Gris (unité) - Gray (unit)

gris
Système d'unité Unité dérivée SI
Unité de Dose absorbée de rayonnement ionisant
symbole Gy
Nommé après Louis Harold Gray
Les conversions
1 Gy dans ... ... est égal à ...
    Unités de base SI     m 2 s −2
    Énergie absorbée en masse     J kg −1
    Unités CGS (non-SI)     100 rad

Le gris (symbole: Gy ) est une unité dérivée de dose de rayonnement ionisant dans le Système international d'unités (SI). Il est défini comme l'absorption d'un joule d' énergie de rayonnement par kilogramme de matière .

Il est utilisé comme une unité de dose absorbée de quantité de rayonnement qui mesure l'énergie déposée par le rayonnement ionisant dans une unité de masse de matière irradiée, et est utilisé pour mesurer la dose délivrée de rayonnement ionisant dans des applications telles que la radiothérapie , l'irradiation des aliments et le rayonnement. stérilisation et prédiction des effets aigus probables, tels que le syndrome de rayonnement aigu en radioprotection . En tant que mesure des faibles niveaux de dose absorbée, il constitue également la base du calcul de l' unité de radioprotection , le sievert , qui mesure l'effet sur la santé de faibles niveaux de rayonnements ionisants sur le corps humain.

Le gris est également utilisé en métrologie des rayonnements comme unité de la quantité de rayonnement kerma ; défini comme la somme des énergies cinétiques initiales de toutes les particules chargées libérées par un rayonnement ionisant non chargé dans un échantillon de matière par unité de masse. Le gris est une unité importante dans la mesure des rayonnements ionisants et a été nommé d'après le physicien britannique Louis Harold Gray , un pionnier dans la mesure des rayons X et du radium et de leurs effets sur les tissus vivants.

Le gris a été adopté dans le cadre du Système international d'unités en 1975. L' unité cgs correspondante au gris est le rad (équivalent à 0,01 Gy), qui reste largement répandu aux États-Unis, bien que «fortement déconseillé» dans le guide de style pour l'Institut national américain des normes et de la technologie .

Applications

Quantités de dose externe utilisées en radioprotection et en dosimétrie

Le gris a un certain nombre de domaines d'application dans la mesure de la dose:

Radiobiologie

La mesure de la dose absorbée dans les tissus est d'une importance fondamentale en radiobiologie et en radiothérapie car elle est la mesure de la quantité d'énergie que le rayonnement incident dépose dans le tissu cible. La mesure de la dose absorbée est un problème complexe en raison de la diffusion et de l'absorption, et de nombreux dosimètres spécialisés sont disponibles pour ces mesures et peuvent couvrir des applications en 1-D, 2-D et 3-D.

En radiothérapie, la quantité de rayonnement appliquée varie en fonction du type et du stade du cancer traité. Pour les cas curatifs, la dose typique pour une tumeur épithéliale solide varie de 60 à 80 Gy, tandis que les lymphomes sont traités avec 20 à 40 Gy. Les doses préventives (adjuvantes) se situent généralement autour de 45 à 60 Gy en fractions de 1,8 à 2 Gy (pour les cancers du sein, de la tête et du cou).

La dose de rayonnement moyenne d'une radiographie abdominale est de 0,7 milligrays (0,0007 Gy), celle d'un scanner abdominal est de 8 mGy, celle d'un scanner pelvien est de 6 mGy et celle d'un scanner sélectif de l'abdomen et du le bassin mesure 14 mGy.

Protection contre les radiations

Relation entre les quantités et les unités de dose de protection calculées ICRU / ICRP

La dose absorbée joue également un rôle important dans la radioprotection , car elle est le point de départ du calcul du risque stochastique pour la santé des faibles niveaux de rayonnement, qui est défini comme la probabilité d'induction du cancer et de dommages génétiques. Le gris mesure l'énergie totale absorbée du rayonnement, mais la probabilité de dommage stochastique dépend également du type et de l'énergie du rayonnement et des types de tissus impliqués. Cette probabilité est liée à la dose équivalente en sieverts (Sv), qui a les mêmes dimensions que le gris. Elle est liée au gris par des facteurs de pondération décrits dans les articles sur la dose équivalente et la dose efficace .

