Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
серый
Система единицПроизводная единица СИ
ЕдиницаПоглощенная доза ионизирующего излучения
СимволГр
Названный в честьЛуи Гарольд Грей
Конверсии
1 Гр в ...... равно ...
   Базовые единицы СИ   м 2 ⋅ с −2
   Энергия, поглощенная массой   Дж ⋅ кг −1
   Единицы CGS (не СИ)   100 рад

- Серый (символ: Гр ) является производной единицей от ионизирующего излучения дозы в Международной системе единиц (СИ). Она определяется как поглощение одной джоуля радиационной энергии на килограмм из материи . [1]

Он используется как единица величины поглощенной дозы излучения, которая измеряет энергию, выделяемую ионизирующим излучением в единице массы облучаемого вещества, и используется для измерения доставленной дозы ионизирующего излучения в таких приложениях, как радиотерапия , облучение пищевых продуктов и облучение. стерилизация и прогнозирование вероятных острых эффектов, таких как острый лучевой синдром, при радиологической защите . Как показатель низких уровней поглощенной дозы, он также является основой для расчета единицы радиационной защиты - зиверта., который является мерой воздействия низких уровней ионизирующего излучения на здоровье человеческого тела.

Серый цвет также используется в радиационной метрологии как единица радиационной кермы ; определяется как сумма начальных кинетических энергий всех заряженных частиц, высвобождаемых незаряженным ионизирующим излучением [a] в образце вещества на единицу массы. Серый цвет является важной единицей измерения ионизирующего излучения и был назван в честь британского физика Луи Гарольда Грея , пионера в измерении рентгеновского и радиевого излучения и их воздействия на живые ткани. [2]

Серый цвет был принят как часть Международной системы единиц в 1975 году. Соответствующая единица cgs для серого - рад (эквивалент 0,01 Гр), который по-прежнему широко распространен в Соединенных Штатах, хотя и "настоятельно не рекомендуется" в руководстве по стилю. для Национального института стандартов и технологий США . [3]

Приложения [ править ]

Величины доз внешнего облучения, используемые в радиационной защите и дозиметрии

Серый цвет имеет ряд областей применения при измерении дозы:

Радиобиология [ править ]

Измерение поглощенной дозы в ткани имеет фундаментальное значение в радиобиологии и лучевой терапии, поскольку это мера количества энергии, которую падающее излучение откладывает в ткани-мишени. Измерение поглощенной дозы представляет собой сложную проблему из-за рассеяния и поглощения, и для этих измерений доступны многие специальные дозиметры, которые могут применяться в 1-D, 2-D и 3-D измерениях. [4] [5] [6]

При лучевой терапии количество применяемого излучения варьируется в зависимости от типа и стадии лечения рака. В лечебных случаях типичная доза для солидной эпителиальной опухоли составляет от 60 до 80 Гр, а лимфомы лечат от 20 до 40 Гр. Профилактические (адъювантные) дозы обычно составляют около 45–60 Гр в фракциях 1,8–2 Гр (для рака груди, головы и шеи).

Средняя доза облучения от рентгеновского снимка брюшной полости составляет 0,7 миллиграда (0,0007 Гр), от компьютерной томографии брюшной полости - 8 мГр, от компьютерной томографии органов малого таза - 6 мГр и от выборочной компьютерной томографии брюшной полости и грудной клетки. таз 14 мГр. [7]

Радиационная защита [ править ]

Взаимосвязь рассчитанных ICRU / ICRP величин и единиц защитной дозы

Поглощенная доза также играет важную роль в радиационной защите , поскольку она является отправной точкой для расчета стохастического риска для здоровья от низких уровней радиации, который определяется как вероятность индукции рака и генетического повреждения. [8] Серый цвет измеряет общую поглощенную энергию излучения, но вероятность стохастического повреждения также зависит от типа и энергии излучения и типов тканей. Эта вероятность связана с эквивалентной дозой в зивертах (Зв), которая имеет те же размеры, что и серый цвет. Он связан с серым по весовым коэффициентам, описанным в статьях об эквивалентной и эффективной дозе .

