Szary (jednostka) - Gray (unit)
Szary | |
---|---|
System jednostkowy | Jednostka pochodna SI |
Jednostką | Zaabsorbowana dawka promieniowania jonizującego |
Symbol | Gy |
Nazwany po | Louis Harold Gray |
Konwersje | |
1 Gy w ... | ... jest równe ... |
Jednostki podstawowe SI | m 2 ⋅ s −2 |
Energia pochłonięta przez masę | J ⋅ kg −1 |
Jednostki CGS (spoza SI) | 100 rad |
Szary (symbol: Gy ) jest jednostka pochodzi z promieniowaniem jonizującym dawki w międzynarodowym układzie jednostek (SI). Jest ona zdefiniowana jako wchłanianie jednego dżuli energii promieniowania energią za kilogram z materii .
Jest używany jako jednostka ilości pochłoniętej dawki promieniowania, która mierzy energię zdeponowaną przez promieniowanie jonizujące w jednostkowej masie napromienianej materii i służy do pomiaru dostarczonej dawki promieniowania jonizującego w zastosowaniach takich jak radioterapia , napromienianie żywności i napromienianie sterylizacja i przewidywanie prawdopodobnych ostrych skutków, takich jak ostry zespół popromienny w ochronie radiologicznej . Jako miara niskiego poziomu pochłoniętej dawki stanowi również podstawę do obliczenia jednostki ochrony przed promieniowaniem - siwerta , który jest miarą zdrowotnego wpływu niskich poziomów promieniowania jonizującego na organizm człowieka.
Szarość jest również używana w metrologii promieniowania jako jednostka ilości promieniowania kerma ; zdefiniowana jako suma początkowych energii kinetycznych wszystkich naładowanych cząstek uwolnionych przez nienaładowane promieniowanie jonizujące w próbce materii na jednostkę masy. Szarość jest ważną jednostką w pomiarze promieniowania jonizującego i została nazwana na cześć brytyjskiego fizyka Louisa Harolda Graya , pioniera w pomiarach promieniowania rentgenowskiego i radu oraz ich wpływu na żywą tkankę.
Szarość została przyjęta jako część Międzynarodowego Układu Jednostek w 1975 roku. Odpowiadającą szarości jednostką cgs jest rad (odpowiednik 0,01 Gy), który jest powszechny głównie w Stanach Zjednoczonych, choć „zdecydowanie odradzany” w przewodniku stylistycznym dla US National Institute of Standards and Technology .
Aplikacje
Szarość ma szereg zastosowań w odmierzaniu dawki:
Radiobiologia
Pomiar dawki pochłoniętej w tkance ma fundamentalne znaczenie w radiobiologii i radioterapii, ponieważ jest miarą ilości energii, jaką padające promieniowanie deponuje w tkance docelowej. Pomiar dawki pochłoniętej jest złożonym problemem ze względu na rozpraszanie i wchłanianie, a do tych pomiarów dostępnych jest wiele specjalistycznych dozymetrów, które mogą obejmować zastosowania w 1-D, 2-D i 3-D.
W radioterapii ilość stosowanego promieniowania różni się w zależności od rodzaju i stadium leczonego raka. W przypadkach wyleczenia typowa dawka dla litego guza nabłonkowego wynosi od 60 do 80 Gy, podczas gdy chłoniaki są leczone od 20 do 40 Gy. Dawki profilaktyczne (adiuwantowe) wynoszą zazwyczaj około 45–60 Gy we frakcjach 1,8–2 Gy (w przypadku raka piersi, głowy i szyi).
Średnia dawka promieniowania z RTG jamy brzusznej wynosi 0,7 mg (0,0007 Gy), z tomografii komputerowej jamy brzusznej 8 mGy, z tomografii komputerowej miednicy 6 mGy, a z selektywnej tomografii komputerowej jamy brzusznej miednica ma 14 mGy.
Ochrona przed promieniowaniem
Dawka pochłonięta odgrywa również ważną rolę w ochronie przed promieniowaniem , ponieważ jest punktem wyjścia do obliczenia stochastycznego ryzyka zdrowotnego niskich poziomów promieniowania, które definiuje się jako prawdopodobieństwo wywołania raka i uszkodzenia genetycznego. Szarość mierzy całkowitą pochłoniętą energię promieniowania, ale prawdopodobieństwo uszkodzenia stochastycznego zależy również od rodzaju i energii promieniowania oraz typów zaangażowanych tkanek. Prawdopodobieństwo to jest związane z równoważną dawką w siwertach (Sv), która ma takie same wymiary jak szarość. Jest to związane ze współczynnikami wagi szarości opisanymi w artykułach dotyczących dawki równoważnej i dawki skutecznej .
