Roentgen (enhet) - Roentgen (unit)

Roentgen
Visning av kvartsfiberdosimeter , i enheter av roentgen.
Generell informasjon
Enhetssystem	Eldre enhet
Enhet på	Eksponering for ioniserende stråling
Symbol	R
Oppkalt etter	Wilhelm Röntgen
Konverteringer
1 R i ...	... er lik ...
SI baseenheter	2,58 × 10 −4 A ⋅ s / kg

Den roentgen eller röntgen ( / r ɜː n t ɡ ə n / ; symbolet R ) er en arv måleenhet for eksponering av røntgenstråler og gammastråler , og er definert som den elektriske ladningen frigjort av slik stråling i en spesifisert luftmengde delt på luftens masse (statcoulomb per kilo). I 1928 ble den vedtatt som den første internasjonale målemengden for ioniserende stråling som ble definert for strålingsbeskyttelse , da den da var den lettest replikerte metoden for måling av luftionisering ved bruk av ionekamre . Det er oppkalt etter den tyske fysikeren Wilhelm Röntgen , som oppdaget røntgenstråler.

Selv om dette var et stort skritt fremover for å standardisere strålemåling, har roentgen den ulempen at det bare er et mål på luftionisering, og ikke et direkte mål på strålingsabsorbering i andre materialer, for eksempel forskjellige former for menneskelig vev . For eksempel avsetter en roentgen 0,00877 gråtoner (0,877 rad ) absorbert dose i tørr luft, eller 0,0096 Gy (0,96 rad) i bløtvev. Ett røntgen av røntgenstråler kan deponere hvor som helst fra 0,01 til 0,04 Gy (1,0 til 4,0 rad) i bein, avhengig av stråleenergien.

Som vitenskapen om stråling dosimetri utviklet, ble det innsett at ioniserende effekt, og skader dermed vev, var knyttet til energi absorbert, ikke bare stråling. Følgelig ble det definert nye radiometriske enheter for strålevern som tok hensyn til dette. I 1953 anbefalte Den internasjonale kommisjon for stråleenheter og målinger (ICRU) rad, lik 100 erg/g, som måleenhet for den nye strålemengden som absorberes . Rad ble uttrykt i sammenhengende cgs -enheter . I 1975 ble enheten grå kåret til SI -enheten for absorbert dose. En grå er lik 1 J/kg (dvs. 100 rad). I tillegg ble en ny mengde, kerma , definert for luftionisering som eksponeringskvantitet for instrumentkalibrering, og ut fra dette kan den absorberte dosen beregnes ved hjelp av kjente koeffisienter for spesifikke målmaterialer. I dag, for strålingsbeskyttelse, brukes de moderne enhetene, absorbert dose for energiabsorpsjon og ekvivalent dose (sievert) for stokastisk effekt, overveldende, og roentgen brukes sjelden. Den internasjonale komiteen for vekter og mål (CIPM) har aldri akseptert bruken av roentgen.

Roentgen har blitt omdefinert gjennom årene. Det ble sist definert av US National Institute of Standards and Technology (NIST) i 1998 som2,58 × 10 ⁻⁴  C /kg , med en anbefaling om at definisjonen gis i hvert dokument der roentgen brukes.

Historie

Den roentgen har sine røtter i Villard enhet er definert i 1908 av American Society roentgen Ray som "den strålingsmengde som frigjør ved ionisering en esu av elektrisitet per cm ³ av luft under normale betingelser for temperatur og trykk". Ved bruk av 1 esu ≈ 3.33564 × 10 ⁻¹⁰  C og lufttettheten på ~ 1.293 kg/m ³ ved 0 ° C og 101 kPa, konverteres dette til 2,58 × 10 ⁻⁴  C/kg, som er den moderne verdien gitt av NIST.

1 esu/cm ³× 3.33564 × 10 ⁻¹⁰ C/esu × 1.000.000 cm ³/m ³ ÷ 1.293 kg/m ³= 2,58 × 10 ⁻⁴ C/kg

Denne definisjonen ble brukt under forskjellige navn ( e , R og tysk stråleenhet ) de neste 20 årene. I mellomtiden fikk franske Roentgen en annen definisjon som utgjorde 0,444 tyske R.

