Röntgen
Unitate din afara SI · mărime: doza de expunere la radiații X și gama
01 · Definiție
Röntgenul este acea cantitate de radiație X sau gama care produce, într-un kilogram de aer uscat, o sarcină de 2,58·10⁻⁴ coulombi de fiecare semn. Unitatea nu descrie un corp și nici o substanță, ci capacitatea radiației de a ioniza aerul.
Alegerea aerului nu a fost întâmplătoare: în 1928 ionizarea unui gaz se putea măsura, energia cedată țesutului însă deloc. Sarcina se adună pe electrozi și se numără exact, de aceea mărimea a fost reproductibilă din capul locului. Prețul îl constituie limitele înguste de valabilitate: röntgenul este definit doar pentru radiația X și gama, doar în aer și doar până la energii de circa trei megaelectronvolți. Pentru particulele alfa și beta nu are niciun sens, iar pentru a afla doza în om indicația trebuie înmulțită cu un coeficient de trecere: un röntgen dă în aer 8,76 miligray, iar în țesut moale aproximativ 9,6.
Țesutul moale absoarbe razele X ceva mai ușor decât aerul și, la aceeași doză de expunere, primește cu circa zece la sută mai multă energie. La os diferența ajunge la de patru ori la energii joase — acolo lucrează calciul cu numărul său atomic mare. De aici regula dozimetriei: doza de expunere măsurată în aer devine doză la organ abia printr-un calcul care ține seama de substanță, de spectrul radiației și de geometria iradierii. Tocmai această treaptă în plus a impus în cele din urmă trecerea de la röntgen la gray, care măsoară energia cedată direct în substanța despre care este vorba.
02 · Conversie
Introduceți o doză — fișa o convertește pentru aer și pentru țesut
Legătura cu coulombul pe kilogram este exactă prin definiție. Tot restul este trecerea din aer într-o substanță, iar aceasta depinde de substanța despre care este vorba.
Röntgenul a fost desființat formal: în Rusia a fost scos dintre unitățile admise încă din anii optzeci, cu o perioadă de tranziție, iar sistemul internațional l-a înlocuit cu coulombul pe kilogram, care nu a prins niciodată — nu îl folosește nimeni. În schimb microröntgenul pe oră a supraviețuit ambelor reforme și se află pe scala aproape oricărui dozimetru de uz casnic, fiindcă în această unitate sunt scrise toate normele sovietice și toate reperele obișnuite. Un singur lucru trebuie ținut minte când se citește un astfel de aparat: o sută de microröntgeni pe oră înseamnă aproximativ un microsievert pe oră.
| Unitate | Denumire | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| R | röntgen, doză de expunere | 1 | aparate și norme vechi |
| C/kg | coulomb pe kilogram, unitatea SI | 0 | definiția, dar nu practica |
| µC/kg | microcoulomb pe kilogram | 258 | o scriere comodă |
| Gy în aer | doză absorbită în aer | 0,009 | etalonarea aparatelor |
| mGy în țesut | doză absorbită în țesut moale | 9,6 | medicină și radioprotecție |
| mSv | doză echivalentă pentru radiația gama | 9,6 | reglementarea de azi |
Doza în țesut este calculată cu un coeficient de trecere de 0,0096 gray pe röntgen, valabil pentru țesut moale și pentru energiile tubului de raze X. Doza echivalentă coincide cu cea absorbită, fiindcă pentru radiația X și gama factorul de ponderare este unu
03 · Ordine de mărime
debitul dozei: de la fond la ruinele reactoruluiZece microröntgeni pe oră: fondul natural
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară röntgenii
Etalonul primar: fasciculul trece între plăci, iar electrodul colector delimitează un volum de aer cunoscut din desen cu precizie de micrometri. Aparatul nu are nevoie de etalonare după alt aparat — realizează definiția unității la literă și de aceea se află în institutele naționale de metrologie.
Aparatul de lucru al radioterapiei: o cavitate cât un bob de mazăre într-un perete din material echivalent aerului. Se etalonează după camera etalon și se introduce direct în fantom, pentru a măsura doza în punctul unde va fi tumora.
Aparat portabil al apărării civile, cu scală până la două sute de röntgeni pe oră și cu sondă detașată. Tocmai astfel de aparate se aflau la centrala de la Cernobîl în primele ore ale accidentului: limita lor de 3,6 röntgeni pe oră nu însemna siguranță, ci doar că acul se oprise la capătul scalei.
