Röntgen
Đơn vị ngoài SI · đại lượng: liều chiếu của tia X và tia gamma
01 · Định nghĩa
Röntgen là lượng tia X hoặc tia gamma tạo ra, trong một kilôgam không khí khô, điện tích 2,58·10⁻⁴ coulomb của mỗi dấu. Đơn vị này không mô tả vật thể hay chất nào, mà mô tả khả năng ion hóa không khí của bức xạ.
Việc chọn không khí không phải ngẫu nhiên: năm 1928 người ta đã đo được sự ion hóa của chất khí, còn năng lượng truyền cho mô thì hoàn toàn chưa. Điện tích được thu trên các điện cực và đếm chính xác, nên đại lượng này lặp lại được ngay từ đầu. Cái giá phải trả là phạm vi áp dụng hẹp: röntgen chỉ được định nghĩa cho tia X và tia gamma, chỉ trong không khí và chỉ đến năng lượng khoảng ba megaelectronvolt. Với hạt alpha và beta nó hoàn toàn vô nghĩa, còn muốn biết liều trong cơ thể người thì phải nhân số đo với hệ số chuyển: một röntgen cho 8,76 miligray trong không khí và khoảng 9,6 trong mô mềm.
Mô mềm hấp thụ tia X dễ hơn không khí một chút, nên với cùng một liều chiếu nó nhận nhiều hơn khoảng mười phần trăm năng lượng. Với xương khoảng cách lên tới bốn lần ở năng lượng thấp — ở đó canxi với số hiệu nguyên tử lớn làm việc. Từ đây sinh ra quy tắc của phép đo liều: liều chiếu đo trong không khí chỉ trở thành liều ở cơ quan qua một phép tính có kể đến chất, phổ bức xạ và hình học chiếu xạ. Chính bậc thang thừa này rốt cuộc đã buộc phải chuyển từ röntgen sang gray, đơn vị đo năng lượng đã truyền ngay trong chính chất đang xét.
02 · Quy đổi
Nhập một liều — trang này sẽ quy đổi cho không khí và cho mô
Liên hệ với coulomb trên kilôgam là chính xác theo định nghĩa. Tất cả phần còn lại là bước chuyển từ không khí sang một chất, và điều đó phụ thuộc vào chất nào đang được nói tới.
Röntgen đã chính thức bị bãi bỏ: ở Nga nó bị loại khỏi các đơn vị được phép ngay từ những năm tám mươi, có thời kỳ chuyển tiếp, còn hệ đo lường quốc tế thay nó bằng coulomb trên kilôgam, thứ chưa bao giờ bén rễ — không ai dùng cả. Trong khi đó microröntgen mỗi giờ vượt qua cả hai cuộc cải cách và vẫn nằm trên thang của hầu hết mọi máy đo liều dân dụng, bởi mọi quy chuẩn Xô viết và mọi mốc quen thuộc đều được viết bằng đơn vị ấy. Chỉ cần nhớ một điều khi đọc thiết bị như vậy: một trăm microröntgen mỗi giờ xấp xỉ một microsievert mỗi giờ.
| Đơn vị | Tên | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|---|
| R | röntgen, liều chiếu | 1 | thiết bị và quy chuẩn cũ |
| C/kg | coulomb trên kilôgam, đơn vị SI | 0 | định nghĩa, nhưng không phải thực tế |
| µC/kg | microcoulomb trên kilôgam | 258 | cách viết tiện dụng |
| Gy trong không khí | liều hấp thụ trong không khí | 0,009 | hiệu chuẩn thiết bị |
| mGy trong mô | liều hấp thụ trong mô mềm | 9,6 | y học và an toàn bức xạ |
| mSv | liều tương đương cho tia gamma | 9,6 | quy định hiện nay |
Liều trong mô được tính với hệ số chuyển 0,0096 gray trên röntgen, đúng cho mô mềm và cho năng lượng của ống tia X. Liều tương đương trùng với liều hấp thụ, vì với tia X và tia gamma hệ số trọng số bằng một
03 · Bậc độ lớn
suất liều: từ phông tới đống đổ nát của lò phản ứngMười microröntgen mỗi giờ: phông tự nhiên
04 · Dụng cụ đo
Röntgen được đo bằng gì
Chuẩn đầu: chùm tia đi giữa hai bản cực, còn điện cực thu giới hạn một thể tích không khí đã biết từ bản vẽ tới từng micrômét. Thiết bị không cần hiệu chuẩn theo thiết bị khác — nó tái tạo định nghĩa của đơn vị đúng theo nghĩa đen, và vì thế đặt tại các viện đo lường quốc gia.
Thiết bị làm việc của xạ trị: một hốc to bằng hạt đậu trong thành làm bằng vật liệu tương đương không khí. Nó được hiệu chuẩn theo buồng chuẩn và đưa thẳng vào phantom để đo liều tại đúng điểm sẽ có khối u.
Thiết bị xách tay của phòng vệ dân sự, thang đo tới hai trăm röntgen mỗi giờ và đầu dò rời. Chính những thiết bị như thế đã có mặt ở nhà máy Chernobyl trong những giờ đầu của tai nạn: giới hạn 3,6 röntgen mỗi giờ của chúng không có nghĩa là an toàn, mà chỉ có nghĩa là kim đã chạm vào cuối thang.
Máy đếm Geiger đếm xung, nhưng hiển thị bằng microröntgen mỗi giờ, vì người mua quen như vậy. Thiết bị được chuẩn theo caesi-137, và với photon năng lượng khác số đọc lệch đi cả mấy lần — trong hầm có radon nó chỉ quá thấp, còn cạnh máy X-quang lại quá cao.
