¿Cuál es la relación entre la intensidad de la radiación y la tasa de conteo?

La actividad de una fuente radiactiva se mide (unidades SI) en Bq - Becquereles. Una Bq = 1 desintegración por segundo. Frecuentemente verás el Curie (Ci) que es$37 \cdot 10^9 Bq$.

La energía de la radiación depende del esquema de decaimiento. Por ejemplo, para Cs-137 encontrará (fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/66/Caesium-137_Decay_Scheme-de.svg )

Aquí se ve que hay dos formas diferentes de descomposición del Cs-137: una da origen al Ba-137 con la emisión de un$\beta -$(electrón) con energía hasta 1,17 MeV, mientras que el otro pasa por un 137-Ba intermedio (metaestable) que posteriormente decae a 137-Ba estable con la emisión de un rayo gamma con 662 keV de energía.

Si desea incluir la energía beta en su cálculo de "intensidad", lo encontrará extremadamente difícil ya que hay MUCHA autoabsorción (las betas no viajan muy lejos en la materia). Si solo está interesado en la radiación gamma, entonces puede encontrar la energía total por segundo (emitida en$4\pi$estereorradianes) como

A una distancia dada$r$, el área total es por supuesto$A = 4\pi r^2$para que puedas dividir la energía por áreas y obtener intensidad. Sería inusual expresar esto en$W/m^2$.

Cuando observa el daño por radiación, en realidad usa una medida de energía. El Gray es la unidad SI, expresada como$J/kg$- es decir, la cantidad de energía depositada por kg de material absorbente. Eso depende no solo de la radiación emitida, sino también del material que recibe. Los materiales con una Z más alta normalmente detendrán más energía por unidad de masa y, por lo tanto, tendrán valores más altos para la dosis de radiación. Tenga en cuenta que el gris se utiliza para materiales no vivos . Para materiales biológicos, se prefiere el Sievert (Sv) ya que representa "daño" y no solo "energía absorbida". Para obtener una explicación más completa, consulte, por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Gray_(unit)

Como se señaló en los comentarios, la tasa de conteo es (de primer orden) proporcional a la actividad:

La constante de proporcionalidad es

donde la aceptación es un factor geométrico, la eficiencia cuántica es una propiedad del detector y el tiempo de vida está relacionado tanto con el detector como con la tasa real de conteo de llegadas (es decir,$\text{activity} \times \text{acceptance} \times \text{efficiency}$).

Eso significa que el tiempo en vivo en realidad puede introducir un grado de no linealidad, pero mientras mantenga el tiempo en vivo cerca de 1.0 (totalmente en vivo), el nivel de no linealidad es generalmente insignificante.

Todos estos términos se pueden estimar en un grado u otro, pero para obtener una alta precisión, generalmente se deben medir in situ . Nadie dijo que la ciencia experimental fuera fácil.

Estimación de primer orden:

• La aceptación se aproxima desde el área activa$a$presentado a la fuente y a la distancia$r$de la fuente al detector por

  $$A \approx \frac{a}{4\pi r^2} \,.$$ La aproximación es muy buena cuando$r$es mucho mayor que el tamaño lineal de la fuente y el tamaño lineal del área activa en el detector.

• Eficiencia. Por lo general, debe confiar en el fabricante en esto, y es posible que deba multiplicar varias eficiencias de subcomponentes o hacer algún cálculo de la cantidad esperada de fotones que llegan a la cara de PMT o similar. Un poco de arte.

• En tiempo real. Defina el tiempo de vida fraccionario como

  $$\ell = \frac{\text{time the detector was available to record an event}}{\text{length of the whole data collection period}} \,.$$ Siempre que el tiempo muerto fraccionario$d = 1 - \ell$es mucho menor que uno, puede estimar el tiempo muerto real como$D = N \tau$dónde$N$es el número total de conteos registrados y$\tau$es el tiempo que el detector pasa en activo como resultado de un solo conteo. Obtener la corrección de tiempo en vivo para situaciones más complicadas puede ser muy difícil.