עבריתHE⌄
פעילות רדיואקטיבית ובקרל
פעילות רדיואקטיבית היא קצב הטרנספורמציות הגרעיניות בדגימה. היא אינה אנרגיה ואינה מנה ביולוגית. הקשר A=λN מחבר בין מספר הגרעינים הלא יציבים לבין הסתברות הדעיכה שלהם, והיחידה בקרל מוגדרת בפשטות: 1 Bq הוא דעיכה גרעינית אחת לשנייה.
ממספר גרעינים לקצב דעיכה
אם לכל גרעין קבוע דעיכה λ, הפעילות היא A=λN. כאשר N קטן עם הזמן, גם A קטן באותו גורם: A(t)=A₀e^{-λt}. לכן זמן מחצית החיים של הפעילות שווה לזה של אוכלוסיית גרעיני האם.
הקשר λ=ln2/T½ מסביר מדוע איזוטופ קצר-חיים פעיל יותר לכל גרעין. עם זאת, ערך Bq לבדו אינו אומר מה סוג הקרינה, כמה אנרגיה נושאת כל פליטה או כיצד היא נספגת בגוף.
ממחצית חיים לפעילות
בקרל אינו גריי ואינו סיוורט
בקרל סופר טרנספורמציות לשנייה. גריי מודד אנרגיה נספגת ליחידת מסה, וסיוורט כולל שקלול של סוג הקרינה והרגישות הביולוגית. שני מקורות בעלי אותה פעילות יכולים ליצור מנות שונות מאוד בגלל אנרגיה, מרחק, מיגון וגאומטריית החשיפה.
גם קצב הספירה בגלאי אינו זהה אוטומטית לפעילות. היעילות, הזווית המרחבית, ספיגה עצמית וזמן מת קובעים איזה חלק מהפליטות נרשם. יש למדוד רקע ולתקן אותו.
סטטיסטיקת ספירה
דעיכות בודדות אקראיות ולכן מספר הפולסים בפרק זמן קצר משתנה. עבור אירועים בלתי תלויים בקירוב, סטיית התקן של ספירת N היא בערך √N. הגדלת מספר האירועים מפחיתה את אי-הוודאות היחסית כמו 1/√N.
לכן גלאי לא חייב להראות אותו מספר בכל שנייה גם כאשר המקור קבוע. מדידה טובה דורשת זמן ספירה מתאים, הערכת רקע ותיקון לזמן מת בקצבים גבוהים.
פעילות סגולית ומסה
פעילות סגולית היא פעילות ליחידת מסה. איזוטופ בעל זמן מחצית קצר יותר עשוי להיות בעל פעילות סגולית גבוהה בהרבה. כדי לעבור ממסה למספר גרעינים משתמשים במסה המולרית ובקבוע אבוגדרו, ואז ב-A=λN.
ביישומים מעשיים חשוב לציין את האיזוטופ ואת זמן הייחוס, משום שפעילות של איזוטופ קצר-חיים משתנה במהירות. מעבדות מתקנות את הפעילות לתאריך ושעה מוגדרים כדי לאפשר השוואה נכונה.
בקצב ספירה גבוה מופיע זמן מת: אחרי כל פולס הגלאי והאלקטרוניקה זקוקים לפרק זמן קצר שבו אירוע נוסף עלול לא להירשם. אם מתעלמים מכך קצב הספירה הנמדד נמוך מן הקצב האמיתי באופן שאינו ליניארי. לכן בודקים את תחום העבודה ומבצעים תיקון זמן מת.
יעילות הגילוי תלויה באנרגיית הקרינה, בסוג החלקיק, בעובי החלון, במרחק ובגאומטריה. גלאי גמא עשוי לרשום רק חלק קטן מן הפוטונים שנפלטו. כדי להמיר ספירות לשנייה ל-Bq דרושה עקומת כיול המתאימה לאנרגיה ולגאומטריית המדידה.
מדידה כמותית כוללת גם דגימת רקע, חומרי ייחוס ומקורות כיול. כאשר הפעילות קרובה לרקע יש לדווח גבול גילוי ואי-ודאות, ולא להציג מספר ספרות שנראות מדויקות יותר מן המידע הסטטיסטי שהמדידה באמת מספקת. כיול חוזר לאורך זמן מאפשר גם לזהות סחיפה ברגישות המערכת ולמנוע הטיה שיטתית.
דוגמאות פתורות
מ-T½ אל λ
פתרון
λ=ln2/T½, ולכן זמן מחצית קצר נותן λ גדול יותר.
כמה דעיכות ב-60 שניות?
פתרון
500 Bq הם בממוצע 500 דעיכות לשנייה, כלומר בערך 30000 בדקה אם הפעילות כמעט קבועה.
למה הגלאי רושם פחות?
פתרון
הגלאי אינו מכסה את כל הזווית המרחבית ביעילות מלאה, חלק מן הקרינה נספג ויש גם זמן מת ורקע.