Šedá (jednotka) - Gray (unit)

Šedá
Systém jednotek Jednotka odvozená od SI
Jednotka Absorbovaná dávka ionizujícího záření
Symbol Gy
Pojmenoval podle Louis Harold Gray
Převody
1 Gy v ... ... je rovný ...
    Základní jednotky SI     m 2 s -2
    Energie absorbovaná hmotou     J kg -1
    Jednotky CGS (jiné než SI)     100 rad

Šedá (symbol: Gy ) je odvozená jednotka z ionizujícího záření dávky v mezinárodním systému jednotek (SI). Je definován jako absorpce jednoho joule radiační energie na kilogram z hmoty .

Používá se jako jednotka absorbované dávky množství záření, která měří energii uloženou ionizujícím zářením v jednotkové hmotnosti ozařované hmoty, a používá se k měření dodané dávky ionizujícího záření v aplikacích, jako je radioterapie , ozařování potravin a záření sterilizace a předpovídání pravděpodobných akutních účinků, jako je syndrom akutního záření při radiační ochraně . Jako měřítko nízké úrovně absorbované dávky také tvoří základ pro výpočet jednotky radiační ochrany , sievert , která je měřítkem zdravotních účinků nízké úrovně ionizujícího záření na lidské tělo.

Šedá se také používá v metrologii záření jako jednotka kermy množství záření ; je definován jako součet počátečních kinetických energií všech nabitých částic uvolněných nenabitým ionizujícím zářením ve vzorku hmoty na jednotku hmotnosti. Šedá je důležitou jednotkou v měření ionizujícího záření a byla pojmenována podle britského fyzika Louise Harolda Graye , průkopníka v měření rentgenového a radiačního záření a jejich účinků na živou tkáň.

Šedá byla přijata jako součást Mezinárodního systému jednotek v roce 1975. Odpovídající cgs jednotkou šedé je rad (ekvivalent 0,01 Gy), který zůstává běžný převážně ve Spojených státech, i když v příručce k stylu je „silně nedoporučuje“. pro US National Institute of Standards and Technology .

Aplikace

Externí dávková množství použitá v radiační ochraně a dozimetrii

Šedá má řadu oblastí použití při měření dávky:

Radiobiologie

Měření absorbované dávky ve tkáni má zásadní význam v radiobiologii a radiační terapii, protože se jedná o míru množství energie dopadajícího záření se ukládá v cílové tkáni. Měření absorbované dávky je složitým problémem kvůli rozptylu a absorpci a pro tato měření je k dispozici mnoho speciálních dozimetrů, které mohou pokrýt aplikace v 1-D, 2-D a 3-D.

Při radiační terapii se množství aplikovaného záření liší v závislosti na typu a stadiu léčené rakoviny. Pro léčebné případy je typická dávka pro solidní epiteliální nádor v rozmezí od 60 do 80 Gy, zatímco lymfomy jsou léčeny 20 až 40 Gy. Preventivní (adjuvantní) dávky jsou obvykle kolem 45–60 Gy ve 1,8–2 Gy frakcích (u rakoviny prsu, hlavy a krku).

Průměrná dávka záření z rentgenového vyšetření břicha je 0,7 miligrays (0,0007 Gy), tj. Z CT břicha je 8 mGy, z CT panvy je 6 mGy a ze selektivního CT břicha a pánev je 14 mGy.

Radiační ochrana

Vztah vypočítaných ICRU / ICRP Množství a jednotky ochranné dávky

Absorbovaná dávka také hraje důležitou roli v radiační ochraně , protože je výchozím bodem pro výpočet stochastického zdravotního rizika nízké úrovně záření, které je definováno jako pravděpodobnost indukce rakoviny a genetického poškození. Šedá měří celkovou absorbovanou energii záření, ale pravděpodobnost stochastického poškození závisí také na typu a energii záření a na typech příslušných tkání. Tato pravděpodobnost souvisí s ekvivalentní dávkou v sítích (Sv), která má stejné rozměry jako šedá. Souvisí to s šedou váhovými faktory popsanými v článcích o ekvivalentní dávce a účinné dávce .

