Rentgen
Jednotka mimo SI · veličina: expoziční dávka rentgenového a záření gama
01 · Definice
Rentgen je takové množství rentgenového záření nebo záření gama, které v jednom kilogramu suchého vzduchu vytvoří náboj 2,58·10⁻⁴ coulombu každého znaménka. Jednotka nepopisuje těleso ani látku, nýbrž schopnost záření ionizovat vzduch.
Volba vzduchu nebyla náhodná: v roce 1928 se ionizace plynu měřit uměla, energie předaná tkáni však nikoli. Náboj se sbírá na elektrodách a počítá přesně, a proto byla veličina reprodukovatelná hned od začátku. Cenou jsou úzké meze použitelnosti: rentgen je definován jen pro rentgenové záření a záření gama, jen ve vzduchu a jen do energií kolem tří megaelektronvoltů. Pro částice alfa a beta nemá smysl vůbec, a chceme-li znát dávku v člověku, je nutné údaj vynásobit převodním součinitelem: jeden rentgen dá ve vzduchu 8,76 miligrayů a v měkké tkáni přibližně 9,6.
Měkká tkáň pohlcuje rentgenové záření o něco ochotněji než vzduch, a při stejné expoziční dávce tak dostane asi o deset procent energie více. U kosti rozdíl při nízkých energiích dosahuje čtyřnásobku — tam působí vápník se svým vysokým protonovým číslem. Odtud pravidlo dozimetrie: expoziční dávka změřená ve vzduchu se stane dávkou v orgánu teprve výpočtem, který bere v úvahu látku, spektrum záření i geometrii ozáření. Právě tento krok navíc nakonec vynutil přechod od rentgenu ke grayi, který měří předanou energii přímo v té látce, o niž jde.
02 · Převod
Zadejte dávku — list ji převede pro vzduch i pro tkáň
Vztah ke coulombu na kilogram je z definice přesný. Vše ostatní je přechod ze vzduchu do látky a závisí na tom, o kterou látku jde.
Rentgen byl formálně zrušen: v Rusku jej vyškrtli z dovolených jednotek už v osmdesátých letech, s přechodným obdobím, a mezinárodní soustava jej nahradila coulombem na kilogram, který se nikdy neujal — nikdo jej nepoužívá. Mikrorentgen za hodinu naopak přežil obě reformy a stojí na stupnici téměř každého domácího dozimetru, protože v této jednotce jsou psány všechny sovětské normy i všechny obvyklé orientační body. Při čtení takového přístroje je třeba pamatovat jediné: sto mikrorentgenů za hodinu je zhruba jeden mikrosievert za hodinu.
| Jednotka | Název | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|---|
| R | rentgen, expoziční dávka | 1 | přístroje a staré normy |
| C/kg | coulomb na kilogram, jednotka SI | 0 | definice, nikoli praxe |
| µC/kg | mikrocoulomb na kilogram | 258 | pohodlný zápis |
| Gy ve vzduchu | absorbovaná dávka ve vzduchu | 0,009 | kalibrace přístrojů |
| mGy v tkáni | absorbovaná dávka v měkké tkáni | 9,6 | medicína a radiační ochrana |
| mSv | ekvivalentní dávka pro záření gama | 9,6 | dnešní předpisy |
Dávka v tkáni je spočtena s převodním součinitelem 0,0096 grayu na rentgen, platným pro měkkou tkáň a energie rentgenky. Ekvivalentní dávka se shoduje s absorbovanou, protože pro rentgenové záření a záření gama je váhový činitel roven jedné
03 · Řády velikosti
dávkový příkon: od pozadí k rozvalinám reaktoruDeset mikrorentgenů za hodinu: přírodní pozadí
04 · Měřicí přístroje
Čím se rentgeny měří
Primární etalon: svazek prochází mezi deskami, zatímco sběrná elektroda vymezuje objem vzduchu známý z výkresu s přesností na mikrometry. Přístroj nepotřebuje kalibraci podle jiného přístroje — realizuje definici jednotky doslova, a proto stojí v národních metrologických ústavech.
Pracovní přístroj radioterapie: dutina velikosti hrášku ve stěně z materiálu ekvivalentního vzduchu. Kalibruje se podle etalonové komory a zavádí se přímo do fantomu, aby změřila dávku v místě, kde bude nádor.
Přenosný přístroj civilní obrany se stupnicí do dvou set rentgenů za hodinu a s oddělenou sondou. Právě takové přístroje byly v černobylské elektrárně v prvních hodinách havárie: jejich mez 3,6 rentgenu za hodinu neznamenala bezpečí, nýbrž jen to, že ručička dosedla na konec stupnice.
