กัมมันตภาพและหน่วยเบ็กเคอเรล

กัมมันตภาพคืออัตราที่คาดหมายของ การสลายตัวของนิวเคลียร์ ต่อหน่วยเวลาใน ตัวอย่าง หน่วย SI คือ เบเคอเรล (บาร์บีคิว): 1 บาร์บีคิว = 1 การสลายตัว ต่อวินาที กัมมันตภาพขึ้นกับทั้งจำนวน นิวเคลียส และ การสลายตัวคงที่ และไม่เท่ากับ ปริมาณ หรือ อันตราย โดยตรง

นิยามของ กิจกรรม

A=−ดีเอ็นเอ/dt=λN โดย λ เป็น การสลายตัวคงที่ และ N คือจำนวน นิวเคลียสของผู้ปกครอง ที่ยังไม่สลาย หน่วย s⁻¹ ได้ชื่อเฉพาะว่า เบเคอเรล

สำหรับ ตัวอย่าง ปิดและ โหมดการสลายตัว เดียว A(t)=A₀e^{-λt} จึงลดด้วย ครึ่งชีวิต เดียวกับ ประชากรผู้ปกครอง

กิจกรรมเฉพาะ

กิจกรรมเฉพาะ คือ กิจกรรม ต่อมวล เช่น Bqกก⁻¹ นิวไคลด์ สองชนิดที่มีมวล ตัวอย่าง เท่ากันอาจมี กิจกรรมเฉพาะ ต่างกันมากเพราะ λ ต่างกัน

จาก A=(ln2/T½)N จะเห็นว่า ครึ่งชีวิตของนิวไคลด์ สั้นมี อัตราการสลายตัว ต่อ นิวเคลียส สูงกว่า แต่ อันตราย รวมยังขึ้นกับ ประเภทรังสี, พลังงาน และ จลนศาสตร์ทางชีวภาพ

บาร์บีคิว กับ กูรี

หน่วย SI ใช้ บาร์บีคิว ส่วน กูรี (ซี) เป็นหน่วยเก่าที่กำหนด 1 ซี=3.7×10¹⁰ บาร์บีคิว ต้องระวัง คำนำหน้า เช่น กิโลไบต์, MBq, กิกะไบต์ และ μซี

ค่า กิจกรรม สูงไม่ได้บอก ปริมาณ โดยตรง ตัวปล่อยเบต้า พลังงานต่ำกับ ตัวปล่อยแกมมา พลังงานสูงที่ กิจกรรม เท่ากันสามารถให้ การสัมผัส ต่างกันมาก

อัตราการนับ ไม่เท่ากับ กิจกรรม เสมอ

อัตราการนับเครื่องตรวจจับ อาจประมาณ C≈εAB_r เมื่อ ε คือ ประสิทธิภาพ และ B_r คือ ความน่าจะเป็นที่แตกแขนง ของ การปล่อยก๊าซเรือนกระจก ที่ เครื่องตรวจจับ นับ เรขาคณิต, เวลาตาย และ การดูดซึม ยังมีผล

ดังนั้น 1000 นับ/s ไม่ได้แปลว่า 1000 บาร์บีคิว เว้นแต่ทุก การสลายตัว สร้าง นับ หนึ่งครั้งและ ประสิทธิภาพ 100% ซึ่งแทบไม่ใช่กรณีจริง

กิจกรรม ต่างจาก ปริมาณ

ปริมาณการดูดซึม วัดด้วย สีเทา = J kg⁻¹ ส่วน เทียบเท่า/ปริมาณที่มีประสิทธิภาพ ใช้ ซีเวิร์ต และรวม การถ่วงน้ำหนักรังสี หรือ บริบททางชีววิทยา

กิจกรรม เป็นคุณสมบัติของ แหล่งที่มา แต่ ปริมาณ ขึ้นกับ เป้าหมาย, ระยะทาง, ป้องกัน, เวลาเปิดรับแสง และ เส้นทางการบริโภค

การสอบเทียบ เครื่องตรวจจับ

ประสิทธิภาพ ของ เครื่องตรวจจับ ขึ้นกับ ประเภทรังสี, พลังงาน, เรขาคณิต และระยะ แหล่งที่มาถึงเครื่องตรวจจับ การใช้ แหล่งมาตรฐาน ที่ กิจกรรม ทราบช่วยสร้าง การสอบเทียบประสิทธิภาพ สำหรับการแปลง นับ เป็น บาร์บีคิว

ถ้า กิจกรรม เปลี่ยนเร็วระหว่างช่วงนับ ควรแก้ สลายตัวระหว่างการนับ เพราะ อัตราการนับ เฉลี่ยอาจไม่เท่ากับ กิจกรรม ณ เวลาเริ่มหรือเวลาสิ้นสุด

ความไม่แน่นอน ของ กิจกรรม

การนับสถิติ มักใกล้ ปัวซอง ดังนั้น ความไม่แน่นอน ของ นับ N ประมาณ √N ก่อนรวม ความไม่แน่นอน จาก พื้นหลัง, ประสิทธิภาพ และ การสอบเทียบ

การรายงาน กิจกรรม ที่มีหลาย ตัวเลขสำคัญ โดยไม่มี ความไม่แน่นอน จึงให้ความแม่นยำเกินจริง โดยเฉพาะเมื่อ นับจำนวน ต่ำ

การสอบเทียบและความไม่แน่นอน

การแปลง นับ/s เป็น บาร์บีคิว ต้องรู้ ประสิทธิภาพ ของ เครื่องตรวจจับ ที่พลังงานและ เรขาคณิต นั้น ค่า ประสิทธิภาพ อาจเปลี่ยนมากกับ พลังงานโฟตอน, ขนาดเครื่องตรวจจับ และระยะ แหล่งที่มา

ถ้า นับตามสถิติปัวซองไม่แน่นอน โดยประมาณ √N จึงต้องวัดนานพอเมื่อ กิจกรรม ต่ำ และต้องรวม ความไม่แน่นอน ของ พื้นหลัง กับ การสอบเทียบ ในผลสุดท้าย

กิจกรรมเฉพาะ สูงไม่ได้แปลว่า ตัวอย่าง มีพลังงานรวมสูงเสมอ เพราะต้องดู พลังงาน ต่อ การสลายตัว และจำนวน อะตอม ทั้งหมดร่วมด้วย

แบบฝึกหัด

กิจกรรม

N=1.0×10¹², λ=1.0×10⁻⁶ s⁻¹

เฉลย: A=1.0×10⁶ บาร์บีคิว = 1 MBq

T½=3600 s

N=10⁹

เฉลย: A≈1.93×10⁵ บาร์บีคิว

1 เอ็มซีไอ

แปลงเป็น บาร์บีคิว

เฉลย: 37 MBq