Mezinárodní výbor pro míry a váhy uvádí: „Aby se zabránilo jakémukoli nebezpečí záměny mezi absorbovaná dávka D a ekvivalentní dávky H , by měly být použity speciální názvy příslušných jednotek, což znamená, že název šedé by měl být použit namísto joulů na kilogram pro jednotku absorbované dávky D a název sievert místo joulů na kilogram pro jednotku dávkového ekvivalentu H. "

Doprovodné diagramy ukazují, jak se nejprve absorbovaná dávka (ve stupních šedi) získá výpočetními technikami a od této hodnoty se odvodí ekvivalentní dávky. U rentgenových paprsků a gama paprsků je šedá číselně stejná hodnota, pokud je vyjádřena v sítích, ale pro alfa částice je jedna šedá ekvivalentní 20 sítím a podle toho se použije váhový faktor záření.

Radiační otrava

Radiační otrava : Šedá se běžně používá k vyjádření závažnosti tzv. „Tkáňových účinků“ z dávek přijatých při akutním vystavení vysokým úrovním ionizujícího záření. Jde o účinky, které se jistě vyskytnou, na rozdíl od nejistých účinků nízké úrovně záření, u nichž je pravděpodobné poškození. Akutní expozice celého těla 5 a více šedým paprskům vysokoenergetického záření obvykle vede k smrti do 14 dnů. LD 1 je 2,5 Gy, LD 50 je 5 Gy a LD 99 je 8 Gy. Dávka LD 50 představuje 375 joulů pro dospělého s tělesnou hmotností 75 kg.

Absorbovaná dávka v hmotě

Šedá se používá k měření absorbovaných dávek v netkaných materiálech pro procesy, jako je ozařování , ozařování potravin a ozařování elektrony . Měření a řízení hodnoty absorbované dávky je zásadní pro zajištění správného fungování těchto procesů.

Kerma

Kerma ( „ K inetic e NERGY r eleased na jednotku ma ss“) se používá v metrologii záření jako míra uvolněné energie ionizace v důsledku ozáření, a je vyjádřena v šedé. Důležité je, že dávka kermy se liší od absorbované dávky v závislosti na použitých radiačních energiích, částečně proto, že ionizační energie není zohledněna. I když je zhruba stejná při nízkých energiích, kerma je mnohem vyšší než absorbovaná dávka při vyšších energiích, protože část energie uniká z absorbujícího objemu ve formě bremsstrahlung (rentgenové záření) nebo rychle se pohybujících elektronů.

Když je Kerma aplikována na vzduch, je ekvivalentní starší rentgenové jednotce radiační expozice, ale v definici těchto dvou jednotek je rozdíl. Šedá je definována nezávisle na jakémkoli cílovém materiálu, nicméně rentgen byl definován konkrétně ionizačním účinkem v suchém vzduchu, který nutně nepředstavoval účinek na jiná média.

Vývoj koncepce absorbované dávky a šedé

Pomocí raného rentgenového přístroje Crookesova trubice v roce 1896. Jeden muž sleduje svoji ruku pomocí fluoroskopu, aby optimalizoval emise trubice, druhý má hlavu blízko trubice. Nejsou přijímána žádná preventivní opatření.
Památník rentgenových paprsků a rádiových mučedníků všech národů postavený v roce 1936 v nemocnici St. Georg v Hamburku na památku 359 raných pracovníků radiologie.

Wilhelm Röntgen poprvé objevil rentgenové záření 8. listopadu 1895 a jejich použití se velmi rychle rozšířilo pro lékařskou diagnostiku, zejména zlomených kostí a vložených cizích předmětů, kde představovaly revoluční zlepšení oproti předchozím technikám.

Vzhledem k širokému použití rentgenových paprsků a rostoucímu uvědomění si nebezpečí ionizujícího záření byly pro intenzitu záření nezbytné standardy měření a různé země vyvinuly své vlastní, ale s použitím odlišných definic a metod. První mezinárodní kongres radiologického kongresu (ICR) v Londýně v roce 1925 s cílem podpořit mezinárodní standardizaci nakonec navrhl samostatný orgán, který by zvážil měrné jednotky. Toto se nazývalo Mezinárodní komise pro radiační jednotky a měření nebo ICRU a vzniklo na druhé ICR ve Stockholmu v roce 1928 pod vedením Manne Siegbahna .

