111年:醫物幅安(2)

某蓋革計數器,數次量測背景值得總計數值為 3000 ± 150 ( counts ),量測時間為 5 ± 1 秒,則其平均計數率(counts/sec)與標準差為何?

A600 ± 30.2
B600 ± 151.4
C600 ± 123.7
D600 ± 67.1

詳細解析

本題觀念:

本題測驗的核心概念為輻射計數統計學中的誤差傳遞(Error Propagation)。 在測量輻射時,計數值(NN)與測量時間(tt)通常都帶有各自的誤差(標準差 σ\sigma)。當我們需要計算平均計數率(R=N/tR = N / t)時,不能只考慮計數值的誤差,還必須將時間的誤差也一併考量進來。對於兩個帶有獨立誤差的物理量相除,其標準差的計算必須遵循誤差傳播定律。

選項分析

已知條件:

  • 總計數值 N=3000N = 3000 counts,其標準差 σN=150\sigma_N = 150 counts
  • 測量時間 t=5t = 5 sec,其標準差 σt=1\sigma_t = 1 sec

第一步:計算平均計數率(RR R=Nt=30005=600 counts/secR = \frac{N}{t} = \frac{3000}{5} = 600 \text{ counts/sec}

第二步:計算平均計數率的標準差(σR\sigma_R 根據誤差傳播定律,當函數為相除的形式(R=N/tR = N / t)時,相對誤差的平方等於各變數相對誤差的平方和。公式如下: (σRR)2=(σNN)2+(σtt)2\left(\frac{\sigma_R}{R}\right)^2 = \left(\frac{\sigma_N}{N}\right)^2 + \left(\frac{\sigma_t}{t}\right)^2

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