Röntgen
Enhet utanför SI · storhet: exponering för röntgen- och gammastrålning
01 · Definition
Röntgen är den mängd röntgen- eller gammastrålning som i ett kilogram torr luft ger upphov till en laddning på 2,58·10⁻⁴ coulomb av vardera tecknet. Enheten beskriver varken en kropp eller ett ämne, utan strålningens förmåga att jonisera luft.
Valet av luft var inte en tillfällighet: 1928 kunde man mäta joniseringen av en gas, men inte den energi som avsattes i vävnad. Laddningen samlas på elektroder och räknas exakt, och därför blev storheten reproducerbar från början. Priset är snäva giltighetsgränser: röntgen är definierad endast för röntgen- och gammastrålning, endast i luft och endast upp till energier kring tre megaelektronvolt. För alfa- och betapartiklar saknar den mening helt, och för att få dosen i en människa måste avläsningen multipliceras med en omräkningsfaktor: en röntgen ger 8,76 milligray i luft och omkring 9,6 i mjukvävnad.
Mjukvävnad absorberar röntgenstrålning något villigare än luft och får därför vid samma exponering ungefär tio procent mer energi. För ben når skillnaden en faktor fyra vid låga energier — där verkar kalcium med sitt höga atomnummer. Härav dosimetrins regel: en i luft uppmätt exponering blir en organdos först genom en beräkning som tar hänsyn till ämnet, strålningens spektrum och bestrålningens geometri. Just detta extra steg tvingade till slut fram övergången från röntgen till gray, som mäter den avsatta energin direkt i det ämne det handlar om.
02 · Omräkning
Skriv in en dos — bladet räknar om den för luft och för vävnad
Sambandet med coulomb per kilogram är exakt per definition. Allt annat är övergången från luft till ett ämne, och den beror på vilket ämne som avses.
Röntgen är formellt avskaffad: i Ryssland ströks den ur de tillåtna enheterna redan på åttiotalet, med en övergångsperiod, och det internationella systemet ersatte den med coulomb per kilogram, som aldrig slog igenom — ingen använder den. Mikroröntgen per timme överlevde däremot båda reformerna och står på skalan hos nästan varje hemdosimeter, eftersom alla sovjetiska normer och alla invanda riktmärken är skrivna i den enheten. Det enda man behöver minnas när man läser ett sådant instrument: hundra mikroröntgen per timme är ungefär en mikrosievert per timme.
| Enhet | Namn | Värde | Var det förekommer |
|---|---|---|---|
| R | röntgen, exponering | 1 | instrument och äldre normer |
| C/kg | coulomb per kilogram, SI-enheten | 0 | definitionen, men inte praktiken |
| µC/kg | mikrocoulomb per kilogram | 258 | ett bekvämt skrivsätt |
| Gy i luft | absorberad dos i luft | 0,009 | kalibrering av instrument |
| mGy i vävnad | absorberad dos i mjukvävnad | 9,6 | medicin och strålskydd |
| mSv | ekvivalent dos för gammastrålning | 9,6 | dagens regelverk |
Vävnadsdosen är beräknad med en omräkningsfaktor på 0,0096 gray per röntgen, giltig för mjukvävnad och energier från ett röntgenrör. Den ekvivalenta dosen sammanfaller med den absorberade, eftersom viktfaktorn för röntgen- och gammastrålning är ett
03 · Storleksordningar
doshastighet: från bakgrunden till den raserade reaktornTio mikroröntgen per timme: naturlig bakgrund
04 · Mätinstrument
Vad röntgen mäts med
Primärnormalen: strålknippet går mellan plattorna medan uppsamlingselektroden avgränsar en luftvolym som är känd från ritningen på mikrometern när. Instrumentet behöver inte kalibreras mot ett annat — det förverkligar enhetens definition bokstavligt, och därför står det på de nationella metrologiska instituten.
Strålbehandlingens arbetsinstrument: en hålighet stor som en ärta i en vägg av luftekvivalent material. Den kalibreras mot normalkammaren och förs in direkt i ett fantom, för att mäta dosen i den punkt där tumören kommer att ligga.
Ett bärbart civilförsvarsinstrument med skala upp till tvåhundra röntgen per timme och lös sond. Just sådana instrument fanns på kärnkraftverket i Tjernobyl under olyckans första timmar: deras gräns på 3,6 röntgen per timme betydde inte säkerhet, utan bara att visaren slagit i skalans ände.
