Рентген (единица измерения)
| рентген | |
|---|---|
 Индикация дозиметра из кварцевого волокна , в единицах рентген. [1] | |
| Общая информация | |
| Система единиц | Устаревшая единица |
| Единица | Воздействие ионизирующего излучения |
| Символ | Р |
| Назван в честь | Вильгельм Рентген |
| Конверсии | |
| 1 Р в... | ... равно... |
| Базовые единицы СИ | 2.58 × 10 −4 А ⋅ с / кг |
Рентген ə или рентген ( / ˈ r ɛ n t ɡ , n - dʒ n , t ˈ r ʌ n - / ; ə [2] символ R ) является устаревшей единицей измерения воздействия рентгеновских лучей и гамма -лучей и определяется как электрический заряд, высвобождаемый таким излучением в определенном объеме воздуха, разделенный на массу этого воздуха ( статкулон на килограмм). В 1928 году он был принят в качестве первой международной величины измерения ионизирующего излучения , определяемой для радиационной защиты , поскольку в то время это был наиболее легко воспроизводимый метод измерения ионизации воздуха с использованием ионных камер . [3] Он назван в честь немецкого физика Вильгельма Рентгена , открывшего рентгеновские лучи и получившего за это открытие первую Нобелевскую премию по физике.
Однако, хотя это был важный шаг вперед в стандартизации измерения радиации, у рентгена есть тот недостаток, что он является лишь показателем ионизации воздуха, а не прямой мерой поглощения излучения в других материалах, таких как различные формы человеческих тканей . Например, один рентген оставляет 0,00877 грей (0,877 рад ) поглощенной дозы в сухом воздухе или 0,0096 Гр (0,96 рад) в мягких тканях. [3] Один рентген рентгеновских лучей может отложить в кости от 0,01 до 0,04 Гр (от 1,0 до 4,0 рад) в зависимости от энергии луча. [4]
По мере развития науки о радиационной дозиметрии стало понятно, что ионизирующий эффект и, следовательно, повреждение тканей связаны с поглощенной энергией, а не только с радиационным воздействием. В результате были определены новые радиометрические единицы радиационной защиты , учитывающие это. В 1953 году Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (МКРЕ) рекомендовала рад, равный 100 эрг/г, в качестве единицы измерения новой величины поглощенной дозы радиации . Рад выражали в когерентных единицах СГС . [5] В 1975 году единица серого была названа единицей поглощенной дозы в системе СИ. Один грей равен 1 Дж/кг (т.е. 100 рад). Кроме того, для ионизации воздуха была определена новая величина, керма , как воздействие для калибровки прибора, и на основе этого поглощенную дозу можно рассчитать с использованием известных коэффициентов для конкретных целевых материалов. Сегодня для радиационной защиты в подавляющем большинстве используются современные единицы: поглощенная доза для поглощения энергии и эквивалентная доза ( зиверт ) для стохастического эффекта, а рентген используется редко. Международный комитет мер и весов (CIPM) никогда не допускал использования рентгена.
С течением времени понятие рентгена было пересмотрено. США Последний раз оно было определено Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в 1998 году как 2,58 × 10. −4 Кл /кг , с рекомендацией давать определение во всех документах, где используется рентген. [6]
История
[ редактировать ]Рентген берет свое начало от единицы Виллара, определенной в 1908 году Американским обществом рентгеновских лучей как «количество излучения, которое высвобождает в результате ионизации одну эсу электричества на см2». 3 воздуха при нормальных условиях температуры и давления». [7] [8] Используя 1 ЭСУ ≈ 3,33564 × 10 −10 C и плотность воздуха ~1,293 кг/м. 3 при 0 °C и 101 кПа это преобразуется в 2,58 × 10 −4 Кл/кг, что является современным значением, данным NIST.
1 есу / см 3 × 3.33564 × 10 −10 C / esu × 1,000,000 cm 3 / м 3 ÷ 1.293 кг / м 3 = 2.58 × 10 −4 C / kg
Это определение использовалось под разными названиями ( e , R и немецкая единица радиации ) в течение следующих 20 лет. Тем временем французскому рентгену было дано другое определение, составившее 0,444 немецкого Р.
