КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИЗОТОПНОЙ ПРОДУКЦИИ МЕДИЦИНСКОГО И

Научный руководитель: учитель информатики Грибакина О.В.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА СТАТИСТИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
ИЗОТОПНОЙ ПРОДУКЦИИ МЕДИЦИНСКОГО И
ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ, ПРОИЗВОДИМЫХ В ФГУП ГНЦ
РФ НИИАР
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя
общеобразовательная школа № 2 города Димитровграда Ульяновской области
Измерения являются одним из важнейших путей познания природы
человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира,
раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли
техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений,
определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими,
так и свойства и качество выпускаемой продукций.
Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Это
организованное действие человека, выполняемое для количественного
познания свойств физического объекта с помощью определения опытным
путем значения какой-либо физической величины.
В частности, при разработке методик аналитического контроля
производства радионуклидной
продукции в ФГУП ГНЦ РФ НИИАР
приходится обрабатывать много физических величин, получаемых
экспериментально. При этом на первый план выходит вопрос достоверности
полученных измерений физических величин, погрешностей их определения,
наличия грубых промахов при проведении экспериментальных исследований.
Автор работы ставил целью написать компьютерную программу на языке
программирования Borland Pascal, которая в автоматическом режиме
производила расчет основных метрологических величин по известному набору
данных, а также производила отбраковку грубых ошибочных измерений по
одному из известных в метрологии критериев.
Для достижения поставленной цели автор решил следующие задачи:
1. Изучил основные понятия метрологии, понятия видов погрешностей,
способов их определения
2. Ознакомился с производимой в ФГУП ГНЦ РФ НИИАР продукцией,
спецификой научно-исследовательской деятельности в аналитической
лаборатории радиохимического отделения.
3. Написал компьютерную программу для проведения метрологических
расчетов в исследовательской работе инженеров аналитического отдела
радиохимического отделения ФГУП ГНЦ РФ НИИАР.
В научной работе любого предприятия первостепенную роль играют
исследования. В ФГУП ГНЦ РФ НИИАР исследовательская работа ведется во
всех направлениях развития атомной промышленности. В частности, в
радиохимическом отделении НИИАР проводятся разработки методик анализа
химической чистоты радионуклидной продукции медицинского и
промышленного назначения атомно-эмиссионным спектральным методом.
Одним из таких радионуклидов является изотоп стронция Sr-89,
применяемый в медицине для диагностики раковых заболеваний.
Многостадийность процесса получения препарата Sr-89, широкий набор
определяемых радионуклидов, высокие требования по качеству конечного
продукта потребовали разработки методик аналитического контроля
производства и паспортизации конечного препарата Sr-89.
При разработке методик аналитического контроля приходится
обрабатывать много физических величин, получаемых экспериментально. При
этом на первый план выходит вопрос достоверности полученных измерений
физических величин, погрешностей их определения, наличия грубых промахов
при проведении экспериментальных исследований.
Автором
разработана
компьютерная
программа
для
оценки
метрологических характеристик физических величин, полученных при
исследовательской и экспериментальной работе аналитической лаборатории
радиохимического отделения ФГУП ГНЦ РФ НИИАР.
В программе предусмотрены вычисления следующих метрологических
величин.
Среднее арифметическое из результатов, полученных при всех измерениях
x:
(1)
Дисперсия V (или S2) характеризует рассеяние результатов относительно
среднего значения:
(2)
Среднее квадратичное отклонение S - общая характеристика рассеяния
данных:
(3)
Стандартное отклонение среднего арифметического Sx :
(4)
Доверительные границы ε P,f - значения, в пределах которых может
заключаться истинное значение определяемой величины:
(5)
Выявление грубых погрешностей в программе осуществляется с помощью
t-критерия Стьюдента.
Для апробации программы сотрудниками аналитической лаборатории
радиохимического отделения ФГУП ГНЦ РФ НИИАР были любезно
предоставлены данные по исследованиям в обоснование методики
эмиссионного спектрального анализа химической чистоты изотопа Sr-89.
Исследовалась возможность определения в изотопе стронция таких
примесных элементов как железо, хром, иттрий и алюминий. При этом
проводилась оценка погрешности измерений и отбраковка грубых промахов.
Обрабатывались результаты по определению концентрации указанных
выше примесных элементов в стандартных образцах на уровнях 0,1, 0,3, 1, 3, 10
и 30 мг/л соответственно.
Результаты обработки представлены в таблице.
Таблица. Массовая концентрация Fe 302,1 нм в ОА, мг/л
Номер
0,3
1
3
10
30
Рассчитанные значения Cij и Cij
наблюд.
Cij
Cij
Cij
Cij
Cij
Cij
Cij
Cij
Cij
1
0,467 0,167 0,822
-0,178 2,099 -0,901
7,457 -2,543 29,269
2
0,312 0,012 1,120
0,120 2,315 -0,685
8,321 -1,679 29,884
3
0,216 -0,084 1,208
0,208 2,613 -0,387
8,447 -1,553 30,526
4
0,199 -0,101 0,983
-0,017 2,801 -0,199
9,018 -0,982 34,541
5
0,231 -0,069 1,186
0,186 2,801 -0,199
9,091 -0,909 33,530
6
0,317 0,017 1,384
0,384 2,821 -0,179
9,832 -0,168 32,465
7
0,247 -0,053 1,459
0,459 2,847 -0,153 10,009 0,009 27,448
8
0,251 -0,049 0,815
-0,185 2,851 -0,149 10,248 0,248 30,872
9
0,436 0,136 1,026
0,026 3,063 0,063 10,320 0,320 29,688
10
0,428 0,128 0,919
-0,081 3,069 0,069 10,763 0,763 25,854
Сред.зн.
0,2980 -0,0020 1,0151 0,0151 2,9807 -0,0193 10,3837 0,3837 29,4097
Дисперсия 0,0072
0,0486
0,1480
2,0708
10,5125
СКО
0,0849
0,2204
0,3847
1,4390
3,2423
Sx
0,0200
0,0519
0,0907
0,3392
0,7642
Наша компьютерная программа успешно справилась с работой,
полученные нами результаты совпали с результатами обработки физических
величин, полученных сотрудниками ФГУП ГНЦ РФ НИИАР.
Библиографический список
1. Спектральный анализ чистых веществ. - СПб.: Химия: СанктПетербург, 1994.
2. О.Н.Васильева, Е.Ю.Грибакин, Е.А.Ерин «Спектральный анализ
регенерированного
топлива,
радиоактивных
препаратов
медицинского и промышленного назначения» Третья Российская
конференция по радиохимии, Сборник трудов, 2001
3. В.М.Лебедев, Б.И.Леваков,
В.Н.Куприянов, Н.Ю.Незговоров
«Аналитический контроль процесса получения препарата
стронций-153» Третья Российская конференция по радиохимии,
Сборник трудов, 2001
4. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программное
обеспечение. М.: Мир. 1998.
Cij
-0,731
-0,116
0,526
4,541
3,530
2,465
-2,552
0,872
-0,312
-4,146
-0,5903