En geigerräknare räknar pulser men visar dem i mikroröntgen per timme, eftersom köparen är van vid det. Instrumentet är kalibrerat med cesium-137, och vid fotoner av annan energi glider dess värden med hela faktorer — i en radonhaltig källare visar det för lite, intill en röntgenapparat för mycket.
05 · Skrivregler
Versal i beteckningen, gemen i namnet
Beteckningen är ett versalt R utan punkt. Enheten är uppkallad efter en person: i löpande text skrivs namnet med liten bokstav och är oförändrat i plural — hundra röntgen — medan beteckningen förblir oföränderlig och versal.
Den mellersta raden blandar ihop en dos med dess hastighet: mikroröntgen är uppsamlad exponering, medan instrumentet visar mikroröntgen per timme, alltså den takt i vilken den byggs upp. Den nedersta likheten gäller bara ungefärligt och bara för mjukvävnad och gammastrålning: där ger en röntgen omkring 0,96 rad, alltså ungefär, men inte exakt, en rem. Härav följer också enhetens främsta begränsning, som är värd att minnas vid läsning av gamla handlingar: exponeringen beskriver strålfältet i en punkt, inte vad den som stod där fick, och utan uppgift om personens läge, avskärmning och vistelsetid går det ena inte att räkna om till det andra.
06 · Grannenheter
Röntgen är första steget i en kedja av fyra storheter: källans aktivitet, luftens jonisation, den absorberade energin och den förväntade skadan. Varje nytt steg kräver en ny beräkning.
Bland Simetriums datablad står bredvid rad och rem — de två följande stegen i samma kedja, gray och sievert, som ersatte dem, coulomb ur den nuvarande definitionen, samt becquerel s curie för källans aktivitet.
07 · Historisk del
Dosen mättes på brännskadan och på en tabletts färg
Den första dosimetern var en tablett av bariumplatinacyanid som skiftade färg från grönt till orange. Läkaren lade den bredvid patienten och avbröt behandlingen när nyansen nådde provet på kortet. Noggrannheten berodde på belysningen i rummet och på läkarens öga.
Ett annat mått var erytemdosen — den som gav bestående rodnad i huden. Den berodde på människan, på kroppsdelen och på bestrålningens längd, och skilde sig dubbelt mellan patienter och femfalt mellan kliniker.
Den andra internationella radiologkongressen antog röntgen: den laddning som bildas i en kubikcentimeter torr luft under normala förhållanden. Storheten gick nu att mäta med ett instrument och återskapa i vilket laboratorium som helst i världen.
Definitionen skrevs om till coulomb och kilogram, och därefter gick enhetssystemet över till gray, som mäter energin direkt i ämnet. Röntgen togs ur bruk och finns kvar bara på instrumentskalor och i skildringar av gamla olyckor, där alla siffror är skrivna i den.
Den enda storhet som definieras genom ett främmande ämne
För en metrolog är röntgen underligt byggd: den beskriver strålningen genom luftens reaktion, och luften har inget med saken att göra. Skälet är historiskt — 1928 kunde man mäta joniseringen av en gas med ett fel på bråkdelar av en procent, och den energi som avsattes i vävnad inte alls. Priset för den noggrannheten blev dubbelt. För det första gäller enheten bara för röntgen- och gammastrålning och bara upp till energier kring tre megaelektronvolt: däröver lämnar de sekundära elektronerna den uppmätta volymen och den jämvikt som definitionen vilar på bryts. För det andra står en beräkning mellan exponeringen och dosen i människan, och den beror på strålningens spektrum och på vilket organ som avses: för mjukvävnad ger övergången en faktor kring 1,1, för ben vid låga energier upp till fyra. Just detta extra steg avgjorde enhetens öde: gray och sievert mäter direkt det som intresserar läkaren. Men röntgen behöll en fördel som efterträdarna saknar — friluftskammaren förverkligar dess definition bokstavligt, ur geometri och laddning, och därför byggs de nationella dosimetrinormalerna än i dag kring den konstruktionen, och först därifrån räknas de om till gray.
Katalog · måttenheter
Ett blad för varje storhet
Sju SI-grundenheter, tjugotvå härledda med egna namn, och de enheter utanför SI som varken tekniken eller vardagen klarar sig utan. Var och en har sitt eget blad: definition, omräkning, instrument, skrivregler. På 36 språk.
Enheter utanför SI
röntgenbladet är öppetSI:s grundenheter
i ockra — de som coulomb per kilogram är byggd avStrålningsstorheternas fyra steg
källa · luft · ämne · organismBladets språk
36 språk. Beteckningen R känns igen överallt; det som översätts är namnen på instrument och storheter samt förklaringarna till skalorna.