ICR definisjoner

I 1928 definerte International Congress of Radiology (ICR) roentgen som "mengden røntgenstråling som, når sekundærelektronene er fullt utnyttet og veggeffekten av kammeret, produserer i 1 cm3 atmosfærisk luft ved 0 ° C og 76 cm kvikksølvtrykk en slik konduktivitetsgrad at 1 esu ladning måles ved metningsstrøm. " Den angitte 1 cc luft ville ha en masse på 1,293 mg under de gitte betingelsene, så i 1937 skrev ICR om denne definisjonen når det gjelder denne luftmassen i stedet for volum, temperatur og trykk. Definisjonen fra 1937 ble også utvidet til gammastråler, men ble senere begrenset til 3 MeV i 1950.

GOST definisjon

Den USSR alt-i foreningen av standarder (GOST) var i mellomtiden innført en betydelig forskjellig definisjon av den roentgen i 1934. GOST standard 7623 er definert som den "fysiske dose av røntgenstråler som frembringer ladninger hver av en elektrostatisk enhet i størrelsesorden per cm ³ av bestrålt volum i luft ved 0 ° C og normalt atmosfæretrykk når ioniseringen er fullført. " Skillet mellom fysisk dose og dose forårsaket forvirring, hvorav noen kan ha ført til at Cantrill og Parker rapporterer at roentgen var blitt stenografi for 83 ergs per gram (0,0083 Gy ) vev. De kalte denne derivatmengden for roentgenekvivalenten (rep) for å skille den fra ICR -roentgenen.

ICRP definisjon

Innføringen av roentgen -måleenheten, som var avhengig av måling av ionisering av luft, erstattet tidligere mindre nøyaktige metoder som var avhengig av tidsbestemt eksponering, filmeksponering eller fluorescens. Dette førte til å sette eksponeringsgrenser, og National Council on Radiation Protection and Measurements of the United States fastsatte den første formelle grensen for dosering i 1931 som 0,1 roentgen per dag. Den internasjonale røntgen- og radiumbeskyttelseskomiteen , nå kjent som International Commission on Radiological Protection (ICRP) fulgte snart med en grense på 0,2 roentgen per dag i 1934. I 1950 reduserte ICRP sin anbefalte grense til 0,3 roentgen per uke for eksponering for hele kroppen.

Den internasjonale kommisjonen for strålingsenheter og målinger (ICRU) overtok definisjonen av roentgen i 1950 og definerte den som "mengden X eller γ-stråling slik at den tilhørende korpuskulære utslipp per 0,001293 gram luft produserer ioner i luft, i luften bærer 1 elektrostatisk enhet med mengde elektrisitet av begge tegn. " 3 MeV -hetten var ikke lenger en del av definisjonen, men den forringede nytten av denne enheten ved fjernlysstrømmer ble nevnt i den medfølgende teksten. I mellomtiden hadde det nye konseptet om roentgen -ekvivalent mann (rem) blitt utviklet.

Fra 1957 begynte ICRP å publisere sine anbefalinger når det gjelder rem, og roentgenen ble ubrukt. Det medisinske bildesamfunnet har fortsatt behov for ioniseringsmålinger, men de konverterte gradvis til bruk av C/kg da eldre utstyr ble erstattet. ICRU anbefalte å omdefinere roentgen til å være nøyaktig 2,58 × 10 ⁻⁴  C/kg i 1971.

Den Europeiske Union

I 1971 katalogiserte Det europeiske økonomiske fellesskap i direktiv 71/354/EØF måleenhetene som kunne brukes "til ... folkehelse ... formål". Direktivet inkluderte curie , rad , rem og roentgen som tillatte enheter, men krevde at bruken av rad, rem og roentgen ble vurdert før 31. desember 1977. Dette dokumentet definerte roentgen som nøyaktig 2,58 × 10 ⁻⁴  C/kg , i henhold til ICRU -anbefalingen. Direktiv 80/181/EEC , utgitt i desember 1979, som erstattet direktiv 71/354/EEC, katalogiserte eksplisitt grå , becquerel og sievert for dette formålet og krevde at curie, rad, rem og roentgen ble avviklet innen 31. desember 1985.