Contorul Geiger numără impulsuri, dar le afișează în microröntgeni pe oră, fiindcă așa e obișnuit cumpărătorul. Aparatul este etalonat cu cesiu-137, iar la fotoni de altă energie indicațiile lui deviază cu factori întregi — într-o pivniță cu radon va arăta prea puțin, iar lângă un aparat de radiografie prea mult.
05 · Reguli de scriere
Majusculă la simbol, minusculă la nume
Simbolul este un R majuscul, fără punct. Unitatea poartă numele unei persoane: în text curent numele se scrie cu literă mică și primește plural — o sută de röntgeni — în timp ce simbolul rămâne neschimbat și cu majusculă.
Rândul din mijloc confundă doza cu debitul ei: microröntgenul este doză de expunere acumulată, în vreme ce aparatul arată microröntgeni pe oră, adică viteza cu care se acumulează. Egalitatea de jos este adevărată doar aproximativ și doar pentru țesut moale și radiație gama: acolo un röntgen dă circa 0,96 rad, adică aproximativ, dar nu exact, un rem. De aici vine și principala limitare a unității, bună de ținut minte la citirea documentelor vechi: doza de expunere descrie câmpul de radiație într-un punct, nu ceea ce a primit omul aflat acolo, iar fără date despre poziția, ecranarea și durata șederii lui una nu se poate converti în cealaltă.
06 · Unități vecine
Röntgenul este prima treaptă a unui lanț de patru mărimi: activitatea sursei, ionizarea aerului, energia absorbită și vătămarea așteptată. Fiecare treaptă următoare cere un nou calcul.
Dintre fișele Simetrium alături stau radul și remul — următoarele două trepte ale aceluiași lanț, gray și sievert, care le-au înlocuit, coulomb din definiția actuală, precum și becquerel s curie pentru activitatea sursei.
07 · Secțiunea istorică
Doza se măsura după arsură și după culoarea unei pastile
Primul dozimetru a fost o pastilă de platinocianură de bariu care își schimba culoarea din verde în portocaliu. Medicul o punea lângă pacient și oprea ședința când nuanța ajungea la mostra de pe fișă. Exactitatea depindea de iluminatul din cabinet și de ochiul medicului.
O altă măsură era doza eritem — aceea care provoca o înroșire de durată a pielii. Depindea de om, de zona corpului și de durata iradierii, diferind de două ori între pacienți și de cinci ori între clinici.
Al Doilea Congres Internațional de Radiologie a adoptat röntgenul: sarcina produsă într-un centimetru cub de aer uscat în condiții normale. Mărimea a putut fi de atunci măsurată cu un aparat și reprodusă în orice laborator din lume.
Definiția a fost reformulată în coulombi și kilograme, iar apoi sistemul de unități a trecut la gray, care măsoară energia direct în substanță. Röntgenul a ieșit din uz și a rămas doar pe scalele aparatelor și în textele despre accidente vechi, unde toate cifrele sunt scrise în el.
Singura mărime definită printr-o substanță străină
Pentru un metrolog röntgenul este ciudat alcătuit: descrie radiația prin reacția aerului, care nu are nicio legătură cu chestiunea. Motivul este istoric — în 1928 ionizarea unui gaz se putea măsura cu o eroare de fracțiuni de procent, iar energia cedată țesutului nu se putea măsura deloc. Prețul acestei exactități a fost dublu. Întâi, unitatea se aplică doar radiației X și gama și doar până la energii de circa trei megaelectronvolți: peste ele electronii secundari părăsesc volumul măsurat, iar echilibrul pe care se sprijină definiția se rupe. Apoi, între doza de expunere și doza în om stă un calcul, iar acesta depinde de spectrul radiației și de organul luat în seamă: pentru țesut moale trecerea dă un factor de circa 1,1, iar pentru os la energii joase până la patru. Tocmai această treaptă în plus a hotărât soarta unității: grayul și sievertul măsoară direct ceea ce îl interesează pe medic. Röntgenului i-a rămas însă un avantaj pe care urmașii lui nu îl au — camera cu aer liber îi realizează definiția la literă, din geometrie și sarcină, de aceea etaloanele naționale de dozimetrie se construiesc și astăzi în jurul acestei alcătuiri, iar abia de la ea se convertesc în gray.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități de bază ale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și acele unități din afara SI fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are fișa ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 36 de limbi.
Unități din afara SI
fișa röntgenului este deschisăUnitățile de bază ale SI
cu ocru cele din care este alcătuit coulombul pe kilogramCele patru trepte ale mărimilor de radiație
sursă · aer · substanță · organismLimba fișei
36 de limbi. Simbolul R este recunoscut pretutindeni; se traduc numele aparatelor și ale mărimilor și explicațiile scalelor.