醫(yī)用診斷X射線(xiàn)輻射源空氣比釋動(dòng)能率測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定
1、概述
1.1測(cè)量依據(jù):JJG744-2004《醫(yī)用診斷X射線(xiàn)輻射源檢定規(guī)程》。
1.2環(huán)境條件:溫度(10~40)℃,相對(duì)濕度≤85%。
1.3測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):電離室劑量計(jì),相對(duì)擴(kuò)展不確定度Urel=4%,,包含因子k=3。
1.4被測(cè)對(duì)象:醫(yī)用診斷X射線(xiàn)輻射源的空氣比釋動(dòng)能率。X射線(xiàn)管的峰值電壓范圍是30~150kV,空氣比釋動(dòng)能率的不確定度優(yōu)于7%。
1.5測(cè)量過(guò)程:用已檢定的劑量計(jì),測(cè)量距焦點(diǎn)規(guī)定距離處的輸出空氣比釋動(dòng)能率,經(jīng)空氣密度修正,得到實(shí)際空氣比釋動(dòng)能率。
1.6評(píng)定結(jié)果使用:符合上述條件測(cè)量結(jié)果,可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果,若條件不完全符合可使用本評(píng)定方法。
2、數(shù)學(xué)模型
T P0
X = M?N? ?
T0 P
式中: —被測(cè)輻射源的空氣比釋動(dòng)能率;
—?jiǎng)┝坑?jì)讀數(shù)的平均值;
N—?jiǎng)┝坑?jì)空氣比釋動(dòng)能率的校準(zhǔn)因子;
T—檢定時(shí)室內(nèi)溫度;
P—檢定時(shí)室內(nèi)大氣壓;
TO、PO-常數(shù),為標(biāo)準(zhǔn)條件下的溫度與大氣壓。
3、輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
3.1輸入量 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel( )的評(píng)定
輸入量 的不確定度主要是由測(cè)量不重復(fù)性引進(jìn),可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列,采用A類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。
對(duì)一臺(tái)醫(yī)用診斷X射線(xiàn)輻射源,連續(xù)測(cè)量10次,得到測(cè)量列23.40,23.50,23.35,23.30,23.38,23.44,23.25,23.47,23.27,23.26mGy?min-1。
= /n =23.36 mGy?min-1
單次相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=3.88X10-3
另選4臺(tái)同類(lèi)型診斷X射線(xiàn)輻射源,各在重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次,得4組測(cè)量列,每組測(cè)量列按上述方法計(jì)算得到單次相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差如下表所示:
4組相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果
j
(mGymin-1) 23.36 35.70 36.12 38.11
sj
(10-3) 5.85 3.64 4.88 7.87
合成樣本標(biāo)準(zhǔn)差為 sp=5.77X10-3
標(biāo)準(zhǔn)差的標(biāo)準(zhǔn)差s′(sj)= 1.79 X10-3 ,由于s′(sj)>0.25sp,不宜使用sp,為保證評(píng)定結(jié)果滿(mǎn)足實(shí)際便用,可以使用其最大的標(biāo)準(zhǔn)差smax=7.87 X10-3來(lái)代替sp,測(cè)三次平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為
urel( )= 7.87 X10-3 / =0.45%
自由度 V1=n-1=10-1=9
3.2輸入量N的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(N)的評(píng)定
輸入量N的不確定度來(lái)源有三部分:一為校準(zhǔn)因子定值的不確定度urel(N1),可根據(jù)校準(zhǔn)證書(shū)給出的不確定度來(lái)評(píng)定,采用B類(lèi)方法評(píng)定;二為校準(zhǔn)因子對(duì)不同能量響應(yīng)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(N2),依據(jù)規(guī)程要求指標(biāo),采用B類(lèi)方法評(píng)定;三為長(zhǎng)期穩(wěn)定性引起的不確定度urel(N3),根據(jù)規(guī)程技術(shù)指標(biāo),采用B類(lèi)方法評(píng)定。
3.2.1 校準(zhǔn)因子定值不準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(N1)的評(píng)定
校準(zhǔn)證書(shū)給出的校準(zhǔn)因子的擴(kuò)展不確定度為4%,覆蓋因子kp=3 ,由此得到
urel(N1)= urel(N)/kp=4.0%/3=1.33%
估計(jì)△urel(N1)/ urel(N1)=0.10,則自由度V21=(0.1)-2/2=50
3.2.2 校準(zhǔn)因子對(duì)不同能量響應(yīng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(N2)的評(píng)定
根據(jù)規(guī)程要求,校準(zhǔn)因子對(duì)不同能量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度不超過(guò)5%,置信概率P為99%,在區(qū)間內(nèi)可認(rèn)為服從正態(tài)分布,包含因子kp為2.576,因此得到
urel(N2)=5%/2.576= 1.94%
估計(jì)△urel(N1)/ urel(N1)=0.10,則自由度V22=(0.1)-2/2=50
3.2.3 校準(zhǔn)因子不穩(wěn)定引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(N3)的評(píng)定
