stringtranslate.com

Рентген (единица измерения)

Рентген или рентген ( / ˈ r ɛ n t ɡ ə n , - dʒ ə n , ˈ r ʌ n t -/ ; [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, деленный 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 , который открыл рентгеновские лучи и был удостоен за это открытие первой Нобелевской премии 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 радиации 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 рентгеновский луч 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, была определена новая величина, керма , для ионизации воздуха как воздействия для калибровки прибора, и на основе этого поглощенная доза может быть рассчитана 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. Последний раз он был определен Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) в 1998 году как2,58 × 10 -4  Кл /кг , с рекомендацией давать это определение в каждом документе, где используется рентген. [6]

История

Рентген берет свое начало от единицы Виллара , определенной в 1908 году Американским обществом рентгенологов как «количество радиации, которое высвобождает путем ионизации одну эсу электричества на см 3 воздуха при нормальных условиях температуры и давления». [7] [8] Используя 1 esu ≈ 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  C/кг, что является современное значение, данное NIST.

1 ЭСУ/см 3× 3,33564 × 10 −10 С/ЭСУ× 1 000 000 см 3/м 3÷ 1,293 кг/м 3= 2,58 × 10 −4 С/кг

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

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

Тем временем Всесоюзный комитет стандартов СССР (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 облучённого объёма 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

Внедрение рентгеновской единицы измерения, которая основывалась на измерении ионизации воздуха, заменило более ранние менее точные методы, которые полагались на временную экспозицию, экспозицию пленки или флуоресценцию. [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 рентгена в день . [13] Международный комитет по радиационной защите , ныне известный как Международная комиссия по радиологической защите (ICRP), вскоре последовал этому примеру и в 1934 году установил предел в 0,2 рентгена в день. [14] В 1950 году ICRP снизила рекомендуемый предел. до 0,3 рентгена в неделю при облучении всего тела.

Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) взяла на вооружение 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 была разработана новая концепция рентгеновского эквивалента человека (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] В 1971 году ICRU рекомендовал переопределить рентген, равный ровно 2,58 × 10 -4  Кл/кг. [17]

Евросоюз

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

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, говорилось, что CIPM временно принял использование рентгена (и других радиологических единиц) с единицами СИ с 1969 года. [20] Однако единственное соответствующее решение CIPM показано в приложении. относятся к кюри в 1964 году. В брошюрах NIST рентген определен как 2,58 × 10 -4  Кл/кг, который следует использовать при воздействии рентгеновского или γ-излучения, но не указывается, 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 НИСТ США пояснил, что он предоставил свои собственные интерпретации системы СИ, в соответствии с чем он принял рентген для использования в США с СИ, 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

Величины внешнего современного излучения, используемые в радиологической защите

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 давлении 1 стандартная атмосфера . [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 Луис 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) определялось как «то количество нейтронного излучения, которое дает приращение энергии в единице объема ткани, равное приращению энергии, производимой в единице объема воды, на один рентген радиации» [25] . 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 мер и весов (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 было необоснованным, 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 ГКМВ, а 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 используется единица СИ — серый или соответствующий не-СИ рад . На их основе можно определить эквиваленты дозы для учета биологических эффектов от различных типов радиации и мишенных материалов. Это эквивалентная доза и эффективная доза , для которых используются единицы СИ - зиверт или не-СИ - бэр .

Величины, связанные с радиацией

В следующей таблице показаны величины радиации в единицах СИ и других единицах СИ:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ 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.
  2. ^ "Рентген". Полный словарь Random House Webster .
  3. ^ ab «Принстонское руководство по радиационной безопасности, Приложение E: Рентгены, RAD, REM и другие единицы». Архивировано из оригинала 22 февраля 2015 г. Проверено 10 мая 2012 г.
  4. ^ Растягивается, Перри. «Количества и единицы радиации». Физические принципы медицинской визуализации, 2-е изд . Проверено 10 мая 2012 г.
  5. ^ 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.
  6. ^ Аб Хебнер, Роберт Э. (28 июля 1998 г.). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц США» (PDF) . Федеральный реестр . Управление Федерального регистра США. 63 (144): 40339 . Проверено 9 мая 2012 г.
  7. ^ Аб 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.>
  8. ^ «Инструменты для измерения лекций для прямых лучей x. Замена электрометрических методов на другие методы измерения в радиологии. Склерометр и количественный анализ» . Архивы медицинского электричества . Бордо. 16 : 692–699. 1908.
  9. ^ 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.
  10. ^ Ардашников, С.Н.; Четвериков, Н. С. (1957). «Определение рентгена в «Рекомендациях Международной комиссии по радиологическим установкам. 1953"". Атомная энергия . 3 (9): 1027–1032. doi : 10.1007/BF01515739. S2CID  95827816.
  11. ^ 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.
  12. ^ Мутчеллер, А. (1925). Физические стандарты защиты от опасности рентгеновских лучей, AJR. Американский журнал рентгенологии, 13, 65–69.
  13. ^ 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.
  14. ^ Кларк, Р.Х.; Дж. Валентин (2009). «История МКРЗ и эволюция ее политики» (PDF) . Анналы МКРЗ . Публикация МКРЗ 109. 39 (1): 75–110. doi :10.1016/j.icrp.2009.07.009. S2CID  71278114 . Проверено 12 мая 2012 г.
  15. ^ 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.
  16. ^ 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.
  17. ^ Отчет ICRU 19, 1971 г.
  18. ^ «Директива Совета 71/354/EEC: О сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения». Совет Европейских Сообществ. 18 октября 1971 года . Проверено 19 мая 2012 г.
  19. ^ Совет Европейских сообществ (1979-12-21). «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.
  20. ^ 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.
  21. ^ Международное бюро мер и весов (2006), 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.
  22. ^ Лайонс, Джон В. (20 декабря 1990 г.). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц для Соединенных Штатов». Федеральный реестр . Управление Федерального реестра США. 55 (245): 52242–52245.
  23. ^ 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.
  24. ^ 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.
  25. ^ Гупта, СВ (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.
  26. ^ 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.
  27. ^ «CCU: Консультативный комитет по подразделениям» . Международное бюро мер и весов (МБМВ) . Проверено 18 мая 2012 г.
  28. ^ Андерсон, Полина С; Пендлтон, Элис Э (2000). «14 Стоматологическая рентгенография». Ассистент стоматолога (7-е изд.). Дельмар. п. 554. ИСБН 0-7668-1113-1.
  29. ^ 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