Рентген (единица) - Roentgen (unit)

Не путать с рентгеновский эквивалент человека или же физический эквивалент рентгена.
рентген
Дозиметрablesung.jpg
Отображение дозиметр из кварцевого волокна, в единицах рентген.[1]
Общая информация
Система единицУстаревший блок
ЕдиницаВоздействие ионизирующего излучения
Символр
Названный в честьВильгельм Рентген
Конверсии
1 р в ...... равно ...
   Базовые единицы СИ   2.58×10−4 А ⋅s /кг

В рентген или же рентген (/ˈрɜːптɡəп/; символ р) - это устаревшая единица измерения контакт из Рентгеновские лучи и гамма излучение, и определяется как электрический заряд освобожденный таким излучением в указанном объеме воздуха, деленном на масса этого воздуха (кулон на килограмм). В 1928 году он был принят как первая международная величина для измерения ионизирующее излучение будет определено для радиационная защита, поскольку в то время это был наиболее легко воспроизводимый метод измерения ионизации воздуха с использованием ионные камеры.[2] Он назван в честь Немецкий физик Вильгельм Рентген, открывший рентгеновские лучи.

Однако, хотя это был большой шаг вперед в стандартизации измерения радиации, недостатком рентгена является то, что он является лишь мерой ионизации воздуха, а не прямым измерением поглощения излучения другими материалами, такими как различные формы человеческая ткань. Например, один рентген дает 0,00877 серые (0.877 рад ) из поглощенная доза в сухом воздухе или 0,0096 Гр (0,96 рад) в мягких тканях.[3] Один рентгеновский снимок может оседать в кости от 0,01 до 0,04 Гр (от 1,0 до 4,0 рад) в зависимости от энергии луча.[4]

Как наука о радиационная дозиметрия После разработки стало понятно, что ионизирующий эффект и, следовательно, повреждение тканей связаны с поглощенной энергией, а не только с радиационным воздействием. Следовательно, новые радиометрические установки для радиационная защита были определены с учетом этого. В 1953 г. Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) рекомендовал рад, равный 100 эрг / г, в качестве единицы измерения нового количества излучения. поглощенная доза. Рад выражался в когерентных единицы cgs.[5]В 1975 г. серый была названа единицей измерения поглощенной дозы в системе СИ. Один серый равен 1 Дж / кг (т.е. 100 рад). Кроме того, новое количество, Kerma, был определен для ионизации воздуха как величина воздействия для калибровки прибора, и отсюда поглощенная доза могут быть рассчитаны с использованием известных коэффициентов для конкретных целевых материалов. Сегодня для радиационной защиты используются современные блоки, поглощенная доза для поглощения энергии и эквивалентная доза (зиверт) для стохастического эффекта используются в подавляющем большинстве, а рентген используется редко. В Международный комитет мер и весов (CIPM) никогда не соглашался с использованием рентгена.

Рентген был метрологически переопределен на протяжении многих лет. Последний раз он был определен США. Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в 1998 году как 2.58×10−4 C /кг, с рекомендацией давать определение в каждом документе, где используется рентген.[6]

История

Рентген уходит корнями в Виллар определен в 1908 г. Американское общество рентгеновских лучей как «количество излучения, которое высвобождает при ионизации один ESU электроэнергии на см3 воздуха при нормальных условиях температуры и давления ".[7][8] Используя 1 esu ≈ 3.33564×10−10 C и плотности воздуха ~ 1,293 кг / м³ при 0 ° C и 101 кПа, это преобразуется в 2,58 × 10−4 C / кг - современное значение, данное NIST.

1 ESU/см3 × 3.33564 × 10−10 C/ESU × 1,000,000 см3/м3 ÷ 1.293 кг/м3 = 2.58 × 10−4 C/кг

Это определение использовалось под разными названиями (е, р, и Немецкая единица радиации) на следующие 20 лет. А пока Французский рентген было дано другое определение, которое составило 0,444 немецких р.

