实验三 放射性活度统计规律测量实验实验设计
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实验三 放射性活度统计规律测量仿真实验
一、实验目标
（一）知识目标
1. 验证核衰变所服从的统计规律。
2. 熟悉放射性测量误差的表示方法。
3. 了解测量时间对准确度的影响。
4. 学会根据准确度的要求选择测量时间。
（二）素质目标
1. 了解解析法和统计法的方法论差异
2. 熟悉统计测量的结果可信度评价方法
二、实验器材
计算机、放射测量仿真系统软件
三、实验原理及软件介绍
（一）实验原理
实验证明，在对长寿命放射性物质活度进行多次重复测量时，即使周围条件相同，每次测量的结果仍不相同。由于放射性衰变并不是均匀地进行，所以在相同的时间间隔内作重复的测量时测量的放射性粒子数并不严格保持一致，而是在某平均值附近起伏。通常把平均值
??
看作是测量结果的几率值，并用它来表示放射性活度，而把起伏带来的误差叫做测量的统计误差，习惯用标准误差±
??
来表示。可将一次测量的结果当作平均值，并作类似的处理后计为??±
??
。
对测量数据进行高斯拟合，可得到实测值和理论值的吻合情况。高斯拟合曲线定义为：P(n)=a
??
?(?????)
2
??
2
, 拟合结果中均值μ为N，方差σ为
??
。
计数的相对标准误差为：
±
??
??
=±
1
??
用以说明测量的准确度。当N大时，相对标准误差小，因而准确度高。反之，则相对标准误差大，准确度低。为了得到足够计数N来保证准确度，就需要延长测量时间t或增加相同测量的次数m（本仿真实验平台默认每次测量时间为10秒，可以通过调整测量次数实现测量计数增加）。可知，时间t 内测得结果得计数率标准误差为：
±
??
??
=±
??
??
2
=±
??
??
计数率的相对标准误差E表示为：
??=±
??
??
??
=±
1
????
若实验重复进行m次，则平均计数率的标准误差等于：
±
??
????
/
图3-1 放射统计测量计数与理论曲线
在相同的测量时间和测量次数情况下，不同活度的同种放射源测量得到的统计平均值与其活度成正比。
（二）软件介绍
放射测量仿真系统软件主界面如图3-2所示。
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图3-2 放射统计测量模块主界面
四、实验内容和步骤
1. 打开谷歌浏览器，输入http://peiyun.cn/V-LAB/进入实验资源登录界面，输入用户名和密码后进入实验资源选择界面，选择“放射测量仿真实验”，进入仿真系统后，在“模式与设置”中选择“活度测量”，进入放射统计测量模块。
2. 认识实验系统各个模块及功能，确认各个模块之间连接关系，并进行系统连线操作实验。
3.选择“一键接线”，也可点击“实验场景区”中相应的链接端口，实现手动线路链接。
4.在“放射源”下拉列表中选择Cs137放射源，注意此时默认活度为4nCi，然后点击界面下方“放置放射源”按钮。
5.在“模式与设置”参数区，采用默认的测量次数为50，统计分区为50，点击计数按钮，开始测量计数 ，可看到右侧统计表中在依次增加测量次数与测量值，如图所示。也可选择用绘图刷新显示测量数据。测量结束后，点击工具栏的/“高斯拟合”按钮，对测量结果进行拟合，如图3-3所示。
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图3-3 统计测量计数和统计显示（左：计数列表显示；右：统计绘图显示）
5．根据统计测量原理，当测量时间和测量次数较少时，单个统计分区的计数较少，拟合结果误差较大。为了减小误差，可以增加测量次数，也可以减少统计分区数。图所示为测量次数为1000，统计分区为20的测量和拟合结果。记录拟合结果??=4 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 未知源的活度值来。
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图3-7 经活度-计数关系直线可得到未知源的活度为10.876nCi
9. 自行设置不同的放射源、测量次数等，重复上述步骤实验，并探索相应结果，评估其测量准确性。
思考题
步骤5，6，7中测量得到的数据，其相对误差分别为多少？
2．如采用2nCi的Cs137放射源，希望测量结果的准确性不低于1/1000。系统测量的效率为70%，那么单次测量的时间长度不少于多少秒？
3．如采用2nCi的Cs137放射源，测量一段时间，经高斯拟合均值为1400。另外一个未知活度的Cs137放射源，测量条件和时间均相同，高斯拟合均值为2500。则未知放射源活度为多少？其精确度为多少？
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