倫琴
非 SI 單位 · 量:X 射線與伽馬射線的照射量
01 · 定義
倫琴是指在一千克乾燥空氣中產生每種符號 2.58·10⁻⁴ 庫侖電荷的 X 射線或伽馬射線的量。這個單位描述的既不是物體也不是物質,而是輻射使空氣游離的能力。
選擇空氣並非偶然:1928 年人們已能測量氣體的游離,卻完全測不出傳給組織的能量。電荷聚集在電極上,可以精確計數,因此這個量從一開始就是可重複的。代價是適用範圍狹窄:倫琴只對 X 射線和伽馬射線定義,只在空氣中,而且只到約三兆電子伏。對阿爾法粒子和貝塔粒子它毫無意義;若要知道人體所受的劑量,讀數還須乘上轉換系數:一倫琴在空氣中給出8.76 毫格雷,在軟組織中約為 9.6。
軟組織比空氣稍微更容易吸收 X 射線,因此在同樣的照射量下多得到約一成能量。對骨骼而言,低能區的差距可達四倍——那裡起作用的是原子序數很大的鈣。由此產生了劑量學的規則:在空氣中測得的照射量,只有經過計入物質、輻射譜和照射幾何的計算,才會變成器官劑量。正是這多出來的一級,最終迫使人們從倫琴轉向格雷——格雷直接在所討論的那種物質之中測量傳入的能量。
02 · 換算
輸入一個劑量,本頁會分別為空氣和組織換算
與庫侖每千克的關係按定義是精確的。其餘一切都是從空氣到物質的過渡,而這取決於所說的是哪一種物質。
倫琴已被正式廢止:在俄羅斯,早在八十年代它就被從允許使用的單位中剔除,只留下過渡期;國際單位制則以庫侖每千克取而代之,而後者始終沒有紮根——沒有人使用。相反,微倫琴每小時挺過了兩次變革,至今仍印在幾乎每一臺家用劑量儀的刻度上,因為所有蘇聯時期的規範和一切熟悉的參照點都是用這個單位寫成的。讀這類儀器時只需記住一點:一百微倫琴每小時大約等於一微西弗每小時。
| 單位 | 名稱 | 數值 | 出現在哪裡 |
|---|---|---|---|
| R | 倫琴,照射量 | 1 | 儀器與舊規範 |
| C/kg | 庫侖每千克,SI 單位 | 0 | 是定義,卻不是實務 |
| µC/kg | 微庫侖每千克 | 258 | 便於書寫的形式 |
| 空氣中的 Gy | 空氣中的吸收劑量 | 0.009 | 儀器的校準 |
| 組織中的 mGy | 軟組織中的吸收劑量 | 9.6 | 醫學與輻射防護 |
| mSv | 伽馬射線的當量劑量 | 9.6 | 今天的規範 |
組織劑量按每倫琴 0.0096 格雷的轉換系數計算,該係數適用於軟組織和X 光管的能量。當量劑量與吸收劑量相同,因為 X 射線和伽馬射線的權重因子等於一
03 · 數量級
劑量率:從本底到反應堆的廢墟每小時十微倫琴:天然本底
04 · 測量儀器
用什麼測量倫琴
基準器:射束從極板之間穿過,收集電極則圈定一段空氣體積,其大小由圖紙精確到微米。這臺儀器不需要用另一臺儀器來校準——它逐字地復現單位的定義,因此安放在各國計量院。
放射治療的工作儀器:在空氣等效材料的壁中留出一個豌豆大小的空腔。它以標準游離腔校準,直接插入模體,以測量腫瘤將要所在那一點的劑量。
民防用的便攜儀器,刻度到每小時二百倫琴,探頭外接。事故最初幾個小時裡,切爾諾貝利電站現場就是這類儀器:它們每小時 3.6 倫琴的上限並不意味著安全,只說明指標已經頂到刻度的盡頭。
蓋革計數管數的是脈衝,顯示出來的卻是微倫琴每小時,因為買家習慣這樣看。儀器按銫 137 刻度,遇到其他能量的光子,讀數會偏離好幾倍——在積氡的地下室裡偏低,在 X 光機旁邊偏高。
05 · 書寫規則
符號用大寫,名稱用小寫
符號是不帶點的大寫 R。這個單位以人名命名,因此在正文中名稱用小寫,而且數詞之後形式不變——一百倫琴;符號則始終保持大寫不變。
中間那一行把劑量和它的率搞混了:微倫琴是累積的照射量,而儀器顯示的是微倫琴每小時,也就是累積的速度。下面那個等號只是近似成立,而且只對軟組織和伽馬射線成立:在那裡一倫琴給出約 0.96 拉德,即大約、但不恰好等於一雷姆。由此也引出這個單位最主要的侷限,讀舊檔案時值得記住:照射量描述的是某一點上的輻射場,而不是站在那裡的人所受到的量;不知道他的位置、遮蔽和停留時間,就無法把一個換算成另一個。
07 · 歷史部分
劑量曾經靠灼傷和藥片的顏色來量
最早的劑量計是一片氰亞鉑酸鋇藥片,顏色由綠轉橙。醫生把它放在病人旁邊,等色調達到卡片上的樣本時就停止照射。準確程度取決於診室的光線和醫生的眼力。
另一種尺度是紅斑劑量,即引起皮膚持久發紅的劑量。它取決於人、取決於身體部位、取決於照射時間,病人之間相差兩倍,醫院之間相差五倍。
第二屆國際放射學大會透過了倫琴:在標準條件下一立方厘米乾燥空氣中產生的電荷。這個量從此可以用儀器測量,並在世界上任何一間實驗室裡重現。
定義被改寫為庫侖和千克,隨後單位制轉向格雷——它直接在物質之中測量能量。倫琴退出了流通,只留在儀器的刻度上,以及那些數字全用它寫成的舊事故記述裡。
唯一一個透過無關物質來定義的量
在計量學家看來,倫琴的構造很古怪:它透過空氣的反應來描述輻射,而空氣與這件事本身毫無關係。原因是歷史性的——1928 年人們已能把氣體的游離測到百分之幾的零頭,卻完全測不出傳給組織的能量。這份精確的代價是雙重的。其一,這個單位只適用於 X 射線和伽馬射線,而且只到約三兆電子伏:再往上,次級電子會飛出被測體積,定義所依賴的平衡就被破壞。其二,照射量與人體所受劑量之間隔著一次計算,而這次計算取決於輻射譜,也取決於考察的是哪個器官:軟組織的換算係數約為 1.1,骨骼在低能區可達四。正是這多出的一級決定了這個單位的命運:格雷和西弗直接測量醫生關心的東西。可倫琴仍保有一項後繼單位所沒有的長處——自由空氣游離腔從幾何與電荷出發,逐字地復現它的定義;因此各國的劑量學基準至今仍圍繞這一結構建立,再從它換算到格雷。
目錄 · 計量單位
每個量一頁
SI 的七個基本單位、二十二個有專門名稱的匯出單位,以及技術與日常都離不開的非 SI 單位。每一個都有自己的一頁:定義、換算、測量儀器、書寫規則。共 36 種語言。
非國際制單位
倫琴的資料頁正開啟著SI 基本單位
赭色的是組成庫侖每千克的那幾個單位輻射量的四個層級
源 · 空氣 · 物質 · 生物體本頁的語言
36 種語言。符號 R 在各地都能認出;翻譯的是儀器與量的名稱,以及刻度旁的說明。