Please enable / Bitte aktiviere JavaScript!
Veuillez activer / Por favor activa el Javascript![ ? ]
sobota, 03 grudnia 2011 19:27

Jednostki radiologiczne

Oceń ten artykuł
(1 głos)

Z pewnością obiły Ci się o uszy nazwy takie jak grej, siwert czy rad. Najprawdopodobniej kojarzysz je z promieniotwórczością - i słusznie. Warto jednak dowiedzieć się, co one dokładnie znaczą.

Wszystkie poprzednie nazwy są nazwami jednostek związanymi z mierzeniem różnych wielkości dotyczących promieniowania jonizującego. Najważniejsze wielkości związane z promieniowaniem to:

  • Aktywność promieniotwórcza (A [Bq])
  • Napromienienie (X [C/kg])
  • Dawka pochłonięta (D [Gy])
  • Odpowiednik dawki pochłoniętej (H [Sv])

Aktywność

Aktywność promieniotwórcza jest miarą radioaktywności próbki materiału promieniotwórczego, mierzoną w częstotliwości zachodzących rozpadów promieniotwórczych w jednostce czasu. Jako wielkość fizyczną oznacza się ją literą A.


A - aktywność próbki; n - liczba rozpadów; t - jednostka czasu
m - masa izotopu promieniotwórczego w próbce; nA - liczba Avogadra; M - masa molowa izotopu promieniotwórczego; τ1/2 - okres półtrwania izotopu

A = n/t, A=(m*nA*ln 2)/(M*t1/2)

Pierwszą jednostką aktywności był curie (Ci). Próbka o aktywności 1 curie była zdefiniowana jako próbka ulegająca rozpadowi z taką szybkością, jak 1 gram radu. Obecnie jednak definicja jest bardziej precyzyjna - 1 curie to aktywność próbki, w której następuje 3,7 · 1010 rozpadów na sekundę. W systemie SI jednostką aktywności jest bekerel (Bq), który odpowiada jednemu rozpadowi promieniotwórczemu na sekundę (1 · s-1). Bekerel jest jednostką bardzo małą, dlatego częściej używa się jednostek wielokrotnych, takich jak MBq, GBq, TBq czy PBq.

1 Ci = 37 GBq

Aktywność promieniotwórcza rzecz jasna może odnosić się tylko do określonej próbki badanej w określonym czasie, ponieważ wielkość ta zmienia się z czasem.

Aktywność promieniotwórczą danej próbki możemy łatwo obliczyć, znając jej skład izotopowy i okresy półtrwania poszczegółnych izotopów. W tym celu pierwszą rzeczą jest zamiana okresu półtrwania na sekundy. Jeśli podany jest on w latach, mnożymy go przez 31555008 (= 365,22 · 24 · 60 · 60), jeśli w dniach - przez 86400. Następnie obliczamy stałą rozpadu λ :

λ = ln 2 / τ1/2

gdzie τ1/2 oznacza okres półtrwania w sekundach. Następnie, aby otrzymać aktywność pojedyńczego izotopu wchodzącego w skład próbki, Mnożymy otrzymaną masę przez liczbę atomów danego izotopu występujących w próbce. Liczba atomów izotopu jest równa jest masie izotopu w próbce podzielonej przez jego liczbę masową i pomnożonej przez liczbę Avogadra (6,02 · 1023). Sumaryczną aktywność próbki obliczamy dodając wartości otrzymane dla pojedyńczych izotopów.


Przykładowe aktywności promieniotwórcze najważniejszych radionuklidów

Wartość aktywności podana w trzeciej kolumnie to aktywność molowa (aktywność jednego mola nuklidu), a podana w czwartej - aktywność jednego grama nuklidu.

 

NuklidOkres półtrwania*λ (s-1)Aktywność (mol-1 · s-1)Aktywność (g-1 · s-1)
14C 5715 a 3,84 · 10-12 2312 GBq 165 GBq
40K 1,26 · 109 a 1,74 · 10-17 10478 kBq 262 kBq
90Sr 29,2 a 7,52 · 10-10 453 TBq 5032 GBq
131I 8,070 d 9,94 · 10-7 599 PBq 4569 TBq
137Cs 30,0 a 7,32 · 10-10 441 TBq 3219 GBq
222Rn 3,823 d 2,10 · 10-6 1264 PBq 5692 TBq
226Ra 1599 a 1,37 · 10-13 8268 GBq 36585 kBq
238U 4,47 · 109 a 4,91 · 10-18 2959 MBq 12434 Bq
244Pu 8,00 · 107 a 2,75 · 10-16 165 MBq 678 kBq

*) d = dzień, a = rok

Napromienienie

Napromienienie (napromieniowanie) jest miarą jonizacji powietrza, a co za tym idzie energii pochodzącej od promieniowania gamma i X pochłoniętej przez powietrze. Oznacza się ją literą X.

X=q/m

X - napromienienie; q - ładunek obecnych jonów; m - masa badanego powietrza

Tradycyjna jednostka promieniowania - rentgen (R) - jest określona jako ilość energii fotonowej potrzebnej do wytworzenia 1,610 · 1012 par jonów w 1 cm3 suchego powietrza w temperaturze 0°C. Jednostką układu SI dla napromienienia jest kulomb na kilogram (C · kg-1, C/kg).

