Radioaktiv aktivitet och becquerel
Radioaktiv aktivitet anger hur många kärnomvandlingar som sker per tidsenhet. SI-enheten är becquerel: 1 Bq = 1 omvandling per sekund. Aktivitet är en egenskap hos källan och är inte samma sak som räknehastighet, absorberad dos eller biologisk verkan.
Aktivitet är en sönderfallshastighet
Om det finns N instabila kärnor med sönderfallskonstant λ är den förväntade aktiviteten A = λN. Eftersom N avtar exponentiellt minskar A med samma faktor.
λ har enheten s⁻¹ och hänger ihop med halveringstiden genom λ = ln 2 / T½. Vid samma antal kärnor har en isotop med kort halveringstid större aktivitet eftersom sönderfallssannolikheten per tidsenhet är större.
Aktivitetsberäknare
Becquerel räknar omvandlingar, inte energi
En becquerel är en frekvens av kärnomvandlingar. 10 kBq betyder en förväntad aktivitet på 10 000 omvandlingar per sekund. Enheten säger inte hur mycket energi varje emission bär eller vilken typ av strålning som avges.
Två källor med samma aktivitet kan därför ha mycket olika radiologiska egenskaper. Antalet omvandlingar måste hållas isär från energiavsättning och biologisk respons.
Aktivitet och räknehastighet är inte samma sak
En detektor registrerar bara en del av emissionerna. Geometri och rymdvinkel, absorption mellan källa och detektor, detektoreffektivitet och elektroniska trösklar påverkar räknehastigheten. Bakgrund ger dessutom händelser som inte kommer från källan.
En uppmätt räknehastighet måste korrigeras med en detektionsmodell innan den kan tolkas som aktivitet. Även en ideal detektor som inte omsluter källan fångar inte varje emission.
Aktivitet, dos och biologisk verkan
Aktivitet beskriver källan. Absorberad dos beskriver avsatt energi per massa i ett material. Andra strålningsstorheter tar hänsyn till strålningstyp och vävnadskänslighet. Det finns alltså ingen universell omvandling från Bq till dos.
Tiden spelar också roll: under sönderfall gäller A(t)=A₀e−λt. I ett prov med flera radionuklider är den totala aktiviteten summan av komponenternas aktiviteter.
Lösta exempel
1. Beräkna A = λN
Lösning
För N = 1,0 × 10⁹ kärnor och λ = 1,0 × 10⁻⁴ s⁻¹ är A = 1,0 × 10⁵ Bq = 100 kBq.
2. Aktivitet efter en halveringstid
Lösning
Efter en halveringstid har N halverats. Eftersom A=λN är aktiviteten också A₀/2.
3. Skilj aktivitet från räkningar
Lösning
En källa på 10 kBq garanterar inte 10 000 räkningar/s. Den uppmätta hastigheten kan vara lägre på grund av rymdvinkel, absorption och detektoreffektivitet och kan dessutom innehålla bakgrund.