Статистичні критерії обмеження вимірювання активності радіонуклідів пластмасовими сцинтиляторами

Автор(и)

  • Борис Гриньов Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, пр. Науки, 60, 61072, Харків, Ukraine
  • Наріне Гурджян Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, пр. Науки, 60, 61072, Харків, Ukraine
  • Ольга Зеленська Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, пр. Науки, 60, 61072, Харків, Ukraine
  • Лариса Міцай Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, пр. Науки, 60, 61072, Харків, Ukraine
  • Володимир Тарасов Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, пр. Науки, 60, 61072, Харків, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2021.236095

Ключові слова:

сцинтилятор; поріг ухвалення рішення; межа виявлення; довірчий інтервал; мінімальна детектована активність

Анотація

Роботу присвячено оцінюванню характерних меж (статистичних критеріїв) виявлення вимірювальною установкою малих кількостей іонізуючого випромінювання в умовах природного радіоактивного фону навколишнього середовища: порога прийняття рішення (decision threshold), межі виявлення (detection limit), мінімальної детектованої активності та довірчо-ймовірнісного інтервалу (confidence interval). Процедури оцінювання проводилися відповідно до національного гармонізованого стандарту ДСТУ ISO 11929-3:2009.

Проведено оцінки порога прийняття рішення про присутність в об’єктах зовнішнього середовища радіонуклідів 137Cs і 60Co та межі їх виявлення з використанням вимірювальної установки, оснащеної пластмасовими сцинтиляторами, що випускаються Інститутом сцинтиляційних матеріалів Національної академії наук України. Досліджено вплив енергії реєстрованого випромінювання, розмірів сцинтиляторів та геометрії опромінення на оцінку характерних меж.

Оцінювалися характерні межі виявлення при зміні розміру сцинтилятора від 500´300´50 мм (7500 см3) до 500´500´50 мм (12500 см3), зміні енергії реєстрованого випромінювання від 662 кеВ (137Cs) до 1332 кеВ (60Co) та зміні відстані від сцинтилятора до гамма-джерела від 10 до 50 см. Вимірювання чистої швидкості рахунку імпульсів та фонової швидкості сцинтиляторів проводилися в інтервалі енергій 20–2000 кеВ.

Показано, що основним чинником, який впливає на величину характерних меж, що визначають чутливість вимірювальної установки, є фон навколишнього середовища. Тому значення характерних меж, в імп/с, не залежать від зміни реєстрованої енергії та відстані до гамма-джерела, але злегка залежать від розміру сцинтилятора. Значення порога прийняття рішення для різних розмірів сцинтиляторів становлять 65–82 імп/с. Значення межі виявлення в два рази вище – 130,5–163,7 імп/с.

Ключові слова: сцинтилятор; поріг ухвалення рішення; межа виявлення; довірчий інтервал; мінімальна детектована активність.

Посилання

Grinev B.V. et al. Evaluation of Uncertainty Measurement of Radionuclides Minimum Detectable Activity in Large Plastic Scintillators. Proceedings of 8th International Conference, CAOL, 2019, pp. 736–739. doi: https://doi.org/10.1109/CAOL46282.2019.9019427

Currie L.A. Limits for Qualitative Detection and Quantitative Determination: Application to Radiochemistry. Anal. Chem., 1968, vol. 40, pp. 586–593. doi: https://doi.org/10.1021/ac60259a007

ISO 11929-3:2000. Determination of the detection limit and decision threshold for ionizing radiation measurements – Part 3: Fundamentals and application to counting measurements by high resolution gamma spectrometry, without the influence of sample treatment. Geneva, ISO, 2000. 10 p.

DSTU ISO 11929-3:2009. Determining the detection limit and the decision threshold during the measurement of ionizing radiation. Part 3. Theoretical foundations and resolution without taking into account the impact of sample preparation (ISO 11929-3:2000, IDT). Kyiv, 2009, 8 p. (in Ukrainian).

Bruggeman M., Ceccatelli A., Fajgelj A., Ihantola S. et al. Determination and Interpretation of Characteristic Limits for Radioactivity Measurements: Decision Threshold, Detection Limit and Limits of the Confidence Interval. IAEA Analytical Quality in Nuclear Applications Series No. 48. Vienna, International Atomic Energy Agency, 2017. 152 p.

Leman E. Proverka statisticheskih gipotez [Testing statistical hypotheses]. Moscow, Nauka Publ., 1964. 498 p. (in Russian).

Isaev A.G., Babenko V.V., Kazimirov A.S., Grishin S.N., Ievlev S.M. Minimalnaya detektiruemaya aktivnost. Osnovnyie ponyatiya i opredeleniya [Minimum detectable activity. Basic concepts and definitions]. Problemy bezpeky atomnykh elektrostancij i Chornobylja, 2010, vol. 13, pp. 103–110 (in Russian).

Kirkpatrick J.M., Venkataraman R., Young B.M. Minimum detectable activity, systematic uncertainties and the ISO 11929 standard. J. Radioanal. Nucl. Chem, 2012, vol. 296(2), pp. 1005–1010. doi: https://doi.org/10.1007/s10967-012-2083-5

Grynyov B., Gurdzhian N., Zelenskaya O., Lyubynskiy V., Molchanova N., Mitcay L., Tarasov V. Pretsizionnost izmereniya minimalnoy detektiruemoy aktivnosti radionuklidov plastmassovyimi stsintillyatorami dlya radiatsionnogo monitoringa [Precision Measurements of the Minimum Detectable Activity of Radionuclides by Plastic Scintillators for Radiation Monitoring]. Metrology and instruments, 2019, no. 4, pp. 3–9 (in Russian). doi: https://doi.org/10.33955/2307-2180(4)2019.3-9

Опубліковано

2021-07-02

Номер

Розділ

Статті