1 C · kg-1 = 3875,97 R

Napromienienie można łatwo zmierzyć, jednak jego wielkość dostarcza niewielu informacji o potencjalnych efektach promieniowania dla człowieka. Ponadto wielkość ta nie uwzględnia promieniowania o energii mniejszej od 3 MeV, gdyż promieniowanie o niższej energii nie powoduje powstawania jonów przy przechodzeniu przez powietrze.

Dawka pochłonięta

Dawka pochłonięta to energia zaabsorbowana przez dany obiekt (np. organizm żywy, budowlę itp.) na jednostkę masy w postaci promieniowania. Dawkę pochłoniętą oznacza się literą D.


D = E / m

D - dawka pochłonięta; E - energia promieniowania pochłoniętego przez ciało; m - masa ciała

Tradycyjną jednostką dawki pochłoniętej jest rad, który odpowiada pochłonięciu energii 100 ergów przez 1 gram materii. Jednostką SI jest grej (Gy), który odpowiada pochłonięciu energii 1 J przez 1 kg materii.

1 Gy = 100 rad

Dawka pochłonięta jest wielkością fizyczną, lecz nie uwzględnia różnego wpływu różnych rodzajów promieniowania i różnych wrażliwości poszczególnych części ciała. Z tego powodu rzadko używa się ją do mierzenia promieniowania. Użyta jest jednak w definicji niewielkiej dawki promieniowania, która jest rozumiana dwojako:

  • Dawka, przy której nie da się jeszcze wykryć złego wpływu na stan zdrowotny człowieka (200 mGy)
  • Dawka niższa od średniego światowego tła naturalnego (5 mGy)

Za pomocą dawki pochłoniętej mierzy się także tło naturalne, przy czym wyraża się je w mGy/a (miligrejach na rok) lub μGy/a (mikrogrejach na rok). Może ono być różne w zależności od miejsca.

Przykładowe tła naturalne

Ramsar, Iran 10,2 mGy/a
Guarapari, Brazylia 5,5 mGy/a
Kerala, Indie 3,8 mGy/a
Yangjiang, Chiny 3,51 mGy/a
Hongkong, Chiny 670 μGy/a
Norwegia 630 μGy/a
Francja 600 μGy/a
Chiny 540 μGy/a
Włochy 500 μGy/a
Indie 480 μGy/a
Niemcy 480 μGy/a
Japonia 430 μGy/a
USA 400 μGy/a
Austria 370 μGy/a
Irlandia 360 μGy/a
Dania 330 μGy/a

Dawka równoważna

Dawka równoważna nie jest jednostką fizyczną, lecz toksykologiczną. Jest używana do mierzenia promieniowania pod względem efektów wywoływanych w organizmach żywych. Oznacza się ją literą H.

E = D * Q * N

W równaniu tym D jest równe dawce pochłoniętej wyrażonej w grejach, Q to mnożnik zależny od rodzaju promieniowania, a N od typu gatunku organizmu i napromieniowanej części ciała. W przypadku napromieniowania wielu części ciała całkowita dawka równoważna (nazywana dawką skuteczną) jest równa sumie dawek równoważnych dla poszczególnych części ciała. Jednostką dawki równoważnej i skutecznej jest siwert (Sv). Wymiarem siwerta jest m2 · s2 (J · kg-1) - tak samo jak w przypdaku dawki pochłoniętej Aby odróżnić dawkę równoważną i skuteczną od dawki pochłoniętej należy wyrażać ją w odpowiednich jednostkach (siwertach i grejach). Dawniej jako jednostkę dawki równoważnej stosowano także rem.

1 Sv = 100 rem

Przyjęcie w krótkim okresie czasu dawki 1 Sv promieniowania prowadzi do zmian w krwi. Dawka 2-5 Sv powoduje wymioty, zaczerwienie skóry, biegunkę i objawy zatrucia. Dawka 6 Sv zazwyczaj powoduje śmierć w ciągu 2 miesięcy od jej przyjęcia.

Wartości Q dla różnych rodzajów promieniowania

Rodzaj promieniowaniaQ
Fotony (o dowolnej energii) 1
Elektrony i muony (o dowolnej energii) 1
Neutrony, energia < 10 keV 5
Neutrony, energia 10-100 keV 10
Neutrony, energia 100 keV - 2 MeV 20
Neutrony, energia 2-20 MeV 10
Neutrony, energia > 20 MeV 5
Protony, energia > 2 MeV 5
Cząstki alfa i inne jądra atomowe 20

Wybrane wartości N

Tkanka / organ / organizmN
Tkanki i organy ludzkie
Gonady 0,20
Jelito grube, płuca, szpik kostny, żołądek 0,12
Jelito cienkie, macica, mięśnie, mózg, nerki,
pęcherz moczowy, piersi, przełyk, śledziona,
tarczyca, trzustka, wątroba
0,05
Skóra, powierzchnia kości 0,01
Całe organizmy
Bakterie, pierwotniaki 0,03-0,0003
Owady 0,1-0,002
Mięczaki 0,06-0,006
Rośliny 2-0,02
Ryby 0,75-0,03
Płazy 0,4-0,14
Gady 1-0,075
Ptaki 0,6-0,15
Człowiek 1

Artykuł napisał
Tweenk

Źródła:



Czytany 11503 razy Ostatnio zmieniany czwartek, 15 grudnia 2011 01:55
Zaloguj się, by skomentować