Определения ICR
[ редактировать ]В 1928 году Международный конгресс радиологов (ICR) определил рентген как «количество рентгеновского излучения, которое при полном использовании вторичных электронов и устранении стеночного эффекта камеры производит в 1 см3 атмосферного воздуха при температуре 0 °С и 76 см ртутного столба, такая степень проводимости, что 1 ЭЭУ заряда измеряется при токе насыщения». [7] Заявленный 1 куб. см воздуха при данных условиях будет иметь массу 1,293 мг, поэтому в 1937 году ICR переписал это определение, используя эту массу воздуха, а не объем, температуру и давление. [9] Определение 1937 года было также распространено на гамма-лучи, но позже, в 1950 году, было ограничено до 3 МэВ.
определение ГОСТа
[ редактировать ]СССР Тем временем Всесоюзный комитет стандартов (ГОСТ) в 1934 году принял существенно иное определение рентгена. Стандарт ГОСТ 7623 определял его как «физическую дозу рентгеновских лучей, которая создает заряды, каждый из которых составляет одну электростатическую единицу по величине на см». 3 объёма облучения в воздухе при температуре 0°C и нормальном атмосферном давлении после завершения ионизации». [10] Различие между физической дозой и дозой вызвало путаницу, часть которой, возможно, привела к тому, что Кантрилл и Паркер сообщили, что рентген стал сокращением для 83 эргов на грамм (0,0083 Гр ) ткани. [11] Они назвали эту производную величину физическим рентгеновским эквивалентом (реп), чтобы отличить ее от МЦР-рентгена.
Определение МКРЗ
[ редактировать ]Внедрение рентгеновской единицы измерения, которая основывалась на измерении ионизации воздуха, заменило более ранние менее точные методы, которые основывались на временной экспозиции, пленочной экспозиции или флуоресценции. [12] Это привело к установлению пределов воздействия, и Национальный совет по радиационной защите и измерениям США . установил первый официальный предел дозы в 1931 году на уровне 0,1 рентген в день [13] Международный комитет по радиационной и рентгеновской защите , ныне известный как Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ), вскоре последовал этому примеру, установив в 1934 году ограничение в 0,2 рентгена в день. [14] В 1950 году МКРЗ снизила рекомендуемый предел облучения всего тела до 0,3 рентгена в неделю.
Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) приняла определение рентгена в 1950 году, определив его как «количество X- или γ-излучения, такое, что связанное с ним корпускулярное излучение на 0,001293 грамма воздуха производит в воздухе ионы. переносящий 1 электростатическую единицу количества электричества любого знака». [15] Ограничение в 3 МэВ больше не входило в определение, но в сопроводительном тексте упоминалось снижение полезности этой единицы при высоких энергиях пучка. Тем временем новая концепция рентгеновского эквивалента человека была разработана (бэр).
Начиная с 1957 года МКРЗ начала публиковать свои рекомендации в единицах бэр, и рентген вышел из употребления. Сообщество специалистов по медицинской визуализации по-прежнему нуждается в измерениях ионизации, но они постепенно перешли на использование К/кг по мере замены устаревшего оборудования. [16] ICRU рекомендовал переопределить рентген как 2,58 × 10. −4 С/кг в 1971 г. [17]
Евросоюз
[ редактировать ]В 1971 году Европейское экономическое сообщество в Директиве 71/354/EEC каталогизировало единицы измерения, которые можно было использовать «для… целей общественного здравоохранения…». [18] Директива включала кюри , рад , бэр и рентген в качестве допустимых единиц, но требовала, чтобы использование рад, бэр и рентген было пересмотрено до 31 декабря 1977 года. В этом документе рентген определялся как точно 2,58 × 10. −4 Кл/кг, согласно рекомендации ICRU. Директива 80/181/EEC , опубликованная в декабре 1979 года, которая заменила директиву 71/354/EEC, четко каталогизировала серый цвет , беккерель и зиверт для этой цели и требовала, чтобы кюри, рад, бэр и рентген были постепенно отменены к 31 декабря. 1985. [19]
Определение НИСТ