Определения ICR

В 1928 г. Международный конгресс радиологов (ICR) определяет рентген как «количество рентгеновского излучения, которое, когда вторичные электроны полностью используются и устраняется эффект стенок камеры, создает в 1 куб. См атмосферного воздуха при 0 ° C и давлении 76 см ртутного столба. такая степень проводимости, что при токе насыщения измеряется 1 ед. [7] Заявленный 1 кубический сантиметр воздуха имел бы массу 1,293 мг при данных условиях, поэтому в 1937 году ICR переписал это определение в терминах этой массы воздуха вместо объема, температуры и давления.[9] Определение 1937 года было также распространено на гамма-лучи, но позже в 1950 году было ограничено 3 МэВ.

Определение ГОСТ

В СССР всесоюзный комитет стандартов (ГОСТ) тем временем принял существенно иное определение рентгена в 1934 году. Стандарт ГОСТ 7623 определил его как «физическую дозу рентгеновского излучения, которая производит заряды каждой электростатической единицы величиной на см.3 облучаемого объема в воздухе при 0 ° C и нормальном атмосферном давлении после завершения ионизации ».[10] Различие между физической дозой и дозой вызвало путаницу, некоторые из которых, возможно, привели к тому, что Кантрил и Паркер сообщили, что рентген стал сокращением для 83 эрг на грамм (0,0083 Гр ) ткани.[11] Они назвали эту производную величину физический эквивалент рентгена (респ), чтобы отличить его от рентгена ICR.

Определение МКРЗ

Внедрение единицы измерения рентгена, которая основывалась на измерении ионизации воздуха, заменило более ранние менее точные методы, основанные на выдержке по времени, экспонировании пленки или флуоресценции.[12] Это привело к установке пределов воздействия, и Национальный совет по радиационной защите и измерениям из Соединенные Штаты установил первый формальный предел дозы в 1931 г., равный 0,1 рентгена в сутки.[13] В Международный комитет по защите от рентгеновского излучения и радия, теперь известный как Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) вскоре последовал предел 0,2 рентгена в день в 1934 году.[14] В 1950 году МКРЗ снизила рекомендуемый предел до 0,3 рентгена в неделю для облучения всего тела.

В Международная комиссия по радиационным единицам и измерениям (ICRU) принял определение рентгена в 1950 году, определив его как «количество рентгеновского или γ-излучения, такое, что связанное корпускулярное излучение на 0,001293 грамма воздуха производит в воздухе ионы, несущие 1 электростатическую единицу количества электричества. любого знака ".[15] Ограничение на 3 МэВ больше не входило в определение, но в сопроводительном тексте упоминалось снижение полезности этого устройства при высоких энергиях пучка. А пока новая концепция рентгеновский эквивалент человека (rem) был разработан.

Начиная с 1957 года МКРЗ начала публиковать свои рекомендации в отношении бэр, и рентген вышел из употребления. В медицинская визуализация Сообщество по-прежнему нуждается в измерениях ионизации, но они постепенно перешли на использование C / кг по мере замены устаревшего оборудования.[16] ICRU рекомендовал переопределить рентген как точно 2,58 × 10−4 С / кг в 1971 г.[17]

Евросоюз

В 1971 г. Европейское Экономическое Сообщество, в Директива 71/354 / EEC, каталогизирует единицы измерения, которые могут использоваться «в ... целях общественного здравоохранения ...».[18] Директива включала кюри, рад, rem и рентген в качестве допустимых единиц, но требовал, чтобы использование рад, бэр и рентген было пересмотрено до 31 декабря 1977 года. В этом документе рентген определен как точно 2,58 × 10−4 C / кг в соответствии с рекомендацией ICRU. Директива 80/181 / EEC, опубликованная в декабре 1979 г. и заменившая директиву 71/354 / EEC, прямо каталогизировала серый, беккерель и зиверт для этой цели и требовал, чтобы к 31 декабря 1985 г. были выведены из обращения кюри, рад, бэр и рентген.[19]

