4.6. Погрешности при радиометрических измерениях. Чувстви­тель­­ность и фон радиометров.

Основными источниками погрешнос­тей при радиометрии явля­ются:

1. Нестабильность параметров аппаратуры.

2. Неточность эталонирования.

3. Статистический харак­тер радиоактивного распада и взаимодействия излучений.

По­грешности первых двух типов сходны с погрешностями других измерений. При тщательной ра­боте они могут быть менее 1—2% от изме­ряемой величины.

Рас­смотрим третий тип погрешностей, обусловленных случайными потоками частиц (квантов). Дисперсия σ и относительная погрешность из­мерений δ интенсивности излучения I за время t определяется формулой:

Отсюда видно, что уменьшения относительной погрешности изме­рений можно добиться увеличением времени измерений t и повышением скорости счета I. Последнее достигается увели­чением чувствительности детекторов (их размеров и эффектив­ности), а в методах ядерной геофи­зики, использующих искусствен­ные источники излучений, также повы­ше­нием мощности источ­ников (в пределах техники безопасности).

Одной из причин снижения точности измерения, особенно в случае аномалий малой интенсивности, является наличие радиоак­ти­в­ного фона. Фон приборов включает три составляющие: косми­чес­кий фон (КФ), излучение окружающих пород и собственный (остаточ­ный) фон, обусловленный радиоактивным загрязнением материалов счетчика и других частей радиометра.

Сумма космического и остаточного фона соста­вляет натураль­ный фон (НФ) прибора. Остаточный фон сцинтилляционных счет­чиков не превышает 1 мкР/ч, нату­ральный фон - 2 мкР/ч. Для опре­деления НФ можно применять также многократные измерения с экранами и без них. Когда величина натурального фона не опре­делена, за его значе­ние принимают показания на участках со слабо активными породами (чис­тые известняки, каменная соль и т. д.).

При эталонировании полевых радио­метров и при полевых изме­рениях вводят также понятие нормаль­ного фона, обусловленного радиоактивностью окружающих пород с нормальным (кларковым) содержанием радиоактивных элементов.

Вычислим погрешность определения интенсивности излучения обра­з­ца при наличии фонового излучения I_ф. Через I’ обозначим интен­сивность излу­чения от образца, включая фон, через t и t_ф – соответст­венно время измерений с образцом и без образца (фонового измерения). Истинная интенсивность излучения образца (без фона) опреде­ляется по формуле: I = I’ – I_ф. Относительная погрешность измерений δ_I интенсив­ности в данном случае будет:

Отсюда видно, что увеличение фона суще­ственно снижает точ­ность измерений, если величины I и I_ф со­измеримы. Поэтому при иссле­до­ваниях слабоактивных образцов большое внимание уделяют умень­шению фона. Для этого выби­рают индикаторы с малым собственным фоном и помещают их в свинцовые домики для экранировки от косми­ческого излучения и излучения окружающих предметов.

Наличие фона ограничивает и так называемый порог чувствитель­ности — минимальную интенсивность излу­чения, надежно измеряемую радиометром. За порог чувствитель­ности радиометров обычно прини­мают трех-четырехкратное зна­чение среднеквадратического отклонения фона, что для различ­ных радиометров составляет от 0,5 до 2 мкР/ч.