[ редактировать ]Сегодня рентген используется редко, и Международный комитет мер и весов (CIPM) никогда не допускал использования рентгена. С 1977 по 1998 год в переводах брошюры СИ, сделанных НИСТ США, указывалось, что CIPM временно принял использование рентгена (и других радиологических единиц) с единицами СИ с 1969 года. [20] Однако единственное соответствующее решение CIPM, представленное в приложении, относится к кюри в 1964 году. В брошюрах NIST рентген определен как 2,58 × 10. −4 Кл/кг, который будет использоваться при воздействии рентгеновского или γ-излучения, но не указано, какая среда должна быть ионизирована. Текущая брошюра CIPM по системе SI исключает рентген из таблиц единиц, не входящих в SI, принятых для использования с SI. [21] В 1998 году NIST США пояснил, что он предоставил свои собственные интерпретации системы SI, в соответствии с чем он принял рентген для использования в США с SI, признав при этом, что CIPM этого не сделал. [22] К тому времени ограничение на x- и γ-излучение было снято. NIST рекомендует определять рентген в каждом документе, где используется эта единица измерения. [6] NIST категорически не рекомендует дальнейшее использование рентгена. [23]
Разработка замещающих радиометрических величин
[ редактировать ]
Несмотря на то, что рентген был удобной величиной для измерения с помощью аэроионной камеры, у него был тот недостаток, что он не был прямой мерой ни интенсивности рентгеновских лучей, ни их поглощения, а скорее был измерением ионизирующего эффекта рентгеновских лучей в конкретное обстоятельство; это был сухой воздух при температуре 0 ° C и 1 стандартная атмосфера . давлении [24]
Из-за этого рентген имел различную зависимость от количества поглощенной дозы энергии на единицу массы в материале мишени, поскольку разные материалы имеют разные характеристики поглощения. По мере развития науки о радиационной дозиметрии это рассматривалось как серьезный недостаток.
В 1940 году Луи Гарольд Грей , изучавший влияние нейтронного повреждения на ткани человека, вместе с Уильямом Валентайном Мейнордом и радиобиологом Джоном Ридом, опубликовал работу, в которой единицу измерения назвали « грамм рентген » (символ: гр) определяется как «то количество нейтронного излучения, которое вызывает приращение энергии в единице объема ткани, равное приращению энергии, производимой в единице объема воды, на один рентген радиации» [25] было предложено. Эта единица оказалась эквивалентной 88 эргам в воздухе. В 1953 году ICRU рекомендовал рад , равный 100 эрг/г, в качестве новой единицы измерения поглощенного излучения. Рад выражали в когерентных единицах СГС . [26]
В конце 1950-х годов Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) предложила ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы с Международным комитетом мер и весов (CIPM) над разработкой системы единиц, которую можно было бы последовательно использовать во многих дисциплины. Этот орган, первоначально известный как «Комиссия по системе единиц», переименованный в 1964 году в «Консультативный комитет по единицам» (CCU), отвечал за надзор за разработкой Международной системы единиц (СИ). [27] В то же время становилось все более очевидным, что определение рентгена необоснованно, и в 1962 году оно было пересмотрено. [28] CCU решил определить единицу поглощенной радиации в системе СИ как энергию на единицу массы, которая в единицах МКС составляла Дж/кг. Это было подтверждено в 1975 году 15-м CGPM, и единица была названа «серой» в честь Луи Гарольда Грея, умершего в 1965 году. Грей был равен 100 рад. Определение рентгена привлекало то, что его относительно просто определить для фотонов в воздухе, но серый цвет не зависит от типа первичного ионизирующего излучения и может использоваться как для кермы, так и для поглощенной дозы в широком диапазоне веществ. [29]
При измерении поглощенной дозы у человека в результате внешнего облучения единица СИ — серый или соответствующий не-СИ рад используется . На их основе можно определить эквиваленты дозы для учета биологических эффектов от различных типов радиации и мишенных материалов. Это эквивалентная доза и эффективная доза единицы СИ - зиверт или не-СИ - бэр , для которых используются .