Определение NIST

Сегодня рентген используется редко, а Международный комитет мер и весов (CIPM) никогда не соглашался на использование рентгена. С 1977 по 1998 год в переводах брошюры SI, сделанной NIST США, говорилось, что CIPM временно разрешил использование рентгена (и других радиологических единиц) с единицами SI с 1969 года.[20] Однако единственное решение CIPM, показанное в приложении, касается кюри в 1964 году. В брошюрах NIST рентген определен как 2,58 × 10−4 Кл / кг, которые должны использоваться при воздействии рентгеновского или гамма-излучения, но без указания среды, которая должна быть ионизирована. Текущая брошюра СИ CIPM исключает рентген из таблиц единиц, не относящихся к системе СИ, принятых для использования с СИ.[21] В 1998 г. NIST США пояснил, что он предоставляет свою собственную интерпретацию системы SI, в соответствии с которой он принимает рентген для использования в США с SI, признавая, что CIPM этого не делает.[22] К тому времени ограничение на x- и γ-излучение было снято. NIST рекомендует указывать рентген в каждом документе, где используется этот прибор.[6] NIST категорически не рекомендует продолжать использование рентгена.[23]

Разработка заменяющих радиометрических величин

Внешние современные величины излучения, используемые для радиологической защиты

Несмотря на то, что rontgen было удобной величиной для измерения с помощью воздушно-ионной камеры, он имел недостаток, заключающийся в том, что он не был прямым измерением интенсивности рентгеновских лучей или их поглощения, а скорее был измерением ионизирующего эффекта рентгеновских лучей в конкретное обстоятельство; который был сухим воздухом при 0° C и 1 стандартная атмосфера давления.[24]

Из-за этого у рентгена есть переменная зависимость от количества энергии, поглощенной дозы на единицу массы в материале мишени, поскольку разные материалы имеют разные характеристики поглощения. По мере развития науки дозиметрии излучения это было замечено как серьезный недостаток.

В 1940 г. Луи Гарольд Грей, которые изучали влияние нейтронного поражения на ткани человека вместе с Уильям Валентайн Мейнорд и радиобиолог Джон Рид опубликовали статью, в которой единица измерения получила название "грамм рентген"(символ: gr) определяется как" количество нейтронного излучения, которое дает прирост энергии в единице объема ткани, равный приросту энергии, произведенной в единице объема воды одним рентгеном излучения "[25] было предложено. Было обнаружено, что эта единица эквивалентна 88 эрг в воздухе. В 1953 году ICRU рекомендовал рад, равный 100 эрг / г, как новая единица измерения поглощенного излучения. Рад выражался в когерентных cgs единицы.[26]

В конце 1950-х гг. Генеральная конференция по мерам и весам (CGPM) пригласил ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы с Международный комитет мер и весов (CIPM) в разработке системы единиц, которая может последовательно использоваться во многих дисциплинах. Этот орган, первоначально известный как «Комиссия по системе единиц», переименованный в 1964 году в «Консультативный комитет по единицам» (CCU), отвечал за надзор за развитием Международная система единиц (SI).[27] В то же время становилось все более очевидным, что определение рентгена было неправильным, и в 1962 году оно было пересмотрено.[28]CCU решил определить в системе СИ единицу поглощенного излучения в виде энергии на единицу массы, которая в единицах MKS составляла Дж / кг. Это было подтверждено в 1975 году 15-м CGPM, и устройство было названо «серым» в честь Луи Гарольда Грея, умершего в 1965 году. Серый цвет был равен 100 рад. Определение рентгена было привлекательно тем, что его было относительно просто определять 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 поглощенная доза у человека из-за внешнего воздействия единица СИ серый, или связанный не-СИ рад используются. На их основе можно разработать эквиваленты доз для учета биологических эффектов от различных типов излучения и материалов мишени. Это эквивалентная доза, и эффективная доза для которого единица СИ зиверт или не-СИ rem используются.

