Radioactieve activiteit en becquerel

Radioactieve activiteit geeft aan hoeveel kerntransformaties per tijdseenheid plaatsvinden. De SI-eenheid is de becquerel: 1 Bq = 1 transformatie per seconde. Activiteit is een eigenschap van de bron en is niet hetzelfde als teltempo, geabsorbeerde dosis of biologisch effect.

Activiteit is een vervalsnelheid

Als N instabiele kernen aanwezig zijn en elke kern vervalconstante λ heeft, is de verwachte activiteit A = λN. Omdat N exponentieel afneemt, daalt A met dezelfde factor.

λ heeft eenheid s⁻¹ en hangt samen met de halfwaardetijd via λ = ln 2 / T½. Bij hetzelfde aantal kernen heeft een isotoop met korte halfwaardetijd een grotere activiteit omdat de vervalkans per tijdseenheid groter is.

Activiteitscalculator

activiteittijdT½
λ heeft eenheid s⁻¹ en hangt samen met de halfwaardetijd via λ = ln 2 / T½. Bij hetzelfde aantal kernen heeft een isotoop met korte halfwaardetijd een grotere activiteit omdat de vervalkans per tijdseenheid groter is.

De becquerel telt transformaties, geen energie

Een becquerel is een frequentie van kerntransformaties. 10 kBq betekent een verwachte activiteit van 10 000 transformaties per seconde. De eenheid zegt niet hoeveel energie elke emissie draagt of welk stralingstype wordt uitgezonden.

Twee bronnen met dezelfde activiteit kunnen daarom radiologisch heel verschillend zijn. Het aantal transformaties moet worden onderscheiden van energieafzetting en biologische respons.

Activiteit en teltempo zijn niet hetzelfde

Een detector registreert slechts een deel van de emissies. Geometrie en ruimtehoek, absorptie tussen bron en detector, detectorrendement en elektronische drempels beïnvloeden het teltempo. Achtergrond voegt bovendien gebeurtenissen toe die niet uit de bron komen.

Een gemeten teltempo moet met een detectiemodel worden gecorrigeerd voordat het als activiteit kan worden geïnterpreteerd. Zelfs een ideale detector die de bron niet volledig omringt vangt niet elke emissie.

brondetectorslechts een fractie bereikt de detector
Een detector registreert slechts een deel van de emissies. Geometrie en ruimtehoek, absorptie tussen bron en detector, detectorrendement en elektronische drempels beïnvloeden het teltempo. Achtergrond voegt bovendien gebeurtenissen toe die niet uit de bron komen.

Activiteit, dosis en biologisch effect

Activiteit beschrijft de bron. Geabsorbeerde dosis beschrijft afgezet energie per massa in een materiaal. Andere stralingsgrootheden houden rekening met stralingstype en weefselgevoeligheid. Er bestaat dus geen universele omzetting van Bq naar dosis.

Ook tijd speelt een rol: tijdens het verval geldt A(t)=A₀e−λt. In een monster met meerdere radionucliden is de totale activiteit de som van de activiteiten van de afzonderlijke componenten.

Uitgewerkte voorbeelden

1. Bereken A = λN

Oplossing

Voor N = 1,0 × 10⁹ kernen en λ = 1,0 × 10⁻⁴ s⁻¹ is A = 1,0 × 10⁵ Bq = 100 kBq.

2. Activiteit na één halfwaardetijd

Oplossing

Na één halfwaardetijd is N gehalveerd. Omdat A=λN is ook de activiteit A₀/2.

3. Activiteit en tellingen scheiden

Oplossing

Een bron van 10 kBq garandeert geen 10 000 tellingen/s. Het gemeten tempo kan lager zijn door ruimtehoek, absorptie en detectorrendement en bevat mogelijk achtergrond.