Jednou z prvních technik měření intenzity rentgenových paprsků bylo měření jejich ionizačního účinku ve vzduchu pomocí iontové komory naplněné vzduchem . Na prvním zasedání ICRU bylo navrženo, že jedna jednotka rentgenové dávky by měla být definována jako množství rentgenových paprsků, které by produkovaly jednu esu náboje v jednom kubickém centimetru suchého vzduchu při 0  ° C a 1 standardní atmosféře tlaku . Tato jednotka radiační expozice byla pojmenována rentgen na počest Wilhelma Röntgena, který zemřel před pěti lety. Na zasedání ICRU v roce 1937 byla tato definice rozšířena o gama záření . Tento přístup, i když byl velkým krokem vpřed ve standardizaci, měl tu nevýhodu, že nebyl přímým měřítkem absorpce záření, a tím i ionizačního účinku, u různých druhů látek, včetně lidské tkáně, a byl pouze měřením účinku rentgenové záření za určitých okolností; ionizační účinek v suchém vzduchu.

V roce 1940 publikoval Louis Harold Gray, který studoval vliv poškození neutronů na lidskou tkáň, společně s Williamem Valentine Mayneordem a radiobiologem Johnem Readem článek, ve kterém nová měrná jednotka, přezdívaná „gram rentgen“ (symbol : gr) bylo navrženo a definováno jako „to množství neutronového záření, které produkuje přírůstek energie v jednotkovém objemu tkáně rovný přírůstku energie produkované v jednotkovém objemu vody jedním rentgenem záření“. Bylo zjištěno, že tato jednotka odpovídá 88 náplastím ve vzduchu, a absorbovala dávku, jak se později stalo známou, v závislosti na interakci záření s ozářeným materiálem, nejen na vyjádření radiační expozice nebo intenzitě, kterou rentgen zastoupeny. V roce 1953 ICRU doporučil rad , rovnající se 100 erg / g, jako novou měrnou jednotku absorbovaného záření. Rad byl vyjádřen v koherentních jednotkách cgs .

Na konci 50. let vyzvala CGPM ICRU, aby se připojila k dalším vědeckým orgánům, aby pracovaly na vývoji mezinárodního systému jednotek neboli SI. CCU se rozhodla definovat jednotku SI absorbovaného záření jako energii uloženou na jednotku hmotnosti, což je způsob, jakým byl definován rad, ale v jednotkách MKS by to bylo J / kg. To bylo potvrzeno v roce 1975 15. CGPM a jednotka byla pojmenována „šedá“ na počest Louise Harolda Graye, který zemřel v roce 1965. Šedá byla rovna 100 rad, jednotka cgs.

Přijetí šedé na 15. generální konferenci o vahách a opatřeních jako měrná jednotka absorpce ionizujícího záření , absorpce specifické energie a kermy v roce 1975 bylo vyvrcholením více než půlstoletí práce, a to jak v porozumění podstaty ionizujícího záření a při vytváření koherentních veličin a jednotek záření.

Radiační veličiny

Grafika znázorňující vztahy mezi radioaktivitou a detekovaným ionizujícím zářením v bodě.

Následující tabulka ukazuje množství záření v jednotkách SI a jiných než SI.

Zobrazení množství ionizujícího záření diskuse úpravy    
Množství Jednotka Symbol Derivace Rok Ekvivalence SI
Činnost ( A ) becquerel Bq s -1 1974 Jednotka SI
kurie Ci 3,7 × 10 10 s -1 1953 3,7 × 10 10  Bq
rutherford Rd 10 6 s -1 1946 1 000 000 Bq
Expozice ( X ) coulomb na kilogram C / kg C⋅kg -1 vzduchu 1974 Jednotka SI
röntgen R esu / 0,001293 g vzduchu 1928 2,58 × 10 −4 C / kg
Absorbovaná dávka ( D ) šedá Gy J ⋅kg −1 1974 Jednotka 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
Ekvivalentní dávka ( H ) sievert Sv J⋅kg −1 × W R 1977 Jednotka SI
röntgen ekvivalentní muž rem 100 erg⋅g −1 x W R 1971 0,010 Sv
Efektivní dávka ( E ) sievert Sv J⋅kg −1 × Š R x Š T 1977 Jednotka SI
röntgen ekvivalentní muž rem 100 erg⋅g −1 x Š R x Š T 1971 0,010 Sv

Viz také

Poznámky

Reference


externí odkazy

  • Boyd, MA (1. – 5. Března 2009). Zmatený svět radiační dozimetrie - 9444 (PDF) . Konference WM2009 (Waste Management Symposium). Phoenix, AZ. Archivovány z původního (PDF) dne 21.12.2016 . Citováno 2014-07-07 . Popis chronologických rozdílů mezi dozimetrickými systémy USA a ICRP.