好,显而易见,它与仪器的本底及探测效率有关。
最小可测放射性活度(浓度)表示一个测量装置和选定的测试方法,在一定置信水平下(95%)能正常探测样品中存在的最小放射性活度,对饮用水总放射性分析,最小可测活度(浓度)的计算公式如下式:
4.66?(n0/T)1/2?WtMDA(Bq/L)= (5.4.2)
?m?m?Yεm为m克样品源的探测效率 m为样品源的重量(mg) n0为本底计数率(cps) T为样品源的测量时间(s)
Wt为1L水样浓缩后的总残渣物质重量(mg) Y为回收率,可取100%
举例说明:1L水样总残渣量400 mg,取200 mg样品进行测量,对于放射性为0.1Bq/L的水样,用于测量样品活度为0.05Bq/L。若仪器的α本底为0.01cpm,样品源的探测效率为7%,样品源的测量时间为500min,则
MDA(500min)=4.66×
0.01?60?0.07?2 500 ≈0.01(Bq/L)
计算结果表明,此时的最小可测活度小于被测样品的活度,此测量是可行的。若总残渣量高,而直接用于测量的样品量少,最小可测活度就高。
6 测量数据的检验
测量的数据是否正确可信,这是需要我们对测量的数据进行检验。通过检验,可以确定测量数据的可靠性,同时也间接检查了仪器工作是否正常和稳定。通过数据的检验可以分析和判断测量中除统计偏差以外,是否还存在其它误差,如系统误差等。
首先,假定测量数据遵从某个统计分布,分析数据与该理论分布之间的差异,如果测量结果与理论分布一致,说明测量数据是可信的,仪器工作是正常的,否则是不可信的,仪器工作可能有问题。
6.1 3σ准则
假定测量数据不含系统误差,服从高斯分布。在一组数据中,某次测量的残余误
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差的绝对值|Ni-N|大于3倍标准偏差时,即|Ni-N|>3σ时,则认为此次测量的误差为粗大误差,此次测量值为异常值,应舍去。对于高斯分布,残余误差落在(-3σ,+σ)范围内的几率为99.73%,而在(-3σ,+ 3σ)以外的几率仅为0.27%,这说明3σ准则是合理的。 具体方法如下:
① 先求得N N=
i?1?NiKK1K
2② 计算σ值 σ=③ 求得3σ值
?(Ni?N)K?1
④ 与数据|Ni-N|比较 ⑤ 舍去|Ni-N|>3σ的数据
例1: 表1内列出了某台仪器100min内侧得的β本底值,用3σ准则检验此数据,看是否存在粗大误差。
表一 K(次数) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ni 82 107 84 93 101 107 109 104 106 93 105 98 104 101 102 Ni-N -17.7 +7.3 -15.7 -6.7 +1.3 +7.3 +9.3 +4.3 +6.3 -6.7 +5.3 -1.7 +4.3 +1.3 +2.3 |Ni-N| 17.7 7.3 15.7 6.7 1.3 7.3 9.3 4.3 6.3 6.7 5.3 1.7 4.3 1.3 2.3 (Ni-N)2 313.29 53.29 246.49 44.89 1.69 53.29 86.49 18.49 39.69 44.89 28.09 2.89 18.49 1.69 5.29 N=99.73≈100
σ=8.3 3σ=24.9
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相对误差 L=
?≈8.3% N用3σ与表1中的|Ni-N|逐个比较,发现表中的|Ni-N|无一比3σ大的,所以这组数据不存在粗大误差,15个数据均予以保留。注意,在使用3σ准则时,测量次数K应大于10才可以使用。
6.2 戈罗贝斯准则
对某一个物理量测量K次,得到N1、N2、、N3??NK个数据,假定此测量值不含系统误差,且服从高斯分布,用戈罗贝斯准则检查是否有异常值。具体检验步骤如下:
1① N=
k?Ni
i?1k② σ=
?(Ni?N)i?1k2K?1
③ 计算偏差绝对值的最大值与σ的比值|Ni-N|max/ σ
④ 选择显著水平 a=0.05 由表2查得g(n,a)=g(n,0.05)的相应值。 若|Ni-N|max/ σ≥g(n,0.05),则该数据异常,应舍弃,否则予以保留。 N a 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0.05 1.15 1.46 1.67 1.82 1.94 2.03 2.11 2.18 2.23 2.28 2.33 2.37 表二 g(n,a)表 0.01 N a 1.16 1.49 1.75 1.94 2.10 2.22 2.32 2.41 2.48 2.55 2.61 2.66 13
