شرح وحدات قياس الإشعاع ومناقشة الإختلاف بينهم

مقدمة

حاولت خلال كتابة هذا الموضوع عدم التعمق في المسائل الحسابية. ومحاولة تبسيط المفاهيم بدون الوقوع في تسطيح الموضوع. ركزت على شرح الأفكار والتعريفات واللإختلافات دون التركيز على القوانين و تحويل الوحدات أو مناقشة الأساسيات. لذلك قد يكون الموضوع صعب عسير الفهم لمن يدرسها ويقرأها لأول مرة. لكني كتبت الموضوع بطريقة معينه وصنفته إلى أربع أجزاء قد تجعل لمن استصعب عليه فهمها من قبل أن يستوعبها هذه المرة بشكل اسهل.

الوحدات المستخدمة في قياس الأشعة كثيرة ومتنوعة. ولكي يسهل فهمها وإستيعابها لابد من وجهة نظري أن يتم تصنيفها. لقد قسمت الموضوع إلى أربع أجزاء. كل جزء يعبر إما عن حالة الشعاع الصادر. أو الغرض من حساب كمية الأشعة.

الحالة الأولى: وحدات قياس مصدر الإشعاع النشط

الإشعاع النشط radioactive هو الإشعاع الصادر من المادة بشكل مستمر ونشط بغض النظر عن العوامل الخارجية. أفضل أمثلة لهذا النوع من الإشعاع هي التي تستخدم في الطب النووي. فمادة التكنيشيوم تعتبر مادة مشعة نشطة radioactive material.  وتسمى هذه الظاهرة بـ النشاطية الإشعاعية radioactivity .  ويوجد وحدتان تستخدم في العادة لقياس هذا النوع من الإشعاع وتستخدم عادة في الطب النووي.

البكريل becquerel هو وحدة القياس الدولية SI للنشاطية الإشعاعية ويمكننا تعريفه بعدد الإشعاعات التي تصدرها العينة المشعة بمعدل انحلال واحد في الثانية الواحدة. ويتخذ الرمز التالي Bq. والإنحلال هو إضمحلال المادة المشعة ويطلق عليه بالإنجليزية decay.

لكن الوحدة الأكثر إستخدام هي وحدة الكيوري Curie ورمزها Ci. والكيوري هو نشاط عينة تنحل فيها في الثانية الواحدة 3.7 * 10 ¹⁰ . ويتم في الغالب التعبير عنهما إما بالملي كيوري mCi  أو بالميكروكيوري µCi.

الحالة الثانية: وحدات قياس الشعاع

ويسمى Radiation Exposure وهي تقيس كمية التأين الذي يحدث للإشعاع في الهواء. ومن خواص الإشعاع أنه يتأين ionization عند دخوله للمادة. والهواء هنا يعتبر نوع من أنواع المادة matter. في هذا النوع نحن نقيس كمية الشحنة الناتجة من التأين. وكما نعرف من مرحلة الثانوية أن الشحنة الكهربائية يتم قياسها بوحدة الكولم Coulomb. ويمكن تطبيق هذه الوحدة على أشعة جاما أو الأشعة السينية على حد سواء.

أما كيف نستخدم هذه الوحدة في الأشعة؟ نستخدمها عندما نقيس كمية الإشعاع الكافية لإنتاج شحنة بمقدار 1 كولوم في كيلو واحد من الهواء. وتكون الوحدة هنا كولوم/كجم Coulomb/kg.

ويوجد وحدة أخرى تقليدية لقياس هذا النوع وهي وحدة الرونتجن Roentgn. وهذه الوحدة هي وحدة قديمة ويمكننا تعريفها كالتالي: كمية الأشعة الكافية لإنتاج شحنة بمقدار 2.58*10^-4 كولم/كجم.

للتحويل بين الرونتجن والكولوم/كجم نستخدم هذه العلاقة

I R = 2.58 x 10-4 Coulomb/kg air

الحالة الثالثة: وحدات قياس إمتصاص الإشعاع

عندما تدخل الأشعة جسم الإنسان على سبيل المثال يحدث لها إمتصاص وتسمى هنا بـ Absorbed Dose. ويمكن تطبيق هذه الوحدات لحساب كمية الإشعاع الممتص لمختلف أنواع الإشعاع كالأشعة السينية وجاما وبيتا وألفا. والوحدة الدولية لقياس إمتصاص الإشعاع هي وحدة الجراي Gray ورمزها Gy. والجراي هو إمتصاص 1 جول joule من الطاقة في 1 كجم من المادة. هذا يعني أنه عندما يتم إمتصاص 1 جول من طاقة الإشعاع بواسطة 1 كجم من المادة تكون الطاقة الممتصة 1جراي.

يوجد وحدة أخرى تقليدية لقياس إمتصاص الإشعاع هي وحدة الراد RAD. وتساوي إمتصاص10^-2 جول من طاقة الإشعاع في 1 كجم من المادة.

للتحويل بين الجراي والراد نستخدم هذه العلاقة

1 Gy = 100 rad

الحالة الرابعة: وحدات تستخدم عادة في مجال الحماية من الإشعاع

ويمكننا تقسيم هذه الوحدات على قسمين لكي يسهل فهمها:

• الجرعة المكافئة Equivalent Dose

الأنواع المختلفة من الأشعة لديها قدرة على إحداث الأضرار في جسم الإنسان بدرجات مختلفة. الجرعة المكافئة تقيس هذا النوع من الضرر. ماأقصد قوله هنا هو أن يوجد إختلاف بين الجرعة الممتصة absorbed dose والجرعة المكافئة equivalent dose.

وحدة قياس الجرعة المكافئة هي السفيرت Sievert ورمزها Sv

وبدون الدخول بالتفاصيل فقط أريد القول بأنه يتم حساب الجرعة المكافئة عن طريق ضرب الجرعة الممتصة absorbed dose بعامل معين لكل نوع من الإشعاع. فالأشعة السينية لديها عامل يختلف عن جاما وبيتا وهكذا.

• الجرعة الفعالة Effective Dose

الأنواع المختلفة من أعضاء وأنسجة جسم الإنسان لديها حساسية مختلفة للإشعاع. فبعض الأنسجة يكون ضعيف في مواجهة الإشعاع. الجرعة الفعالة تأخذ في الإعتبار حساسية الأعضاء المختلفة للأشعة

وحدة قياس الجرعة الفعالة هي أيضاً السفيرت Sievert ورمزها Sv

أيضاً بدون الدخول في عمق التعقيدات الحسابية تُحسب الجرعة الفعالة عن طريق ضرب الجرعة المكافئة بعامل معين. يختلف هذا العامل بإختلاف أنسجة جسم الإنسان.