla.
Becquerel ei ole annosyksikkö
Bq kertoo tapahtumia sekunnissa. Gray kertoo absorboitua energiaa massayksikköä kohti ja sievert lisää biologisen painotuksen. Kaksi yhtä aktiivista lähdettä voi siis aiheuttaa hyvin erilaisen vaikutuksen riippuen säteilyn energiasta, tyypistä, sijainnista ja altistusajasta.
Ilmaisimen laskentanopeus
Ilmaisin havaitsee vain osan hajoamisista. Geometria määrää, kuinka suuri osa säteilystä osuu aktiiviseen tilavuuteen, ja sisäinen tehokkuus määrää, kuinka suuri osa osumista tuottaa hyväksytyn signaalin. Lisäksi absorptio, kynnykset ja elektroniikan asetukset vaikuttavat.
Spesifinen aktiivisuus
Aktiivisuus massaa kohti riippuu voimakkaasti puoliintumisajasta ja isotoppipuhtaudesta. Lyhytikäinen puhdas radionuklidi voi olla erittäin aktiivinen jo pienessä massassa, koska suuri osuus ytimistä hajoaa aikayksikössä.
Tilastolliset vaihtelut
Hajoamistapahtumat ovat satunnaisia. Sama keskimääräinen A ei anna joka sekunti samaa tapahtumamäärää. Poisson-tilasto on usein käyttökelpoinen malli, ja suhteellinen satunnaisepävarmuus pienenee suunnilleen suhteessa 1/√N.
Kuollut aika
Havaitun pulssin jälkeen ilmaisin ja elektroniikka voivat olla lyhyesti kykenemättömiä rekisteröimään uutta tapahtumaa. Suurella nopeudella kuollut aika pienentää havaittua laskentaa systemaattisesti. Korjaus riippuu käytetystä kuolleen ajan mallista.
Kalibroitu aktiivisuus
Aktiivisuuden johtaminen spektristä vaatii energian mukaan tunnetun tehokkuuden, taustan vähennyksen, mittausgeometrian, mahdollisen itseabsorptio-korjauksen ja oikean eläväajan. Vasta nämä tekijät muuttavat pulssimäärän luotettavaksi lähdeaktiivisuudeksi.
Aktiivisuus ja näytteen koostumus
Sama kokonaismassa ei tarkoita samaa aktiivisuutta. Luonnollinen alkuaine voi sisältää vain pienen osuuden radioaktiivista isotooppia, kun taas rikastettu tai keinotekoisesti tuotettu näyte voi olla lähes isotoppisesti puhdas. Siksi aktiivisuuden arviointi massasta vaatii nuklidin moolimassan, isotooppiosuuden ja hajoamisvakion. Tämä erottaa fysikaalisen lähdeaktiivisuuden pelkästä aineen määrästä.
Harjoitus
Lähteen aktiivisuus on 1000 Bq ja taustakorjattu laskentanopeus 250 s⁻¹. Mikä on yksinkertainen kokonaistehokkuus?
Ratkaisu
ε=250/1000=0,25 eli 25 %. Lähde on silti 1000 Bq; ilmaisin rekisteröi vain neljäsosan hajoamisista.