Международный комитет мер и весов состояний: «Для того , чтобы избежать любого риска путаницы между поглощенной дозы D и эквивалентной дозы Н , специальные названия для соответствующих блоков следует использовать, то есть имя серый должен быть использован вместо джоулей на килограмм для единицы поглощенной дозы D и название зиверт вместо джоулей на килограмм для единицы эквивалентной дозы H ". [9]

На прилагаемых диаграммах показано, как поглощенная доза (в серых тонах) сначала определяется вычислительными методами, и из этого значения выводятся эквивалентные дозы. Для рентгеновских лучей и гамма-лучей серый цвет численно равен одному и тому же значению, выраженному в зивертах, но для альфа-частиц один серый эквивалентен 20 зивертам, и соответственно применяется весовой коэффициент излучения.

Радиационное отравление [ править ]

Радиационное отравление : серый цвет обычно используется для обозначения степени тяжести так называемых «тканевых эффектов» от доз, полученных при остром воздействии высоких уровней ионизирующего излучения. Эти эффекты, которые наверняка произойдет, в отличии от неопределенного воздействия низких уровней радиации , которые имеют вероятность причинения ущерба. Острое облучение всего тела 5 или более серым или более излучением высокой энергии обычно приводит к смерти в течение 14 дней. Эта доза составляет 375 джоулей для взрослого человека весом 75 кг.

Поглощенная доза в веществе [ править ]

Серый цвет используется для измерения мощности поглощенной дозы в нетканых материалах для таких процессов, как радиационное упрочнение , облучение пищевых продуктов и электронное облучение . Измерение и контроль величины поглощенной дозы жизненно важны для обеспечения правильной работы этих процессов.

Керма [ править ]

КЕРМА ( « K inetic е NERGY г eleased на единицу ма сс») используется в радиационной метрологии в качестве меры освобожденной энергии ионизации за счет облучения, и выражается в серых тонах. Важно отметить, что доза кермы отличается от поглощенной дозы в зависимости от энергии излучения, отчасти потому, что энергия ионизации не учитывается. Хотя керма примерно равна при низких энергиях, керма намного выше, чем поглощенная доза при более высоких энергиях, потому что некоторая энергия уходит из поглощающего объема в виде тормозного излучения (рентгеновских лучей) или быстро движущихся электронов.

Керма в применении к воздуху эквивалентна устаревшей рентгеновской единице радиационного облучения, но есть разница в определении этих двух единиц. Серый цвет определяется независимо от какого-либо материала мишени, однако рентген был определен конкретно по эффекту ионизации в сухом воздухе, который не обязательно отражает влияние на другие среды.

Разработка концепции поглощенной дозы и серого [ править ]

Использование раннего рентгеновского аппарата с трубкой Крукса в 1896 году. Один человек рассматривает свою руку с помощью флюороскопа, чтобы оптимизировать излучение трубки, а голова другого находится близко к трубке. Никаких мер предосторожности не принимается.
Памятник Рентгеновским и Радиевым мученикам всех наций, установленный в 1936 году в больнице Св. Георга в Гамбурге, в память 359 первых работников радиологии.

Вильгельм Рентген впервые открыл рентгеновские лучи 8 ноября 1895 года, и их использование очень быстро распространилось для медицинской диагностики, особенно для лечения переломов и инородных предметов, где они были революционным улучшением по сравнению с предыдущими методами.

Из-за широкого использования рентгеновских лучей и растущего осознания опасности ионизирующего излучения возникла необходимость в эталонах интенсивности излучения, и в разных странах были разработаны свои собственные, но с использованием разных определений и методов. В конце концов, чтобы способствовать международной стандартизации, на первом заседании Международного радиологического конгресса (ICR) в Лондоне в 1925 году было предложено создать отдельный орган для рассмотрения единиц измерения. Это называлось Международной комиссией по радиационным единицам и измерениям , или ICRU, [b] и возникло во Втором ICR в Стокгольме в 1928 году под председательством Манна Зигбана . [10] [11] [c]