Величины, связанные с радиацией

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

Величины, связанные с ионизирующим излучением Посмотреть ‧ разговаривать ‧ редактировать
КоличествоЕдиница измеренияСимволВыводГодSI эквивалентность
Мероприятия (А)беккерельБкs−11974Единица СИ
кюриCi3.7 × 1010 s−119533.7×1010 Бк
РезерфордRd106 s−119461000000 Бк
Контакт (Икс)кулон на килограммКл / кгC⋅kg−1 воздуха1974Единица СИ
рентгенрESU / 0,001293 г воздуха19282.58 × 10−4 Кл / кг
Поглощенная доза (D)серыйГрJ ⋅кг−11974Единица СИ
эрг за граммэрг / гэргег−119501.0 × 10−4 Гр
радрад100 эрг⋅г−119530,010 Гр
Эквивалентная доза (ЧАС)зивертSvДж⋅кг−1 × Wр1977Единица СИ
рентген-эквивалент человекаrem100 эрг⋅г−1 Икс Wр19710,010 Зв
Эффективная доза (E)зивертSvДж⋅кг−1 × Wр Икс WТ1977Единица СИ
рентген-эквивалент человекаrem100 эрг⋅г−1 Икс Wр Икс WТ19710,010 Зв

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кадр, Пол (2007-07-25). «Карманные камеры и карманные дозиметры». Собрание музея исторических инструментов физики здоровья. Ассоциированные университеты Ок-Ридж. Получено 2008-11-08.
  2. ^ Принстонское руководство по радиационной безопасности, приложение E (дата обращения 2014).
  3. ^ «ПРИЛОЖЕНИЕ E: Рентген, РАД, РЗМ и другие единицы». Руководство Принстонского университета по радиационной безопасности. Университет Принстона. Получено 10 мая 2012.
  4. ^ Спраулс, Перри. «Величины и единицы излучения». Физические принципы медицинской визуализации, 2-е изд.. Получено 10 мая 2012.
  5. ^ Guill, JH; Мотефф, Джон (июнь 1960). «Дозиметрия в Европе и СССР». Документы третьего совещания Тихоокеанского региона - Материалы в ядерных приложениях. Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии - Третье совещание в Тихоокеанском регионе Американское общество по испытанию материалов, октябрь 1959 г., Сан-Франциско, 12–16 октября 1959 г. Техническая публикация Американского общества. 276. ASTM International. п. 64. LCCN  60014734. Получено 2012-05-15.
  6. ^ а б Хебнер, Роберт Э. (1998-07-28). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц для Соединенных Штатов» (PDF). Федеральный регистр. Управление Федерального реестра США. 63 (144): 40339. Получено 9 мая 2012.
  7. ^ а б Van Loon, R .; и Ван Тиггелен, Р., Радиационная дозиметрия при медицинском облучении: краткий исторический обзор В архиве 2007-10-24 на Wayback Machine, 2004>
  8. ^ "Instruments de mesure à lecture direct pour les rayons x. Замена электронного электрометрического метода aux autres méthodes de mesure en radiologie. Scleromètre et quantimètre". Archives d'électricité médicale. Бордо. 16: 692–699. 1908.
  9. ^ Guill, JH; Мотефф, Джон (июнь 1960). Дозиметрия в Европе и СССР. Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии. Балтимор: ASTM International. п. 64. LCCN  60-14734. Получено 15 мая 2012.
  10. ^ Ардашников, С. Н .; Четвериков, Н. С. (1957). «Определение рентгена в« Рекомендациях Международной комиссии по радиологическим установкам ». 1953 г."". Атомная энергия. 3 (9): 1027–1032. Дои:10.1007 / BF01515739. S2CID  95827816.
  11. ^ Cantrill, S.T; H.M. Паркер (1945-01-05). «Доза толерантности». Аргоннская национальная лаборатория: Комиссия по атомной энергии США. Получено 14 мая 2012. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  12. ^ Мучеллер, А. (1925). Физические нормы защиты от опасностей рентгеновского излучения, AJR. Американский журнал рентгенологии, 13, 65–69.
