01 · 定义
希沃特是吸收剂量乘以考虑辐射种类和受照器官敏感度的因子。量纲与戈瑞相同,但希沃特回答的不是「有多少能量」,而是「这有多危险」。
地球上的平均居民每年受到约两点五毫希沃特,其中大部分不是来自技术,而是来自从地下渗入地下室和一层的氡。在医疗发达的国家,医学诊断大约再添上同样多。事故、核能和试验加在一起只占百分之几的零头——然而正是它们决定了人们如何看待这个单位。
权重因子不是从方程里推出来的:国际放射防护委员会指定它们,概括的是广岛幸存者、铀矿矿工和实验动物的数据。委员会每十到二十年复核一次,数字会变:中子曾被赋予阶梯式标度,如今是一条在一兆电子伏附近取极大值的光滑曲线。这意味着 1990 年算出的以希沃特计的剂量,与按今天规则算出的同一剂量,在同一次照射下是不同的数。
02 · 换算
输入一个剂量——本页会按单位分解
雷姆在苏联和美国的文件里一直留到九十年代,一雷姆等于百分之一希沃特——与拉德对戈瑞是同样的比例。从戈瑞换算需要知道辐射的种类:对光子和电子数值相同,对阿尔法粒子相差二十倍。
雷姆是「roentgen equivalent man」的缩写,出现在四十年代,那时人们已经清楚同样的电离危害方式并不相同。希沃特在 1979 年取代了它,把单位放大一百倍——这带来了与拉德和戈瑞一样的混淆:旧记录里的数字若当作今天的来读,会把剂量低估一百倍。在俄罗斯的辐射安全规范中,雷姆正式允许使用到 2000 年代,在老旧设施的文件里至今仍能遇到。
| 单位 | 名称 | 数值 | 常见于何处 |
|---|---|---|---|
| Sv | 希沃特,国际单位制单位 | 0.0024 | 事故、急性剂量 |
| mSv | 毫希沃特 | 2.4 | 规范、医学、年剂量 |
| µSv | 微希沃特 | 2400 | 片子、飞行、本底 |
| nSv | 纳希沃特 | 2 400 000 | 剂量率、灵敏仪器 |
| Gy | 因子为 1 时的戈瑞 | 0.0024 | 只有光子和电子 |
| 年 | 年世界平均本底 | 1 | 这相当于多少年的本底 |
| rem | roentgen equivalent man,1940 年代 | 0.24 | 苏联和美国直到 1990 年代 |
| 毫雷姆 | 毫雷姆 | 240 | 人员剂量测定 |
| R | 空气中的伦琴,近似值 | 0.27273 | 空气的电离,而非组织的 |
| 拉德 | 因子为 1 时的拉德 | 0.24 | 吸收剂量,不是当量剂量 |
| Sv | 希沃特 | 0.0024 | 今天的单位 |
带戈瑞的那一行只对 X 射线和伽马辐射成立,那里权重因子等于一。飞行小时是按中纬度十一公里巡航高度计算的。
03 · 数量级
从香蕉到抢险班次两点五毫希沃特:世界平均的一年
04 · 测量仪器
希沃特用什么来测
白大褂口袋里的硅探测器:它计数脉冲、累积剂量,并在超过剂量率阈值时以蜂鸣报警。它显示的不是有效剂量,而是一个实用量——仪器真正能够测量的东西。
直径四分之一米的聚乙烯球,内部装有氦计数器。外壳的选择使仪器的灵敏度重复中子权重因子的曲线——仪器直接给出希沃特,而不是计数。
铝、铜和塑料窗口下的热释光小片。由滤片下变黑程度的差别可以还原能量和辐射的种类,也就还原了因子——没有它,计数无法换成希沃特。
一间墙壁用旧钢和铅砌成的屋子里的一把椅子,探测器在这里捕捉进入体内的同位素的伽马辐射。它直接数出人体内的铯和钾,并把它们换算成今后五十年预期的剂量。
05 · 书写规则
希沃特总要说明这是谁的剂量
符号用大写 S 和小写 v 书写。日常生活中剂量几乎总是以毫希沃特和微希沃特给出:整整一希沃特意味着严重损伤,正常情形下不会出现这样的数字。剂量率写作每小时微希沃特,而且绝不能不给出受照时间。
有效剂量是为管理防护而设想的,不是为评估某个具体人所受的伤害:它把器官敏感度在一个中年、同时兼具两性的假想人身上取了平均。事后把它用在受照者身上是常见的错误;那要计算具体器官的剂量。还有一条规矩:来自不同来源的有效剂量可以相加,但把它们与家用剂量计的读数相比,几乎从来不行。
07 · 历史部分
人们如何学会把能量换成风险
罗尔夫·希沃特领导过镭之家的物理部,并成为国际辐射防护委员会的创始人之一。他还制造了最早的患者剂量监测仪器,并坚持认为限值应当是一个数字,而不是医生的意见。
与反应堆和中子有关的工作表明,同样的电离危害方式并不相同。雷姆出现了——一个在效果上等同于一伦琴的剂量——随之而来的还有相对生物效能的概念。
国际计量大会在戈瑞之后四年引入了希沃特,承认两个量纲相同的量需要不同的名字。否则在文件里就无法弄清说的是哪一个。
委员会用光滑曲线取代了中子的阶梯式标度,改变了乳腺和性腺的权重,并为质子引入了单独的因子。所有按 1990 年规则算出的剂量都不得不宣布与新的不可比较。
唯一无法测量的国际单位制单位
有效剂量没有任何仪器测量,原则上也无法测量:它被定义为对活人各器官求和,并按委员会出于防护考虑指定的因子加权。为了让剂量测量仍旧可用,人们想出了实用量——周围剂量当量和个人剂量当量。它们不是对人计算的,而是对一个直径三十厘米、由组织等效材料构成的假想球体,而这些已经可以用标准复现并写入仪器的证书。仪器按这些量校准,委员会另外核查它们相对于有效剂量留有偏安全一侧的余量。于是出现一座三层的建筑:可测的量、计算的量,以及靠约定而不是靠方程把二者连起来的因子。正因如此,家用剂量计上的数字和年剂量报告里的数字并不是同一个数,尽管两处的单位一样。
目录 · 计量单位
每个量都有一份档案
七个国际单位制基本单位、二十二个有专名的导出单位,以及技术和日常都离不开的制外单位。每一个都有自己的一页:定义、换算、仪器、书写规则。共 32 种语言。