107年:醫物幅安(1)

一量測儀器的時間常數為 10 秒,若某次計數率值為 100 cpm ,則此次度量的標準差( standard deviation )為多少 cpm ?

A±3
B±10
C±17
D±32

詳細解析

本題觀念:

本題考核計率儀(ratemeter)的統計特性,具體為利用時間常數(time constant, τ)計算計數率測量值的標準差(standard deviation)。計率儀內部通常含有 RC 電路(電阻-電容積分電路),時間常數決定了輸出信號平滑程度與統計誤差之間的取捨。

選項分析

已知條件:

  • 時間常數 τ=10\tau = 10
  • 計數率 R=100R = 100 cpm

首先統一單位,將 τ\tau 轉換為分鐘:

τ=10 秒=1060 分鐘=16 分鐘\tau = 10 \text{ 秒} = \frac{10}{60} \text{ 分鐘} = \frac{1}{6} \text{ 分鐘}

計率儀的標準差公式(基於 Poisson 統計與 RC 積分電路推導):

σ=R2τ\sigma = \sqrt{\frac{R}{2\tau}}

代入數值(τ\tau 以分鐘為單位,RR 以 cpm 為單位):

σ=1002×16=10013=30017.3 cpm\sigma = \sqrt{\frac{100}{2 \times \frac{1}{6}}} = \sqrt{\frac{100}{\frac{1}{3}}} = \sqrt{300} \approx 17.3 \text{ cpm}

(A) ±3 cpm — 不符合計算結果,錯誤

**(B) ±10

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