Величины, связанные с радиацией
[ редактировать ]В следующей таблице показаны величины радиации в единицах СИ и других единицах СИ:
| Количество | Единица | Символ | Вывод | Год | СИ эквивалент |
|---|---|---|---|---|---|
| Деятельность ( А ) | беккерель | Бк | с −1 | 1974 | единица СИ |
| кюри | Там | 3.7 × 10 10 с −1 | 1953 | 3.7 × 10 10 Бк | |
| Резерфорд | Роуд | 10 6 с −1 | 1946 | 1 000 000 Бк | |
| Экспозиция ( X ) | кулон на килограмм | С/кг | C⋅kg −1 воздуха | 1974 | единица СИ |
| рентген | Р | есу / 0,001 293 г воздуха | 1928 | 2.58 × 10 −4 С/кг | |
| Поглощенная доза ( D ) | серый | Гай | J ⋅kg −1 | 1974 | единица СИ |
| очень за грамм | эрг/г | erg⋅g −1 | 1950 | 1.0 × 10 −4 Гай | |
| рад | рад | 100 erg⋅g −1 | 1953 | 0,010 Гр | |
| Эквивалентная доза ( H ) | зиверт | Св | J⋅kg −1 × В Р | 1977 | единица СИ |
| Рентгеновский эквивалент человека | рем | 100 erg⋅g −1 × В Р | 1971 | 0,010 Зв | |
| Эффективная доза ( Е ) | зиверт | Св | J⋅kg −1 × В Р × В Т | 1977 | единица СИ |
| Рентгеновский эквивалент человека | рем | 100 erg⋅g −1 × В Р × В Т | 1971 | 0,010 Зв |
См. также
[ редактировать ]- Серый (единица измерения) – единица поглощенной дозы в системе СИ.
- Порядки величины (излучение)
- Рад (единица измерения) – единица поглощенной дозы СГС.
- Рентген-эквивалент человек , или бэр – единица эквивалента дозы радиации.
- Зиверт (обозначение: Зв) – производная единица эквивалента дозы в системе СИ.
- Вильгельм Рентген
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фрейм, Пол (25 июля 2007 г.). «Карманные камеры и карманные дозиметры» . Коллекция музея исторических инструментов физики здоровья . Ассоциированные университеты Ок-Риджа . Проверено 7 октября 2021 г.
- ^ "Рентген" . Полный словарь Random House Webster .
- ^ Jump up to: а б «Руководство по радиационной безопасности Принстона, Приложение E: Рентгены, РАД, РЭМ и другие единицы» . Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 г. Проверено 10 мая 2012 г.
- ^ Растягивается, Перри. «Количества и единицы радиации» . Физические принципы медицинской визуализации, 2-е изд . Проверено 10 мая 2012 г.
- ^ Гилл, Дж. Х.; Мотефф, Джон (июнь 1960 г.). «Дозиметрия в Европе и СССР» . Документы третьего Тихоокеанского совещания — Материалы для ядерных применений . Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии - Третье Тихоокеанское совещание Американского общества по испытанию материалов, октябрь 1959 г., Сан-Франциско, 12–16 октября 1959 г. Техническая публикация Американского общества. Том. 276. АСТМ Интернэшнл. п. 64. LCCN 60014734 . Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Хебнер, Роберт Э. (28 июля 1998 г.). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц США» (PDF) . Федеральный реестр . 63 (144). Управление Федерального реестра США: 40339 . Проверено 9 мая 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Ван Лун, Р.; и Ван Тиггелен Р., Дозиметрия радиации при медицинском облучении: краткий исторический обзор. Архивировано 24 октября 2007 г. в Wayback Machine , 2004 г.>
- ^ «Приборы для измерения рентгеновских лучей с прямым отсчетом. Замена электрометрического метода другим методам измерения в радиологии. Склерометр и квантиметр». Архив медицинского электричества . 16 . Бордо: 692–699. 1908.
- ^ Гилл, Дж. Х.; Мотефф, Джон (июнь 1960 г.). Дозиметрия в Европе и СССР . Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии. Балтимор: ASTM International. п. 64. LCCN 60-14734 . Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ Ардашников С.Н.; Четвериков, Н. С. (1957). «Определение рентгена в «Рекомендациях Международной комиссии по радиологическим установкам. 1953 год" ". Атомная энергия . 3 (9): 1027–1032. дои : 10.1007/BF01515739 . S2CID 95827816 .
- ^ Кантрилл, Мэриленд, Южная Каролина; Паркер, HM (5 января 1945 г.). Толерантная доза (Отчет). Комиссия по атомной энергии США, Аргоннская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 7 апреля 2021 года . Проверено 14 мая 2012 г.
- ^ Мутчеллер, А. (1925). Физические стандарты защиты от опасности рентгеновских лучей, AJR. Американский журнал рентгенологии, 13, 65–69.
