Статистическая обработка результатов
1. Оценить по Q-критерию значимость сомнительных результатов каждого ряда измерений (полученных с помощью различных приборов и приведенных в таблице 1.1);
2. Найти средние значения для каждого ряда, учитывая только значимые результаты;
3. Оценить воспроизводимость значений каждого ряда и найти дисперсии;
4. Найти критерий Фишера и определить относятся ли оба полученных рада значений к одной генеральной совокупности;
5. Оценить надежность средних результатов каждого ряда;
6. Найти среднее значение двух рядов по формуле:
, (1.4)
7. Найти погрешности измерения каждого ряда и сравнить их между собой.
Вывод
Сделать вывод по проделанной работе. Отразить в выводе полученные результаты по каждому из приборов и дать им анализ (сравнить с допустимыми нормами).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Определение мощности полевой эквивалентной дозы
Цель работы: изучить характеристики дозиметрических приборов “ДКГ-105” и “РКСБ-104” и научиться с их помощью измерять мощность эквивалентной дозы.
Теоретическая часть.
При прохождении ионизирующих излучений через различные вещества их энергия поглощается этими веществами. Главным образом она затрачивается на ионизацию, то есть превращение атомов и молекул в ионы.
Энергия ионизирующего излучения, поглощенная единицей массы вещества называется поглощенной дозой.
, (2.1)
где dE - приращение средней энергии, переданной излучением веществу в элементарном объеме, Дж.
dm - масса вещества в элементарном объеме, кг.
D - поглощенная доза, Гр.
В СИ она измеряется единицей Грей (Гр): 1 Гр = 1Дж/кг. Внесистемная единица поглощенной дозы - рад: 1 рад = 0,01 Гр.
Поглощенная доза может быть определена в любом веществе и создается всеми видами ионизирующих излучений ( альфа-, бета-, гамма-излучениями, потоками нейтронов и других элементарных частиц).
Поглощенная доза, отнесенная ко времени поглощения, носит название мощности поглощенной дозы и измеряется в Гр/час, Гр/с, мГр/час, рад/с, рад/год и т.д.
Следует отметить, что 1 рентген экспозиционной дозы (по всему спектру g-излучения до энергии 3 МэВ) соответствует поглощенной дозе в биологической ткани в 0,96 рад, а в воздухе - 0,88 рад, т.е. в среднем 1Р»0,93рад.
Для оценки воздействия ионизирующих излучений на биологическую ткань стандартного состава используют эквивалентную дозу.
Эквивалентная доза ионизирующего излучения H определяется как поглощенная доза излучения D, умноженная на средний коэффициент качества излучения для биологической ткани стандартного состава к и на модифицирующий фактор N - произведение эмпирических коэффициентов, которое в настоящее время принимается равным единице:
(2.2)
где j - индекс вида излучения.
Эквивалентная доза используется в радиационной безопасности для учета вредных эффектов биологического воздействия различных видов ионизирующих излучений при хроническом облучении человека малыми дозами, не превышающими 25 миллизивертов в год. Ее нельзя использовать для оценки последствий аварийного облучения человека, тогда используется только поглощенная доза.
Стандартный состав биологической ткани принимается следующим (по массе ): 10.1 % водорода, 11.1 % углерода, 2.6 % азота, 76.2 % кислорода.
Средний коэффициент качества излучения к - безразмерный коэффициент, предназначенный для учета влияния микрораспределения поглощенной энергии ионизирующего излучения на размер вредного биологического эффекта. Для гамма- и бета-излучения к = 1, для альфа-излучения к = 20, для ней-тронного излучения к = 10.
В системе СИ единицей измерения эквивалентной дозы является Зиверт (Зв). Внесистемная единица - БЭР (биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 БЭР.
Так как средний коэффициент качества для гамма-излучения равен 1, то величина поглощенной дозы, создаваемой этим излучением в воздухе, будет соответствовать эквивалентной дозе, образующейся в биологической ткани.
Измеряемая в воздухе величина получила название полевой эквивалентной доза гамма-излучения.
Для приближенных расчетов можно считать, что 1 БЭР = 1Р = 1 рад.
Отношение полевой эквивалентной дозы гамма-излучения за определенный интервал времени к этому интервалу времени называется мощностью полевой эквивалентной дозы гамма-излучения:
(2.3)
где dH - приращение полевой эквивалентной дозы гамма-излучения,
dt - интервал времени.
Мощность полевой эквивалентной дозы измеряется в Зв/час, мЗв/час, мкЗв/час, БЭР/час.
Зная мощность полевой эквивалентной дозы и время облучения можно рассчитать величину эквивалентной дозы (дозовую нагрузку), получаемую человеком, по формуле:
, (2.4)
Соотношение между единицами мощности экспозиционной дозы и полевой эквивалентной дозы g-излучения:
1 мкР/час = 0,01 мкЗв/час или 100 мкР/час = 1мкЗв/час.
Биологический эффект воздействия ионизирующего вида излучения зависит от вида излучения, энергии частиц и гамма-квантов.
Средняя эквивалентная доза - среднее значение эквивалентной дозы Нт в ткани или органе Т с массой mт.
Эффективная эквивалентная доза НЕ - сумма средних эквивалентных доз Нт в различных органах, умноженных на соответствующие взвешивающие коэффициенты Wт:
, (2.5)
Взвешивающие коэффициенты Wт характеризуют отношение риска облучения данного органа или ткани к суммарному риску при равномерном облучении всего тела. Они позволяют выровнять риск облучения вне зависимости от равномерности облучения тела человека.
Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ) рекомендованы следующие значения взвешивающих коэффициентов для различных органов и тканей человека:
· половые железы - 0,2 ¸ 0.25;
· молочная железа - 0.15;
· красный костный мозг - 0.12;
· легкие - 0.12;
· щитовидная железа - 0.03;
· поверхность кости - 0.03;
· желудок - 0.06;
· все остальные органы в сумме - 0.3.
Сумма взвешивающих коэффициентов для всего организма равна 1.
Согласно нормам радиационной безопасности НРБ-2000 устанавливается три группы критических органов:
1. Все тело, гонады, красный костный мозг;
2. Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно - кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза;
3. Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени, стопы.
Для каждой группы критических органов устанавливаются различные предельно допустимые эквивалентные дозы (ПДД) для профессионалов, непосредственно работающих с источниками ионизирующих излучений, ( категория А) или пределы дозы (ПД) для ограниченной части населения, которая по условиям проживания или профессиональной деятельности могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений, (категория Б) за календарный год. Для первой группы критических органов эти
величины имеют наименьшие значения, а для третьей - наибольшие.
Коллективная эквивалентная доза (Нкол) -- это сумма индивидуальных эквивалентных доз у данной группы людей:
, (2.6)
где Нi эквивалентная доза i-гo человека;
Рi - число лиц, получивших эквивалентную дозу Нi .
Коллективная эквивалентная доза выражается в человеко-зивертах или человеко-бэрах:
1чел.-Зв = 100 чел.- бэр.
Все отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений на людей (онкологические, мутагенные) носят случайный характер и их вероятность рассчитывается исходя из величины коллективной эквивалентной дозы.
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИБОРЫ: дозиметр бытовой “ДКГ-105”, прибор
комбинированный для измерения ионизирующих излучений “РКСБ-104”.
2. Характеристики приборов
Дозиметр ДКГ-105 предназначен для измерения мощности полевой эквивалентной дозы и величины полевой эквивалентной дозы гамма-излучения.
Диапазоны измерения:
· мощности полевой эквивалентной дозы (МЭД) - от 0.1 до 99.9 микрозивертов в час (мкЗв/ч),
· полевой эквивалентной дозы (ЭД ) - от 0 до 999 микрозивертов (мкЗв).
Диапазон энергий регистрируемого излучения от 0.0595 до 1.25 МэВ.
Время установления показаний при измерении МЭД:
не более 30 с при 10 мкЗв/ч;
не более 240 с при 0.1 мкЗв/ч.
Общий вид прибора “ДКГ-105” приведен на рисунке 2.1.
1. Табло индикатора.
2. Переключатель “ВКЛ” включения питания прибора .
3. Переключатель рода работы “Д-МД“.
4. Цифровое значение измеряемой величины
5. Международное обозначение единиц измеряемой величины.
6. Сектора обозначающие пороговые значения мощности эквивалентной дозы : 0.6; 1.2; 2.4 мкЗв/ч соответственно .
7. Знак истощения батареи питания .
Рисунок 2.1 - Общий вид прибора ДКГ-105
Прибор РКСБ-104 предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Он выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:
· мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;
· плотности потока бета-излучения с поверхности;
· удельной активности бета-излучающих радионуклидов в веществах;
· звуковой сигнализации при превышении порогового значения мощности эквивалентной дозы гамма-излучения, установленного потребителем.
Общий вид прибора «РКСБ-104» приведен на рисунке 2.2.
Основные технические данные и характеристики.
1. Диапазон измерений мощности полевой эквивалентной дозы гамма-
излучения - 0.1 - 99.99 мкЗв/ч.
- Диапазон измерений плотности потока бета-излучения с поверхности - 0.1 - 99.99 1/(с·см2) или 6 - 6000 1/(мин·см2).
- 3. Диапазон измерений удельной активности бета-излучающих радионуклидов - 2·103 - 2·106
- Бк/кг или 5.4·10-8 - 5.4·10-5 Ки/кг.
- 4. Диапазон энергии регистрируемых излучений:
- бета-излучения - 0.5 - 3.0 МэВ;
- гамма-излучения - 0.06 - 1.25 МэВ.
- 5. Пределы допускаемых значений основной погрешности измерений:
- мощности полевой эквивалентной дозы - до 40 %;
- плотности потока бета-излучения - до 60 %;
- удельной активности - до 60 %.
- 6. Время измерения:
- мощности полевой эквивалентной дозы - 28 или 280 секунд;
- плотности потока бета-излучения - 18 или 180 секунд;
- удельной активности - 40 или 400 секунд.
1 - корпус;
2 - задняя крышка;
3 - съемная крышка отсека питания;
4 - крышка-фильтр;
5 - запирающая защелка крышки-фильтра;
6 - жидкокристаллический индикатор;
S1 - выключатель питания;
S2 - переключатель режима работы прибора;
S3 - тумблер переключения поддиапазонов;
S4 - кодовый переключатель рода работ.
Рисунок 2.2 - Общий вид прибора “РКСБ-104”
При минимальном значении измеряемой величины требуется максимальное время проведения замеров.
Прибор обеспечивает возможность установки любого из 31-го возможного порога срабатывания сигнализации по мощности полевой эквивалентной дозы в диапазоне 0.1 - 16 мкЗв/ч..
Примечание. Приборы ДКГ-105 и РКСБ-104 являются бытовыми, поэтому результаты измерений, полученных с их помощью, не могут быть использованы государственными органами для выдачи официальных заключений о радиационной обстановке.
Порядок проведения работы