Geigerův čítač počítá impulzy, ale zobrazuje je v mikrorentgenech za hodinu, protože na to je kupující zvyklý. Přístroj je kalibrován cesiem-137 a při fotonech jiné energie se jeho údaje liší o celé násobky — ve sklepě s radonem ukáže málo, vedle rentgenového přístroje mnoho.
05 · Pravidla zápisu
Velké písmeno ve značce, malé v názvu
Značka je velké R bez tečky. Jednotka nese jméno osoby: v běžném textu se název píše malým písmenem a skloňuje se jako podstatné jméno — sto rentgenů — kdežto značka zůstává neměnná a velká.
Prostřední zápis plete dávku s jejím příkonem: mikrorentgen je nashromážděná expoziční dávka, kdežto přístroj ukazuje mikrorentgeny za hodinu, tedy rychlost jejího narůstání. Spodní rovnost platí jen přibližně a jen pro měkkou tkáň a záření gama: jeden rentgen v ní dá asi 0,96 radu, tedy zhruba, nikoli přesně jeden rem. Odtud plyne i hlavní omezení jednotky, které je dobré mít na paměti při čtení starých dokumentů: expoziční dávka popisuje pole záření v bodě, nikoli to, co dostal člověk, jenž tam stál, a bez údajů o jeho poloze, stínění a době pobytu nelze jedno převést na druhé.
06 · Sousední jednotky
Rentgen je prvním stupněm řetězce čtyř veličin: aktivita zdroje, ionizace vzduchu, absorbovaná energie a očekávaná újma. Každý další stupeň vyžaduje nový výpočet.
Z listů Simetria vedle stojí rad a rem — dva další stupně téhož řetězce, gray a sievert, které je nahradily, coulomb z dnešní definice a becquerel s curie pro aktivitu zdroje.
07 · Historická část
Dávka se měřila popáleninou a barvou tabletky
Prvním dozimetrem byla tabletka kyanoplatičitanu barnatého, která měnila barvu ze zelené na oranžovou. Lékař ji položil vedle pacienta a ozařování přerušil, jakmile odstín došel ke vzorku na kartě. Přesnost závisela na osvětlení ordinace a na lékařově oku.
Jinou mírou byla erytémová dávka — ta, která vyvolala trvalé zčervenání kůže. Závisela na člověku, na místě na těle a na době ozáření a lišila se mezi pacienty dvojnásobně a mezi klinikami pětinásobně.
Druhý mezinárodní radiologický kongres přijal rentgen: náboj vzniklý v jednom krychlovém centimetru suchého vzduchu za normálních podmínek. Veličinu bylo napříště možné změřit přístrojem a zopakovat v kterékoli laboratoři světa.
Definice byla převedena na coulomby a kilogramy a poté soustava jednotek přešla ke grayi, který měří energii přímo v látce. Rentgen vyšel z užívání a zůstal jen na stupnicích přístrojů a v textech o starých haváriích, kde jsou v něm zapsána všechna čísla.
Jediná veličina definovaná cizí látkou
Pro metrologa je rentgen zvláštně postaven: popisuje záření reakcí vzduchu, který s věcí nemá nic společného. Důvod je historický — v roce 1928 se ionizace plynu uměla měřit s chybou zlomků procenta, kdežto energie předaná tkáni vůbec. Cena za tuto přesnost byla dvojí. Zaprvé, jednotka platí jen pro rentgenové záření a záření gama a jen do energií kolem tří megaelektronvoltů: nad nimi sekundární elektrony unikají z měřeného objemu a rovnováha, na níž definice stojí, se poruší. Zadruhé, mezi expoziční dávkou a dávkou v člověku stojí výpočet, a ten závisí na spektru záření a na tom, který orgán se posuzuje: pro měkkou tkáň dá přechod součinitel asi 1,1, pro kost při nízkých energiích až čtyři. Právě tento krok navíc rozhodl o osudu jednotky: gray a sievert měří přímo to, co zajímá lékaře. Rentgenu však zůstala výhoda, kterou jeho nástupci nemají — volnovzdušná komora realizuje jeho definici doslova, z geometrie a náboje, a proto se národní etalony dozimetrie dodnes staví kolem této konstrukce a teprve od ní se přepočítávají na graye.
Katalog · měřicí jednotky
List pro každou veličinu
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními jmény a ty jednotky mimo SI, bez nichž se neobejde ani technika, ani každodenní život. Každá má vlastní list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 36 jazycích.
Jednotky mimo SI
je otevřen list rentgenuZákladní jednotky SI
okrově ty, z nichž je složen coulomb na kilogramČtyři stupně radiačních veličin
zdroj · vzduch · látka · organismusJazyk listu
36 jazyků. Značka R je poznatelná všude; překládají se názvy přístrojů a veličin a vysvětlivky ke stupnicím.