0.05 2.48 2.50 2.53 2.56 2.58 2.60 2.64 2.64 2.66 2.74 2.81 2.87 0.01 2.78 2.82 2.85 2.88 2.91 2.94 2.99 2.99 3.01 3.10 3.18 3.24 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 15 16
2.41 2.44 2.70 2.75 29 30 2.96 3.17 3.34 3.59 例2 用戈罗贝斯准则判断下列一组用BH1216低本底测量仪获得的数据中是否有异常值
表3 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ni 3320 3339 3312 3368 3381 3406 3354 3424 3317 3416 Ni-N -65 -46 -73 -17 -4 +21 -31 +39 -68 +31 (Ni-N)2 4225 2116 5329 289 16 441 961 1521 4624 961 1=Ni?20i?1kn 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20Ni 3489 3340 3347 3411 3449 3489 3430 3376 3332 3406 Ni-N +104 -45 -38 +26 +64 +104 +45 -9 -53 +21 (Ni-N)2 10816 2025 1444 676 4096 10816 2025 81 2809 441 1⑴ 解:求得算数平均值N=
k?Ni=3385
i?1⑵ 求出标准偏差σ
σ=
?(Ni?N)i?1k2K?1=
55712=54 19⑶ 找出偏差绝对值的最大值 |Ni-N|max/?=104 ⑷ 求出偏差绝对值最大值与σ的比值: |Ni-N|max/ σ=
104=1.93 54⑸ 选a=0.05,查表2得g(20,0.05)=2.56 (6)
Ni?NMax?=1.93< g(20,0.05)=2.56
所以此数据组无粗大误差,无异常值,均可选用。
6.3 Χ2检验
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该方法适合检查一个数据组是否符合高斯分布。用此方法可检查αβ低水平测量仪器本底测量、效率测量、样品活度测量等数据是否服从高斯分布。若不符合,说明此数据组是有问题的,亦可以说明该仪器可能是有问题的。具体方法如下:
⑴ 设有一组测量数据N1、N2、、N3??NK,并假定它服从高斯分布。计算算数平均
1值N=
k?Ni(k为测量次数)
i?1k??Ni?N?⑵ 计算χ值:χ
2
2=
k2i?1N
⑶ 自由度f=K-1 ,显著水平a1=0.05,a2=0.95 由Χ2值表查得相应的Χ2值
22?a1=?a1(0.05 f) 22?a2=?a2(0.95 f)
222若 ?a、N3??NK数据组服从高斯分布,2≤Χ≤?a1 则数据可靠,可判定N1、N2、
仪器无系统误差,也是稳定可靠的。
例3 用1217B型弱αβ测量仪对239Puα源及90Sr-90Yβ源进行重复测量,其数据见表4、表5
表4 对239Puα源重复测量数据
单次计数与平均值偏差 Ni-N 1 2 3 4 5 6 7 8 9
测量序号 2min计数 2263 2311 2374 2197 2320 2267 2226 2332 2319 偏差平方 2 (Ni-N)测量 序号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 15
2min计数 2268 2326 2403 2300 2260 2333 2244 2303 2304 单次计数与平均值偏差 Ni-N -28.4 29.6 106.6 3.6 -36.4 36.6 -52.4 6.6 7.6 偏差平方 2(Ni-N) -33.4 14.6 77.6 -99.4 23.6 -29.4 -70.4 35.6 22.6 1115.6 213.2 6021.7 9880.4 556.9 864.4 4956.4 1267.3 510.8 806.6 876.2 11363.6 12.9 1325.0 1339.6 2745.8 43.6 57.8