Międzynarodowy Komitet miar i wag stwierdza: „W celu uniknięcia jakiegokolwiek ryzyka pomylenia dawka pochłonięta D i dawki równoważnej H , specjalne nazwy dla poszczególnych jednostek powinny być stosowane, czyli nazwa szary powinien być stosowany zamiast dżuli na kilogram dla jednostki dawki pochłoniętej D i nazwa siwert zamiast dżuli na kilogram dla jednostki równoważnika dawki H. "
Załączone wykresy pokazują, jak po raz pierwszy uzyskuje się za pomocą technik obliczeniowych dawkę pochłoniętą (w odcieniach szarości) iz tej wartości wyprowadza się dawki równoważne. W przypadku promieni rentgenowskich i gamma szarość ma liczbowo tę samą wartość wyrażoną w siwertach, ale w przypadku cząstek alfa jedna szarość odpowiada 20 siwertom i odpowiednio stosuje się współczynnik wagowy promieniowania.
Zatrucie promieniowaniem
Zatrucie promieniowaniem : Szarość jest konwencjonalnie używana do wyrażenia nasilenia tak zwanych „efektów na tkankę” dawek otrzymanych podczas ostrej ekspozycji na wysokie poziomy promieniowania jonizującego. Są to skutki, które na pewno wystąpią, w przeciwieństwie do niepewnych skutków niskich poziomów promieniowania, które mają prawdopodobieństwo spowodowania szkód. Ostra ekspozycja całego ciała na 5 lub więcej odcieni szarości promieniowania o wysokiej energii zwykle prowadzi do śmierci w ciągu 14 dni. LD 1 to 2,5 Gy, LD 50 to 5 Gy, a LD 99 to 8 Gy. Dawka LD 50 wynosi 375 dżuli dla osoby dorosłej o masie ciała 75 kg.
Dawka pochłonięta w materii
Szarość służy do pomiaru mocy dawki pochłoniętej w materiałach innych niż tkanki w takich procesach, jak utwardzanie radiacyjne , napromienianie żywności i napromienianie elektronami . Mierzenie i kontrolowanie wartości dawki pochłoniętej jest niezbędne dla zapewnienia prawidłowego przebiegu tych procesów.
Kerma
Kerma ( „ k inetic e nergy R eleased na jednostkę mă ss”) stosuje się w metrologii promieniowania jako środka uwalniającego energia jonizacji ze względu na promieniowanie, i wyraża się w szarości. Co ważne, dawka kermy różni się od dawki pochłoniętej, w zależności od zaangażowanej energii promieniowania, częściowo dlatego, że energia jonizacji nie jest uwzględniana. Chociaż w przybliżeniu równa przy niskich energiach, kerma jest znacznie wyższa niż dawka pochłonięta przy wyższych energiach, ponieważ część energii ucieka z objętości pochłaniającej w postaci bremsstrahlung (promieni rentgenowskich) lub szybko poruszających się elektronów.
Kerma zastosowana do powietrza jest równoważna starszej jednostce rentgenowskiej ekspozycji na promieniowanie, ale istnieje różnica w definicji tych dwóch jednostek. Szarość jest definiowana niezależnie od dowolnego materiału docelowego, jednak rentgen został określony konkretnie przez efekt jonizacji w suchym powietrzu, który niekoniecznie odzwierciedlał wpływ na inne media.
Opracowanie koncepcji dawki pochłoniętej i szarości
Wilhelm Röntgen po raz pierwszy odkrył promienie rentgenowskie 8 listopada 1895 r., A ich użycie bardzo szybko rozprzestrzeniło się w diagnostyce medycznej, szczególnie w przypadku złamań kości i osadzonych ciał obcych, gdzie stanowiły rewolucyjne ulepszenie w stosunku do poprzednich technik.
Ze względu na szerokie zastosowanie promieni rentgenowskich i rosnącą świadomość zagrożeń związanych z promieniowaniem jonizującym, konieczne stały się standardy pomiaru natężenia promieniowania, a różne kraje opracowały własne, ale stosując różne definicje i metody. Ostatecznie, w celu promowania międzynarodowej normalizacji, na pierwszym spotkaniu Międzynarodowego Kongresu Radiologii (ICR) w Londynie w 1925 r. Zaproponowano utworzenie odrębnego organu do rozważenia jednostek miary. Nazywała się Międzynarodowa Komisja ds. Jednostek i Pomiarów Promieniowania lub ICRU i powstała w Drugim ICR w Sztokholmie w 1928 roku pod przewodnictwem Manne Siegbahn .
Jedną z najwcześniejszych technik pomiaru intensywności promieni rentgenowskich było zmierzenie ich efektu jonizującego w powietrzu za pomocą komory jonizacyjnej wypełnionej powietrzem . Na pierwszym spotkaniu ICRU zaproponowano, aby jedną jednostkę dawki promieniowania rentgenowskiego zdefiniować jako ilość promieni rentgenowskich, która wytworzyłaby jeden esu ładunku w jednym centymetrze sześciennym suchego powietrza w temperaturze 0 ° C i 1 normalnej atmosferze ciśnienia. . Ta jednostka ekspozycji na promieniowanie została nazwana rentgenem na cześć Wilhelma Röntgena, który zmarł pięć lat wcześniej. Na spotkaniu ICRU w 1937 r. Definicja ta została rozszerzona w celu zastosowania do promieniowania gamma . Podejście to, choć stanowiło wielki krok naprzód w standaryzacji, miało tę wadę, że nie było bezpośrednią miarą absorpcji promieniowania, a tym samym efektu jonizacji, w różnych typach materii, w tym w tkance ludzkiej, i było jedynie miarą wpływu prześwietlenia rentgenowskie w określonych okolicznościach; efekt jonizacji w suchym powietrzu.