根據(jù)檢定規(guī)程,電離室劑量計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性年變化不大于2%,此期間內(nèi)的變化可認(rèn)為服從均勻分布,包含因子取 ,即半寬度a=2%,因此得到
urel(N3)= 2%/ =1.15%
估計(jì)△urel(N1)/ urel(N1)=0.20,則自由度V23=(0.2)-2/2=12
=0.20,則自由度
3.2.4 輸入量N的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(N)的計(jì)算
urel(N)= %= =2.62%
urel(N)的自由度V2=u4rel(N)∕〔u4rel (N1)/V21+ u4re l(N2)/V22+ u4rel(N3)/V23〕=85
3.3輸入量T的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(T)的評(píng)定
根據(jù)經(jīng)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室溫度波動(dòng)與不均勻引起電離室探頭與室內(nèi)平均溫度的最大偏差為1.5℃,在區(qū)間內(nèi)可認(rèn)為服從均勻分布,包含因子取 ,溫度計(jì)示值誤差引入的不確定度可忽略,所以半寬
a=1.5∕(273.15+20)=0.51%
urel(T)=0.51%∕ =0.29%
估計(jì)=0.20,其自由度v3=(0.20)-2/2=12
3.4輸入量P的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(P)的評(píng)定
氣壓變化在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布,包含因子取 ,氣壓計(jì)示值誤差為±0.1kPa時(shí),半寬
3a=0.1∕101=0.1%
urel(P)=0.1%∕ =0.06%
估計(jì)△urel(P)/ urel(P)=0.20,則自由度V3=(0.2)-2/2=12
4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定
4.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表見(jiàn)下表,以相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度表示
標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定
urel(X) 不確定度來(lái)源 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度值(%) vj
urelM( )
測(cè)量不重復(fù)性 0.45 9
urel(N)
urel(N1)
urel(N2)
urel(N3) 劑量計(jì)校準(zhǔn)因子
證書(shū)給出因子
能量響應(yīng)因子
穩(wěn)定性 2.62
1.33
1.94
1.15 85
50
50
12
urel(T) 溫度 0.29 12
urel(P) 氣壓 0.06 12
4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
輸入量M, N ,T ,P彼此獨(dú)立不相關(guān),且pi均為1,所以合成不確定度可按下式得到:
ucrel2( )= ucrel2(M)+ ucrel2(N)+ ucrel2(T)+ ucrel2(P)
ucrel2( )= =2.67%
4.3合成不確定度的有效自由度Veff=95,為方便使用, veff可近似估計(jì)為50,不會(huì)對(duì)最終結(jié)果有太大影響.
5擴(kuò)展不確定度的評(píng)定
U=kp? ucrel (X),取置信概率p=95%,接近正態(tài)分布,按Veff=50,k95=2.01,擴(kuò)展不確定度u95rel=kp? ucrel ( )=2.01×2.67%=4.4%≈5.3%≈6%
6測(cè)量結(jié)果不確定度報(bào)告與表示
醫(yī)用診斷X射線(xiàn)輻射源輸出空氣比釋動(dòng)能率測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為
U95rel=6% Veff=50
7.校準(zhǔn)測(cè)試能力
7.1選擇一臺(tái)重復(fù)性很好的醫(yī)用診斷X輻射源,測(cè)量其輻射輸出的空氣比釋動(dòng)能率,在重復(fù)條件下連續(xù)測(cè)量6次,得到測(cè)量列為:13..40 ,13.45,13.45,13.50,13.40 ,13.45mGymin-1(A類(lèi)評(píng)定),可得到單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.28%.按3.1條方法3次測(cè)量平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)s( )即
s( )=s/ =0.38%/ =0.22%
輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u( )=s( )=0.22%
7.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
將7.1中得到的urelM( )=0.22%,替換標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表中的urelM( ),從而得到評(píng)定校準(zhǔn)測(cè)試能力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表,見(jiàn)下
標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定
urel(X) 不確定度來(lái)源 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度值(%) vj
urelM( )
測(cè)量不重復(fù)性 0.22 9
urel(N)
urel(N1)
urel(N2)
urel(N3) 劑量計(jì)校準(zhǔn)因子
證書(shū)給出因子
能量響應(yīng)因子
穩(wěn)定性 2.62
1.33
1.94
1.15 315
50
50
12
urel(T) 溫度 0.29 12
urel(P) 氣壓 0.06 12
7.3 相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
按4.2條方法可得到ucrel ( )= =2.65%
7.3 校準(zhǔn)測(cè)試能力
校準(zhǔn)測(cè)試能力U可用k=2的相對(duì)不確定度來(lái)表示:
U=2 urel(N)=2X2.65=5.3%≈6% |