Le Comité international des poids et mesures déclare: << Afin d'éviter tout risque de confusion entre la dose absorbée D et l' équivalent de dose H , les noms spéciaux des unités respectives doivent être utilisés, c'est-à-dire que le nom gris doit être utilisé à la place. de joules par kilogramme pour l'unité de dose absorbée D et le nom sievert au lieu de joules par kilogramme pour l'unité d'équivalent de dose H. "

Les schémas d'accompagnement montrent comment la dose absorbée (en gris) est d'abord obtenue par des techniques de calcul, et à partir de cette valeur les doses équivalentes sont dérivées. Pour les rayons X et les rayons gamma, le gris est numériquement la même valeur lorsqu'il est exprimé en sieverts, mais pour les particules alpha, un gris équivaut à 20 sieverts, et un facteur de pondération du rayonnement est appliqué en conséquence.

Intoxication par les radiations

Intoxication par rayonnement : Le gris est traditionnellement utilisé pour exprimer la gravité de ce que l'on appelle les «effets tissulaires» des doses reçues lors d'une exposition aiguë à des niveaux élevés de rayonnements ionisants. Ce sont des effets qui sont certains de se produire, par opposition aux effets incertains de faibles niveaux de rayonnement qui ont une probabilité de causer des dommages. Une exposition aiguë du corps entier à 5 gris ou plus de rayonnement de haute énergie entraîne généralement la mort dans les 14 jours. LD 1 est de 2,5 Gy, LD 50 est de 5 Gy et LD 99 est de 8 Gy. La dose DL 50 représente 375 joules pour un adulte de 75 kg.

Dose absorbée dans la matière

Le gris est utilisé pour mesurer les débits de dose absorbés dans les matériaux non tissulaires pour des processus tels que le durcissement par rayonnement , l'irradiation des aliments et l'irradiation électronique . La mesure et le contrôle de la valeur de la dose absorbée sont essentiels pour assurer le bon fonctionnement de ces processus.

Kerma

Kerma ( « k inetic e nergie r eleased par unité ma ss ») est utilisé en métrologie des rayonnements en tant que mesure de l'énergie libérée de l' ionisation due à l' irradiation, et est exprimée en gris. Surtout, la dose de kerma est différente de la dose absorbée, en fonction des énergies de rayonnement impliquées, en partie parce que l'énergie d'ionisation n'est pas prise en compte. Bien qu'à peu près égal aux basses énergies, le kerma est beaucoup plus élevé que la dose absorbée aux énergies plus élevées, car une certaine énergie s'échappe du volume absorbant sous la forme de bremsstrahlung (rayons X) ou d'électrons à déplacement rapide.

Le kerma, lorsqu'il est appliqué à l'air, équivaut à l'ancienne unité roentgen d'exposition aux rayonnements, mais il y a une différence dans la définition de ces deux unités. Le gris est défini indépendamment de tout matériau cible, cependant, le roentgen a été défini spécifiquement par l'effet d'ionisation dans l'air sec, qui ne représentait pas nécessairement l'effet sur d'autres milieux.

Développement du concept de dose absorbée et du gris

Utilisant les premiers appareils à rayons X à tube de Crookes en 1896. Un homme regarde sa main avec un fluoroscope pour optimiser les émissions du tube, l'autre a la tête près du tube. Aucune précaution n'est prise.
Monument aux martyrs des rayons X et du radium de toutes les nations érigé en 1936 à l'hôpital St. Georg de Hambourg, commémorant 359 premiers travailleurs de la radiologie.

Wilhelm Röntgen a découvert les rayons X pour la première fois le 8 novembre 1895, et leur utilisation s'est répandue très rapidement pour le diagnostic médical, en particulier les fractures et les objets étrangers incrustés où ils constituaient une amélioration révolutionnaire par rapport aux techniques précédentes.

En raison de l'utilisation répandue des rayons X et de la prise de conscience croissante des dangers des rayonnements ionisants, des normes de mesure sont devenues nécessaires pour l'intensité du rayonnement et divers pays ont développé les leurs, mais en utilisant des définitions et des méthodes différentes. Finalement, afin de promouvoir la normalisation internationale, la première réunion du Congrès international de radiologie (ICR) à Londres en 1925, a proposé un organe distinct pour examiner les unités de mesure. Cela s'appelait la Commission internationale des unités et mesures de rayonnement , ou ICRU, et a vu le jour au deuxième ICR de Stockholm en 1928, sous la présidence de Manne Siegbahn .

