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放射線測定器(ガイガーカウンター)の測定値の平均差の計算ツールで差を検証する

放射線測定器(ガイガーカウンター)で測定した2つの値を比べるとき, 本当に線量の数値が異なるのか?ということを確認するためのツールを作成しました.

測定器の計測値の平均値を出して比較しようとしても,その差が本当に線量に差があるためなのか, 測定器のたまたまの数値のふらつきで差がでたように見えただけなのか,判断が難しいです.

このツールでは,2つの測定値を入力することで,平均値の差が有意かどうか確認できます.
元々の測定値にブレがありますので,本当に差があるか100%の結論は出ません.

そこで,ツールでは間違う確率を3つのパターンで判定するようにしています.
危険度5%,1%,0.27%の3つで計算します.

危険度5%というのは,5%の確率で,本当は差がないのに差があると間違う危険性がある判定基準ということになります.
危険度が小さいほど,間違えて,本当は差がないものを差があると判断するリスクが低くなります.

一方,危険度が小さくなると,差がありそうだけどはっきりしないものは「有意差なし」と判定されますので, なかなか差があるという結論が出なくなります.
(国の検査などでは,危険度0.27%相当で判断し,有意差無しならND表記となるようです)

ツール自体は以下のURLにありますので,別ウィンドウで開きながら説明をお読みください.



測定器に,一定時間でのカウント数を測定する機能がある場合は,カウント数から求める方がやりやすいです.
放射線測定器(ガイガーカウンター)のカウント数の有意差計算ツールで差を検証する
を参照してください.

基本的な使い方

最初に「入力単位」「表示単位」を設定します.

その後,「測定結果」欄の「データA」,「データB」欄に,それぞれ半角数字で,測定値を1行に1つずつ入れていきます.
入力中にリターンキーを押すか,「グラフを更新」ボタンを押すとグラフと平均値が更新されます.

「この結果のURL」にアクセスすると,入力値を再現した画面が表示されます.

計測値の取り方

測定値のはかり方は,平均値の計算ツールと同様です.
以下を参照して下さい.


このツールは比較用ですから,条件を変えて(場所を変える・汚染物を側に置く/置かないなど),2回測定します.

グラフの見方

データAは青系の色,データBは赤系の色で表示されます.

計測値は○で表示されます.
濃い折れ線は,その計測値までのデータでの平均値です.
薄い線は,計測値を近似した直線です.

測定値の背後には,青や赤で薄い色・濃い色で塗られた領域があります.
こちらは誤差の範囲を表しています.
濃い色は,平均値の誤差の範囲(95%の確率で平均値がその中に入るエリア), 薄い色は,測定値の誤差の範囲(95%の確率で測定値がその中に入るエリア),を表しています.

結果の見方

危険度5%で差は有意?,に有意差ありと表示されれば,2つの測定値には(5%の確率で間違う危険性で)差があることになります.
同様に危険度1%で差は有意?,に有意差ありと表示されれば,2つの測定値には(1%の確率で間違う危険性で)差があることになります.

この間違うというのは,本来差が無いものを差があると間違えることを示しているので, 本来差があるものを(測定値の数値のブレが大きくて)差が無いと間違えることは含まれません.

ですので「有意差なし」の場合は,

の2つの場合があります.

差がありそうなのに有意差なしと出る場合は,測定回数を増やすことで数値のブレを減らし, より差を確認しやすくすることができます.

3つの危険度を比べると,危険度5%が,差がないのに有意差ありと判定してしまう可能性が高く, 逆に差があるのに有意差なしと判定してしまう可能性が低いことになります.
危険度0.27%は,差がないのに有意差ありと判定してしまう可能性が低くなりますが, 逆に差があるのに有意差なしと判定してしまう可能性は高くなってしまいます.

食品を調査するときは,例えば危険度5%で判断して,有意差ありのものを破棄する場合, 5%の確率で安全なものを破棄してしまう可能性があることになります.
危険度0.27%では,その可能性は大幅に減らせますが,その分しっかりした測定データが無いと, 汚染されているものを有意差なしと判断してしまう可能性があることになります.

国の調査では危険度0.27%なので,かなりはっきり「差がある」状態でないと,有意差有りと見なさないことになります.
国が誤って差があると見なすと大問題ですが,個人で測定をする場合は,差がある可能性が高い,という情報でも役立ちます.

また,食品などの調査時は,「汚染されているものを食べてしまう」「汚染されていないものを捨ててしまう」のどちらが良いか, ということを考えると,汚染されているものを食べてしまうことをより避けたいと思うかもしれません.
そのような場合は,危険度5%の判定などを採用すると良いと思います.

危険度ごとの判定を見て,どの程度確な差があるかを確認してください.

参考リンク

放射能基礎統計学 検出限界の考え方
検出限界についての説明です.複数の考え方がありますが,Kaiserの考え方の3σ法が当サイトの0.27%危険度に相当します.