Одним из первых методов измерения интенсивности рентгеновских лучей было измерение их ионизирующего эффекта в воздухе с помощью ионной камеры, заполненной воздухом . На первом заседании ICRU было предложено, чтобы одна единица дозы рентгеновского излучения определялась как количество рентгеновских лучей, которые производили бы один эквивалент заряда в одном кубическом сантиметре сухого воздуха при 0  ° C и давлении 1 стандартная атмосфера. . Эта единица радиационного облучения была названа рентгеном в честь умершего пятью годами ранее Вильгельма Рентгена. На заседании ICRU в 1937 году это определение было распространено на гамма-излучение . [12]Этот подход, хотя и был большим шагом вперед в стандартизации, имел недостаток в том, что он не являлся прямым измерением поглощения излучения и, следовательно, эффекта ионизации в различных типах материи, включая ткани человека, и был измерением только эффекта рентгеновские лучи при определенных обстоятельствах; эффект ионизации в сухом воздухе. [13]

В 1940 году Луи Гарольд Грей, изучавший влияние нейтронного повреждения на человеческие ткани, вместе с Уильямом Валентином Мейнердом и радиобиологом Джоном Ридом опубликовал статью, в которой новая единица измерения получила название «грамм рентген» (символ : gr) был предложен и определялся как «количество нейтронного излучения, которое дает приращение энергии в единице объема ткани, равное приросту энергии, произведенной в единице объема воды одним рентгеном излучения». [14] Было обнаружено, что эта единица эквивалентна 88 эрг в воздухе, а поглощенная доза, как впоследствии стало известно, зависела от взаимодействия излучения с облучаемым материалом, а не только от выражения радиационного воздействия или интенсивности, которую рентген представлены. В 1953 году ICRU рекомендовал рад , равный 100 эрг / г, в качестве новой единицы измерения поглощенного излучения. Рад выражался в когерентных единицах cgs . [12]

В конце 1950-х годов CGPM пригласила ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы над разработкой Международной системы единиц или СИ. [15] CCU решил определить в системе СИ единицу поглощенного излучения как энергию, выделяемую на единицу массы, как был определен рад, но в единицах MKS это будет 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, единице cgs.

Принятие серого цвета на 15-й Генеральной конференции по мерам и весам в качестве единицы измерения поглощения ионизирующего излучения , удельного поглощения энергии и кермы в 1975 году [16] стало кульминацией более чем полувековой работы, как в понимании природы ионизирующего излучения и в создании когерентных величин и единиц излучения.

Величины, связанные с радиацией [ править ]

График, показывающий взаимосвязь между радиоактивностью и обнаруженным ионизирующим излучением в точке.

В следующей таблице показаны величины излучения в единицах СИ и не в системе СИ.

Просмотр величин, связанных с ионизирующим излучением ‧ обсуждение ‧ править    
КоличествоЕдиница измеренияСимволВыводГодЭквивалентность СИ
Активность ( А )беккерельБкс −11974 г.Единица СИ
кюриCi3,7 × 10 10 с −11953 г.3,7 × 10 10  Бк
РезерфордRd10 6 с −11946 г.1000000 Бк
Экспозиция ( X )кулон на килограммКл / кгС⋅кг −1 воздуха1974 г.Единица СИ
рентгенрesu / 0,001293 г воздуха1928 г.2,58 × 10-4 Кл / кг
Поглощенная доза ( D )серыйГрДж ⋅ кг −11974 г.Единица СИ
эрг на граммэрг / гэрг⋅g −119501.0 × 10 −4 Гр
радрад100 эрг⋅г −11953 г.0,010 Гр
Эквивалентная доза ( H )зивертSvДж⋅кг −1 × Вт R1977 г.Единица СИ
рентген-эквивалент человекаrem100 эрг⋅г −1 x Вт R1971 г.0,010 Зв
Эффективная доза ( Е )зивертSvДж⋅кг −1 × W R x W T1977 г.Единица СИ
рентген-эквивалент человекаrem100 эрг⋅г −1 x W R x W T1971 г.0,010 Зв

См. Также [ править ]