W 1940 roku Louis Harold Gray, który badał wpływ uszkodzeń neutronowych na tkankę ludzką, wraz z Williamem Valentine Mayneordem i radiobiologiem Johnem Readem opublikował artykuł, w którym nowa jednostka miary nazwana „gram rentgenem” (symbol : gr) została zaproponowana i zdefiniowana jako „taka ilość promieniowania neutronowego, która powoduje przyrost energii w jednostkowej objętości tkanki równy przyrostowi energii wytwarzanej w jednostkowej objętości wody o jeden rentgen promieniowania”. Stwierdzono, że jednostka ta jest równoważna 88 ergom w powietrzu i uzależnia pochłoniętą dawkę, jak się później okazało, od interakcji promieniowania z napromieniowanym materiałem, a nie tylko od wyrażenia ekspozycji na promieniowanie lub jego natężenia, które rentgen reprezentowane. W 1953 roku ICRU zalecił rad , równy 100 erg / g, jako nową jednostkę miary pochłanianego promieniowania. Rad wyrażono w spójnych jednostkach cgs .
Pod koniec lat pięćdziesiątych CGPM zaprosił ICRU do przyłączenia się do innych ciał naukowych w celu opracowania Międzynarodowego Układu Jednostek , czyli SI. CCU zdecydowało się zdefiniować jednostkę SI pochłanianego promieniowania jako energię zdeponowaną na jednostkę masy, tak jak zdefiniowano rad, ale w jednostkach MKS będzie to J / kg. Zostało to potwierdzone w 1975 r. Przez 15. CGPM, a jednostka została nazwana „szara” na cześć Louisa Harolda Graya, który zmarł w 1965 r. Szara była równa 100 radom, jednostce cgs.
Przyjęcie szarości przez XV Generalną Konferencję Miar i Miar jako jednostki miary absorpcji promieniowania jonizującego , absorpcji energii właściwej i kermy w 1975 r. Było zwieńczeniem ponad półwiecza pracy, zarówno w rozumieniu natury promieniowania jonizującego oraz tworzenia spójnych wielkości i jednostek promieniowania.
Poniższa tabela przedstawia wielkości promieniowania w jednostkach SI i poza SI.
Ilość | Jednostka | Symbol | Pochodzenie | Rok | Równoważność SI |
---|---|---|---|---|---|
Aktywność ( A ) | bekerel | Bq | s −1 | 1974 | Jednostka SI |
curie | Ci | 3,7 × 10 10 s −1 | 1953 | 3,7 × 10 10 Bq | |
rutherford | R & D | 10 6 s −1 | 1946 | 1000000 Bq | |
Ekspozycja ( X ) | kulomb na kilogram | C / kg | C⋅kg −1 powietrza | 1974 | Jednostka SI |
röntgen | R | esu / 0,001293 g powietrza | 1928 | 2,58 × 10-4 C / kg | |
Dawka pochłonięta ( D ) | szary | Gy | J ⋅kg −1 | 1974 | Jednostka SI |
erg na gram | erg / g | erg⋅g −1 | 1950 | 1,0 × 10-4 Gy | |
rad | rad | 100 erg⋅g −1 | 1953 | 0,010 Gy | |
Równoważna dawka ( H ) | sievert | Sv | J⋅kg −1 × W R | 1977 | Jednostka SI |
odpowiednik röntgena man | rem | 100 erg⋅g −1 x W R | 1971 | 0,010 Sv | |
Skuteczna dawka ( E ) | sievert | Sv | J⋅kg −1 × W R x W T. | 1977 | Jednostka SI |
odpowiednik röntgena man | rem | 100 erg⋅g -1 x szer R x W , T | 1971 | 0,010 Sv |
Zobacz też
- Produkt powierzchni dawki (Gy · cm 2 )
- Jednostki bazowe Międzynarodowego Układu Jednostek
- Rzędy wielkości (promieniowanie)
- Rząd wielkości (jednostka)
- Rad (jednostka)
- Mężczyzna równoważny rentgenowi
- Jednostka pochodna SI
- Sievert , jednostka pochodna promieniowania równoważnego w układzie SI
Uwagi
Bibliografia
Linki zewnętrzne
- Boyd, MA (1–5 marca 2009). Zagmatwany świat dozymetrii promieniowania - 9444 (PDF) . Konferencja WM2009 (Sympozjum dotyczące gospodarki odpadami). Phoenix, AZ. Zarchiwizowane od oryginalnego (PDF) w dniu 2016-12-21 . Źródło: 07.07.2014 . Omówienie różnic chronologicznych między systemami dozymetrycznymi USA i ICRP.