- ^ Мейнхольд, Чарльз Б. (апрель 1996 г.). Сто лет рентгеновских лучей и радиоактивности – радиационная защита: тогда и сейчас (PDF) . Международный конгресс. Вена, Австрия: Международная ассоциация радиационной защиты . Проверено 14 мая 2012 г.
- ^ Кларк, Р.Х.; Дж. Валентин (2009). «История МКРЗ и эволюция ее политики» (PDF) . Анналы МКРЗ . Публикация МКРЗ 109. 39 (1): 75–110. дои : 10.1016/j.icrp.2009.07.009 . S2CID 71278114 . Проверено 12 мая 2012 г.
- ^ Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите и Международной комиссии по радиологическим установкам (PDF) . Справочник Национального бюро стандартов. Том. 47. Министерство торговли США. 1950 год . Проверено 14 ноября 2012 г.
- ^ Карлтон, Ричард Р.; Адлер, Арлин МакКенна (1 января 2012 г.). «Концепции и оборудование радиационной защиты» . Принципы рентгенографической визуализации: искусство и наука (5-е изд.). Cengage Обучение. п. 145. ИСБН 978-1-4390-5872-5 . Проверено 12 мая 2012 г.
- ^ Отчет ICRU 19, 1971 г.
- ^ «Директива Совета 71/354/ЕЕС: О сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения» . Совет Европейских Сообществ. 18 октября 1971 года . Проверено 19 мая 2012 г.
- ^ Совет Европейских сообществ (21 декабря 1979 г.). «Директива Совета 80/181/ЕЕС от 20 декабря 1979 г. о сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения, и об отмене Директивы 71/354/ЕЕС» . Проверено 19 мая 2012 г.
- ^ Международное бюро мер и весов (1977). Национальное бюро стандартов США (ред.). Международная система единиц (СИ) . Специальная публикация NBS 330. Министерство торговли, Национальное бюро стандартов. п. 12 . Проверено 18 мая 2012 г.
- ^ Международное бюро мер и весов (2006 г.), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN 92-822-2213-6 , заархивировано (PDF) из оригинала 04 июня 2021 г. , получено 16 декабря 2021 г.
- ^ Лайонс, Джон В. (20 декабря 1990 г.). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц для Соединенных Штатов». Федеральный реестр . 55 (245). Управление Федерального регистра США: 52242–52245.
- ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. (2008). Руководство по использованию международной системы единиц (СИ) (изд. 2008 г.). Гейтерсбург, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий . п. 10. СП811. Архивировано из оригинала 16 мая 2008 года . Проверено 28 ноября 2012 г.
- ^ Ловелл, С. (1979). «4: Дозиметрические величины и единицы» . Введение в радиационную дозиметрию . Издательство Кембриджского университета. стр. 52–64. ISBN 0-521-22436-5 . Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ Гупта, С.В. (19 ноября 2009 г.). «Луи Гарольд Грей» . Единицы измерения: прошлое, настоящее и будущее: Международная система единиц . Спрингер. п. 144. ИСБН 978-3-642-00737-8 . Проверено 14 мая 2012 г.
- ^ Гилл, Дж. Х.; Мотефф, Джон (июнь 1960 г.). «Дозиметрия в Европе и СССР». Документы третьего Тихоокеанского совещания — Материалы для ядерных применений. Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии - Третье Тихоокеанское совещание Американского общества по испытанию материалов, октябрь 1959 г., Сан-Франциско, 12–16 октября 1959 г. Техническая публикация Американского общества. 276. АСТМ Интернэшнл. п. 64. LCCN 60014734. Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ «CCU: Консультативный комитет по подразделениям» . Международное бюро мер и весов (МБМВ) . Проверено 18 мая 2012 г.
- ^ Андерсон, Полин С; Пендлтон, Элис Э (2000). «14 Стоматологическая рентгенография» . Ассистент стоматолога (7-е изд.). Дельмар. п. 554. ИСБН 0-7668-1113-1 .
- ^ Ловелл, С. (1979). «3. Воздействие ионизирующего излучения на объемное вещество» . Введение в радиационную дозиметрию . Издательство Кембриджского университета. стр. 43–51. ISBN 0-521-22436-5 . Проверено 15 мая 2012 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- NIST: Единицы вне СИ
- Единицы дозы радиации - Общество физики здоровья