  13. ^ Майнхольд, 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. Получено 14 мая 2012. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  14. ^ Clarke, R.H .; Ж. Валентин (2009). «История МКРЗ и эволюция ее политики» (PDF). Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 109. 39 (1): 75–110. Дои:10.1016 / j.icrp.2009.07.009. S2CID  71278114. Получено 12 мая 2012.
  15. ^ Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите и Международной комиссии по радиологическим установкам (PDF). Справочник Национального бюро стандартов. 47. Министерство торговли США. 1950. Получено 14 ноября 2012.
  16. ^ Карлтон, Ричард Р .; Адлер, Арлин МакКенна (1 января 2012 г.). «Концепции и оборудование радиационной защиты». Принципы радиографической визуализации: искусство и наука (5-е изд.). Cengage Learning. п. 145. ISBN  978-1-4390-5872-5. Получено 12 мая 2012.
  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 г.. Получено 19 мая 2012.
  19. ^ Совет Европейских сообществ (1979-12-21). «Директива Совета 80/181 / EEC от 20 декабря 1979 г. о сближении законов государств-членов, касающихся единиц измерения, и об отмене Директивы 71/354 / EEC». Получено 19 мая 2012.
  20. ^ Международное бюро мер и весов (1977 г.). Национальное бюро стандартов США (ред.). Международная система единиц (СИ). Специальная публикация NBS 330. Министерство торговли, Национальное бюро стандартов. п.12. Получено 18 мая 2012.
  21. ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), ISBN  92-822-2213-6, в архиве (PDF) из оригинала на 2017-08-14
  22. ^ Лайонс, Джон В. (1990-12-20). «Метрическая система измерения: интерпретация международной системы единиц для Соединенных Штатов». Федеральный регистр. Управление Федерального реестра США. 55 (245): 52242–52245.
  23. ^ Томпсон, Эмблер; Тейлор, Барри Н. (2008). Руководство по использованию Международной системы единиц (СИ) (Издание 2008 г.). Гейтерсбург, Мэриленд: Национальный институт стандартов и технологий. п. 10. SP811. В архиве из оригинала 12 июня 2008 г.. Получено 28 ноября 2012.
  24. ^ Ловелл, S (1979). «4: Дозиметрические величины и единицы». Введение в радиационную дозиметрию. Издательство Кембриджского университета. С. 52–64. ISBN  0-521-22436-5. Получено 2012-05-15.
  25. ^ Гупта, С. В. (19 ноября 2009 г.). "Луи Гарольд Грей". Единицы измерения: прошлое, настоящее и будущее: международная система единиц. Springer. п. 144. ISBN  978-3-642-00737-8. Получено 2012-05-14.
  26. ^ Guill, JH; Мотефф, Джон (июнь 1960). «Дозиметрия в Европе и СССР». Документы третьего совещания Тихоокеанского региона - Материалы в ядерных приложениях. Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии - Третье совещание в Тихоокеанском регионе Американское общество по испытанию материалов, октябрь 1959 г., Сан-Франциско, 12–16 октября 1959 г. Техническая публикация Американского общества. 276. ASTM International. п. 64. LCCN 60014734. Проверено 15 мая 2012 г.
  27. ^ «CCU: Консультативный комитет по единицам». Международное бюро мер и весов (МБМВ). Получено 2012-05-18.
  28. ^ Андерсон, Полин С; Пендлтон, Элис Э (2000). «14 Стоматологическая рентгенография». Ассистент стоматолога (7-е изд.). Дельмар. п. 554. ISBN  0-7668-1113-1.
  29. ^ Ловелл, S (1979). «3. Воздействие ионизирующего излучения на объемное вещество». Введение в радиационную дозиметрию. Издательство Кембриджского университета. С. 43–51. ISBN  0-521-22436-5. Получено 2012-05-15.

внешняя ссылка