  • Произведение дозы на площадь (Гр · см 2 )
  • Базовые единицы Международной системы единиц
  • Порядки величины (радиация)
  • Порядок величины (единица)
  • Рад (ед.)
  • Рентген-эквивалент человека
  • Производная единица СИ
  • Зиверт , производная единица эквивалентной дозы в СИ

Заметки [ править ]

  1. ^ То есть, косвенно ионизирующее излучение, такое как фотоны и нейтроны
  2. ^ Первоначально известный как Международный комитет рентгеновских аппаратов
  3. ^ Принимающая страна назначила председателя на ранних заседаниях ICRU.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Международная система единиц (СИ)" (PDF) . Международное бюро Poids et Mesures ( BIPM ) . Проверено 31 января 2010 .
  2. ^ "Лучи вместо скальпелей" . Мемориальный фонд Л. Х. Грея. 2002 . Проверено 15 мая 2012 .
  3. ^ «Руководство NIST по единицам СИ - единицы, временно принятые для использования с СИ» . Национальный институт стандартов и технологий. 2 июля 2009 г.
  4. ^ Секо Дж, Clasie В, куропатка М (2014). «Обзор характеристик радиационных детекторов для дозиметрии и визуализации». Phys Med Biol . 59 (20): R303–47. Bibcode : 2014PMB .... 59R.303S . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 59/20 / R303 . PMID 25229250 . 
  5. ^ Хилл R, Хили Б, Holloway л, Kuncic Z, Туэйтс D, Бэлдок С (2014). «Достижения в дозиметрии киловольтного рентгеновского излучения». Phys Med Biol . 59 (6): R183–231. Bibcode : 2014PMB .... 59R.183H . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 59/6 / R183 . PMID 24584183 . 
  6. ^ Бэлдки С, Де Deene Y, Доран S, Ibbott G, Йираски А, Лепаж М, Макаул КБ, Олдэе М, Шрайнер LJ (2010). «Дозиметрия полимерного геля» . Phys Med Biol . 55 (5): R1–63. Bibcode : 2010PMB .... 55R ... 1B . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 55/5 / R01 . PMC 3031873 . PMID 20150687 .  
  7. ^ «Риск рентгеновского излучения» . www.xrayrisk.com .
  8. ^ "Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г." . Энн МКРЗ . 37 (2–4). пункт 64. 2007. doi : 10.1016 / j.icrp.2007.10.003 . PMID 18082557 . S2CID 73326646 . МКРЗ Публикация 103. архивации от оригинала на 2012-11-16.  
  9. ^ «CIPM, 2002: Рекомендация 2» . BIPM.
  10. ^ Зигбан, Манн; и другие. (Октябрь 1929 г.). «Рекомендации Международного комитета по рентгенографии». Радиология . 13 (4): 372–3. DOI : 10.1148 / 13.4.372 .
  11. ^ «О ICRU - История» . Международная комиссия по радиационным единицам и мерам . Проверено 20 мая 2012 .
  12. ^ a b Гилл, 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 . 
  13. Перейти ↑ Lovell, S (1979). «4: Дозиметрические величины и единицы» . Введение в радиационную дозиметрию . Издательство Кембриджского университета. С. 52–64. ISBN 0-521-22436-5. Проверено 15 мая 2012 .
  14. Перейти ↑ Gupta, SV (2009-11-19). «Луи Гарольд Грей» . Единицы измерения: прошлое, настоящее и будущее: Международная система единиц . Springer. п. 144. ISBN 978-3-642-00737-8. Проверено 14 мая 2012 .
  15. ^ «CCU: Консультативный комитет для единиц» . Международное бюро мер и весов (BIPM) . Проверено 18 мая 2012 .
  16. ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), Стр. 157, ISBN  92-822-2213-6, архивировано (PDF) из оригинала на 2017-08-14


Внешние ссылки [ править ]

  • Бойд, Массачусетс (1–5 марта 2009 г.). Запутанный мир радиационной дозиметрии - 9444 (PDF) . Конференция WM2009 (Симпозиум по обращению с отходами). Феникс, Аризона. Архивировано из оригинального (PDF) 21 декабря 2016 года . Проверено 7 июля 2014 . Учет хронологических различий между дозиметрическими системами США и МКРЗ.