05 · Quy tắc viết
Chữ hoa ở ký hiệu, chữ thường ở tên gọi
Ký hiệu là chữ R hoa, không có dấu chấm. Đơn vị mang tên một người: trong văn bản thường tên viết chữ thường và không đổi dạng — một trăm röntgen — còn ký hiệu vẫn giữ nguyên và viết hoa.
Dòng giữa lẫn lộn liều với suất liều: microröntgen là liều chiếu đã tích lũy, còn thiết bị hiển thị microröntgen mỗi giờ, tức tốc độ tích lũy. Đẳng thức dưới cùng chỉ đúng gần đúng và chỉ với mô mềm và tia gamma: ở đó một röntgen cho khoảng 0,96 rad, tức là xấp xỉ, nhưng không đúng bằng, một rem. Từ đây cũng sinh ra hạn chế chính của đơn vị, đáng nhớ khi đọc tài liệu cũ: liều chiếu mô tả trường bức xạ tại một điểm, chứ không phải thứ mà người đứng ở đó đã nhận, và nếu không biết vị trí, che chắn và thời gian lưu lại thì không thể quy đổi cái này thành cái kia.
06 · Các đơn vị lân cận
Röntgen là bậc đầu tiên trong chuỗi bốn đại lượng: hoạt độ của nguồn, sự ion hóa không khí, năng lượng hấp thụ và tổn hại dự kiến. Mỗi bậc tiếp theo đòi hỏi một phép tính mới.
cùng đại lượng ấy trong SI
sự ion hóa không khí
năng lượng trong chất
Trong các phiếu của Simetrium bên cạnh là rad và rem — hai bậc tiếp theo của cùng chuỗi ấy, gray và sivơ, thứ đã thay thế chúng, coulomb từ định nghĩa hiện nay, cùng với becquerel s curie cho hoạt độ của nguồn.
07 · Phần lịch sử
Liều được đo bằng vết bỏng và bằng màu của một viên nén
Máy đo liều đầu tiên là viên bari platinocyanua đổi màu từ lục sang cam. Bác sĩ đặt nó cạnh bệnh nhân và ngừng buổi chiếu khi sắc màu đạt tới mẫu trên tấm thẻ. Độ chính xác phụ thuộc vào ánh sáng trong phòng và vào mắt của bác sĩ.
Một thước đo khác là liều ban đỏ — liều gây đỏ da lâu dài. Nó phụ thuộc vào con người, vào vùng cơ thể và vào thời gian chiếu xạ, chênh nhau gấp đôi giữa các bệnh nhân và gấp năm giữa các phòng khám.
Đại hội Quốc tế lần thứ hai của các nhà X-quang đã chấp nhận röntgen: điện tích sinh ra trong một centimét khối không khí khô ở điều kiện thường. Từ đó đại lượng này đo được bằng thiết bị và lặp lại được ở bất kỳ phòng thí nghiệm nào trên thế giới.
Định nghĩa được chuyển sang coulomb và kilôgam, rồi hệ đơn vị chuyển sang gray, đơn vị đo năng lượng ngay trong chất. Röntgen ra khỏi lưu hành và chỉ còn lại trên thang của các thiết bị và trong những văn bản về các tai nạn cũ, nơi mọi con số đều viết bằng nó.
Đại lượng duy nhất được định nghĩa qua một chất xa lạ
Với người làm đo lường, röntgen được dựng lên một cách lạ lùng: nó mô tả bức xạ qua phản ứng của không khí, thứ chẳng liên quan gì đến vấn đề. Lý do thuộc về lịch sử — năm 1928 sự ion hóa chất khí đo được với sai số phần trăm nhỏ, còn năng lượng truyền cho mô thì hoàn toàn không đo được. Cái giá của độ chính xác ấy hóa ra gấp đôi. Thứ nhất, đơn vị chỉ áp dụng cho tia X và tia gamma và chỉ đến năng lượng khoảng ba megaelectronvolt: cao hơn nữa thì electron thứ cấp bay ra ngoài thể tích được đo, và thế cân bằng làm nền cho định nghĩa bị phá vỡ. Thứ hai, giữa liều chiếu và liều trong cơ thể người có một phép tính, và phép tính ấy phụ thuộc vào phổ bức xạ và vào việc xét cơ quan nào: với mô mềm bước chuyển cho hệ số khoảng 1,1, với xương ở năng lượng thấp lên tới bốn. Chính bậc thang thừa này đã quyết định số phận của đơn vị: gray và sievert đo trực tiếp thứ mà bác sĩ quan tâm. Nhưng röntgen vẫn giữ một lợi thế mà những đơn vị kế tục không có — buồng không khí tự do tái tạo định nghĩa của nó đúng nghĩa đen, từ hình học và điện tích, vì vậy các chuẩn đo liều quốc gia đến nay vẫn được dựng quanh kết cấu ấy, rồi mới quy đổi sang gray.
Danh mục · đơn vị đo
Mỗi đại lượng một trang
Bảy đơn vị cơ bản của SI, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng và những đơn vị ngoài SI mà cả kỹ thuật lẫn đời sống đều không thể thiếu. Mỗi đơn vị một trang riêng: định nghĩa, quy đổi, dụng cụ đo, quy tắc viết. Bằng 36 ngôn ngữ.
Đơn vị ngoài SI
trang röntgen đang mởCác đơn vị cơ bản SI
màu đất son: những đơn vị dựng nên coulomb trên kilôgamBốn bậc của các đại lượng bức xạ
nguồn · không khí · chất · cơ thểNgôn ngữ của trang
36 ngôn ngữ. Ký hiệu R được nhận ra ở khắp nơi; phần được dịch là tên các thiết bị, các đại lượng và lời giải thích cho các thang đo.