... SI - unità derivate

Radiazioni ionizzanti

Con il termine radiazioni ionizzanti si indicano radiazioni elettromagnetiche e particelle (elettroni, neutroni, particelle alfa, etc) in grado di  causare una consistente ionizzazione del materiale attraversato.
La ionizzazione consiste nella rimozione di uno o più elettroni da un atomo o da una molecola. Nel caso dei tessuti viventi, la ionizzazione può causare danni al DNA e mutazioni.

Affinché si verifichi la ionizzazione, è necessario che le singole particelle, o i singoli fotoni della radiazione elettromagnetica, abbiano energia sufficiente per estrarre l'elettrone dall'atomo o dalla molecola. L'energia necesaria per la ionizzazione varia a seconda del tipo di atomo o molecola.

La radiazione elettromagnetica può presentare differenti lunghezze d'onda, e corrispondentemente differenti energie dei fotoni. Più corta la lunghezza d'onda, più alta è l'energia dei fotoni:

Sono considerate radiazioni ionizzanti: le radiazioni elettromagnetiche di bassa lunghezza d'onda e alta energia (ultravioletto, raggi X, raggi gamma), le particelle alfa (nuclei di elio), gli elettroni veloci, i neutroni veloci, i raggi cosmici, ...

Radiazioni ionizzanti sono tipicamente generate:

Raggi alfa
 = Nuclei di He = 2 protoni + 2 neutroni
Raggi beta
 = Elettroni
Raggi gamma
 = Radiazione elettromagnetica di alta energia
Raggi cosmici
 Protoni (87%), raggi alfa (12%), raggi gamma, elettroni
Particelle elementari
Neutroni
Raggi X
 Prodotti in tubi convenzionali, per ricerca o usi medici
Ultravioletto, raggi X
 Prodotti in sorgenti di luce di sincrotrone


Dosimetria

La dosimetria si occupa di misurare gli effetti delle radiazioni ionizzanti sui materiali attraversati, ed in particolare sui tessuti biologici.
La quantità fondamentale della dosimetria è la dose assorbita da un materiale, cioè l'energia depositata dalla radiazione ionizzante per unità di massa.
Nel caso di radiazioni prodotte da decadimenti radioattivi, è rilevante l'attività del radionuclide, cioè del nucleo atomico che subisce il decadimento.

Unità dosimetriche

 Grandezza

Unità

Simbolo

Conversione

 Note
 Attività (di un radionuclide) becquerel

Bq
  1 Bq = 1 s-1  1,2
 Dose assorbita  gray

Gy
  1 Gy = 1 J kg-1  3,4
 Dose equivalente sievert

 Sv
  1 Sv = 1 J kg-1  5,6

  1. Il termine 'radionuclide' indica il nucleo di un atomo radioattivo. L'attività di un campione radioattivo è il numero di disintegrazioni che si verificano nell'unità di tempo. L'attività di 1 Bq corrisponde quindi a 1 disintegrazione radioattiva al secondo.
  2. Unità di misura non-SI dell'attività era il curie (simbolo: Ci), corrispondente all'attività di 1 grammo di Radio puro. La conversione curie-becquerel è: 1 Ci = 3.70x1010 Bq.
  3. La dose assorbita è l'energia che l'unità di massa di una sostanza assorbe dalla radiazione. L'unità di misura, il gray, corrisponde all'unità di energia (1 J) divisa per l'unità di massa (kg).
  4. Nel sistema c.g.s. (centimetro-grammo-secondo) unità di misura della dose arrorbita era il rad (acronimo di: radiation absorbed dose). La conversione rad-gray è: 1 rad = 0.01 Gy.
  5. La dose equivalente è la dose assorbita moltiplicata per l'efficacia biologica relativa (EBR) del particolare tipo di radiazione considerata [vedi Tabella qui sotto]. 1 Sv è la dose assorbita da una qualsiasi radiazione che ha la stessa efficacia biologica di 1 Gy di raggi X.
  6. Nel sistema c.g.s. (centimetro-grammo-secondo) la dose equivalente era misurata in REM (acronimo di: roentgen equivalent man), corrispondente alla dose misurata in rad moltiplicata per l'EBR.


Efficacia biologica relativa (EBR)

 Raggi X di energia 200 keV

 1
 Raggi gamma (fotoni di alta energia)

1
 Raggi beta (elettroni)

 1
 Protoni

10
 Particelle alfa (nuclei di He)

 10-20
 Neutroni lenti

2
 Neutroni veloci

10


Esposizione

L'esposizione misura la ionizzazione prodotta dai raggi X o gamma (radiazione elettromagnetica di alta energia) in aria in condizioni standard di temperature e pressione, in termini di carica elettrica generata per unità di massa.
Nel S.I. l'esposizione si misura in C/kg (coulomb al chilogrammo), senza alcun nome per l'unità di misura.
Un'unità non-SI spesso utilizzata è il roentgen: 1R corrisponde ad un'esposizione a raggi x o gamma che produce cariche positive e negative corrispondenti a 1 unità di carica elettrostatica per ogni cm3 di aria in condizioni standard di temperatura e pressione.
Conversione S.I.: 1 R = 2.58x10-4 C/kg.

Origine dei nomi

 becquerel  Unità SI dell'attività. Dal nome del fisico francese Henry Becquerel (1852-1908), che nel 1896 scoprì l'emissione spontanea di radiazioni da parte dell'uranio, aprendo la strada agli studi sulla radioattività naturale.
 curie  Unità non-SI dell'attività. Dai nomi dei coniugi Marie Sklodowska Curie (1867-1934) e Pierre Curie (1859-1906), scopritori degli elementi radioattivi radio e polonio.
 gray  Unità SI della dose assorbita. Dal nome del fisico inglese Louis Harold Gray (19055-1965), che si occupò principalmente degli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.
 sievert  Unità SI della dose equivalente. Dal nome del fisico svedese Rolf Sievert (1898-1966), pioniere nello studio degli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.
 roentgen
  Unità non-SI dell'esposizione. Dal nome del fisico tedesco W. Roentgen (1845-1923), che nel 1895 rivelò per la prima volta i raggi x.