L'une des premières techniques de mesure de l'intensité des rayons X consistait à mesurer leur effet ionisant dans l'air au moyen d'une chambre ionique remplie d'air . Lors de la première réunion de l'ICRU, il a été proposé qu'une unité de dose de rayons X soit définie comme la quantité de rayons X qui produirait une esu de charge dans un centimètre cube d'air sec à 0  ° C et 1 atmosphère standard de pression. . Cette unité d' exposition aux rayonnements a été nommée roentgen en l'honneur de Wilhelm Röntgen, décédé cinq ans auparavant. Lors de la réunion de 1937 de l'ICRU, cette définition a été étendue pour s'appliquer aux rayonnements gamma . Cette approche, bien qu’un grand pas en avant dans la normalisation, avait l’inconvénient de ne pas être une mesure directe de l’absorption du rayonnement, et donc de l’effet d’ionisation, dans divers types de matières, y compris les tissus humains, et n’était une mesure que de l’effet de les rayons X dans une circonstance spécifique; l'effet d'ionisation dans l'air sec.

En 1940, Louis Harold Gray, qui avait étudié l'effet des dommages neutroniques sur les tissus humains, avec William Valentine Mayneord et le radiobiologiste John Read, publia un article dans lequel une nouvelle unité de mesure, baptisée le "gram roentgen" (symbole : gr) a été proposé et défini comme "la quantité de rayonnement neutronique qui produit un incrément d'énergie en unité de volume de tissu égal à l'incrément d'énergie produite en unité de volume d'eau par un roentgen de rayonnement". Cette unité s'est avérée être équivalente à 88 ergs dans l'air, et a rendu la dose absorbée, comme il est devenu connu par la suite, dépendante de l'interaction du rayonnement avec le matériau irradié, et pas seulement d'une expression de l'exposition au rayonnement ou de l'intensité, que le roentgen représentée. En 1953, l'ICRU a recommandé le rad , égal à 100 erg / g, comme nouvelle unité de mesure du rayonnement absorbé. Le rad était exprimé en unités cgs cohérentes .

À la fin des années 1950, la CGPM a invité l'ICRU à se joindre à d'autres organismes scientifiques pour travailler au développement du Système international d'unités , ou SI. Le CCU a décidé de définir l'unité SI de rayonnement absorbé comme l'énergie déposée par unité de masse, c'est ainsi que le rad avait été défini, mais en unités MKS, il serait de J / kg. Cela a été confirmé en 1975 par la 15e CGPM, et l'unité a été nommée le «gris» en l'honneur de Louis Harold Gray, décédé en 1965. Le gris était égal à 100 rad, l'unité cgs.

L'adoption du gris par la 15e Conférence générale sur les poids et mesures comme unité de mesure de l'absorption des rayonnements ionisants , de l'absorption d'énergie spécifique et du kerma en 1975 a été l'aboutissement de plus d'un demi-siècle de travail, à la fois dans la compréhension de la nature des rayonnements ionisants et dans la création de quantités et d'unités de rayonnement cohérentes.

Quantités liées aux rayonnements

Graphique montrant les relations entre la radioactivité et les rayonnements ionisants détectés en un point.

Le tableau suivant montre les quantités de rayonnement en unités SI et non SI.

Affichage des quantités liées aux rayonnements ionisants Parler Modifier    
Quantité Unité symbole Dérivation An Équivalence SI
Activité ( A ) becquerel Bq s −1 1974 Unité SI
curie Ci 3,7 × 10 10 s −1 1953 3,7 × 10 10  Bq
Rutherford Rd 10 6 s −1 1946 1 000 000 Bq
Exposition ( X ) coulomb par kilogramme C / kg C⋅kg −1 d'air 1974 Unité SI
Röntgen R esu / 0,001293 g d'air 1928 2,58 × 10 −4 C / kg
Dose absorbée ( D ) gris Gy J ⋅kg −1 1974 Unité SI
erg par gramme erg / g erg⋅g −1 1950 1,0 × 10 −4 Gy
rad rad 100 erg⋅g −1 1953 0,010 Gy
Dose équivalente ( H ) Sievert Sv J⋅kg −1 × W R 1977 Unité SI
homme équivalent de Röntgen rem 100 erg⋅g −1 x W R 1971 0,010 Sv
Dose efficace ( E ) Sievert Sv J⋅kg −1 × W R x W T 1977 Unité SI
homme équivalent de Röntgen rem 100 erg⋅g −1 x L R x W T 1971 0,010 Sv

Voir également

Remarques

Les références


Liens externes