NIST definisjon

I dag brukes roentgen sjelden, og Den internasjonale komiteen for vekter og mål (CIPM) godtok aldri bruken av roentgenet. Fra 1977 til 1998 uttalte US NISTs oversettelser av SI -brosjyren at CIPM midlertidig godtok bruk av roentgen (og andre radiologienheter) med SI -enheter siden 1969. Imidlertid er den eneste relaterte CIPM -avgjørelsen vist i vedlegget med hensyn til til curie i 1964. NIST -brosjyrene definerte roentgenet som 2,58 × 10 ⁻⁴  C/kg, som skal brukes med eksponering av x- eller γ -stråling, men angav ikke mediet som skal ioniseres. CIPMs nåværende SI-brosjyre utelukker roentgen fra tabellene til ikke-SI-enheter som er godtatt for bruk med SI. Den amerikanske NIST presiserte i 1998 at den leverte sine egne tolkninger av SI -systemet, der den aksepterte roentgen for bruk i USA sammen med SI, mens han erkjente at CIPM ikke gjorde det. Da var begrensningen til x- og γ -stråling droppet. NIST anbefaler å definere roentgen i hvert dokument der denne enheten brukes. Den fortsatte bruken av roentgen frarådes sterkt av NIST.

Utvikling av erstatningsradiometriske mengder

Eksterne moderne strålingsmengder som brukes i radiologisk beskyttelse

Selv om det er en praktisk mengde å måle med et luftionkammer, hadde roentgen den ulempen at det ikke var et direkte mål på verken intensiteten til røntgenstråler eller absorpsjon, men snarere var en måling av den ioniserende effekten av røntgenstråler i en bestemt omstendighet; som var tørr luft ved 0  ° C og 1 standard trykkatmosfære .

På grunn av dette hadde roentgen et variabelt forhold til mengden energi absorbert dose per masseenhet i målmaterialet, ettersom forskjellige materialer har forskjellige absorpsjonsegenskaper. Etter hvert som vitenskapen om stråledosimetri utviklet seg, ble dette sett på som en alvorlig mangel.

I 1940 publiserte Louis Harold Gray , som hadde studert effekten av nøytronskader på menneskelig vev, sammen med William Valentine Mayneord og radiobiologen John Read et papir der en måleenhet, kalt " gram roentgen " (symbol: gr) definert som "den mengden nøytronstråling som produserer et økning i energi i enhetens volum av vev som er lik økningen av energi som produseres i enhetsvolumet av vann med en stråling av stråling" ble foreslått. Denne enheten ble funnet å svare til 88 ergs i luft. I 1953 anbefalte ICRU rad , lik 100 erg/g, som den nye måleenheten for absorbert stråling. Rad ble uttrykt i sammenhengende cgs -enheter.

På slutten av 1950 -tallet inviterte generalkonferansen om vekter og tiltak (CGPM) ICRU til å slutte seg til andre vitenskapelige organer for å jobbe med Den internasjonale komiteen for vekter og tiltak (CIPM) i utviklingen av et enhetssystem som kan brukes konsekvent over mange disipliner. Dette organet, opprinnelig kjent som "Commission for the System of Units", omdøpt i 1964 til "Consultative Committee for Units" (CCU), var ansvarlig for å føre tilsyn med utviklingen av International System of Units (SI). Samtidig ble det stadig tydeligere at definisjonen på roentgen var usunn, og i 1962 ble den definert på nytt. CCU bestemte seg for å definere SI -enheten for absorbert stråling når det gjelder energi per masseenhet, som i MKS -enheter var J/kg. Dette ble bekreftet i 1975 av den 15. CGPM, og enheten ble kalt "grå" til ære for Louis Harold Gray, som hadde dødd i 1965. Den grå var lik 100 rad. Definisjonen av roentgen hadde tiltrekningen av å være relativt enkel å definere for fotoner i luften, men det grå er uavhengig av typen primær ioniserende stråling, og kan brukes for både kerma og absorberte doser i et bredt spekter av materie.

Ved måling av absorbert dose hos et menneske på grunn av ekstern eksponering, brukes SI-enheten grå eller tilhørende ikke-SI rad . Fra disse kan det utvikles doseekvivalenter for å vurdere biologiske effekter fra forskjellige strålingstyper og målmaterialer. Dette er ekvivalent dose og effektiv dose som SI-enheten sievert eller ikke-SI- remmen brukes til.

Strålingsrelaterte mengder

Tabellen nedenfor viser strålingsmengder i SI og ikke-SI enheter:

Se også

• Grå (enhet) - SI -enhet for absorbert dose
• Størrelsesordre (stråling)
• Rad (enhet) - cgs enhet av absorbert dose
• Roentgen ekvivalent mann , eller rem - en enhet med stråledoseekvivalent
• Sievert (symbol: Sv) - den SI -avledede dosenekvivalenten
• Wilhelm Röntgen

Referanser

Eksterne linker

• NIST: Enheter utenfor SI
• Stråledoseenheter - Health Physics Society