Che cosa rappresentano esattamente le varie unità di misura della radioattività: Sievert, Roentgen, Rem, Rad, Bequerel, Curie, ecc.?

La radioattività è una proprietà
dei nuclei atomici instabili e consiste nella disintegrazione del nucleo
emettendo radiazioni.

Lo strumento più
popolare per la misura della radio-attività è il contatore
Geiger.

L’attività di una
sorgente radioattiva si esprime infatti, nel Sistema Internazionale,
in becquerel (Bq), unità di misura definita come numero di decadimenti
per secondo, quindi omogenea alla frequenza, che di esprime in Hz.

Una seconda unità
di misura di attività che è stata molto usata ma ora dichiarata
fuori norma

[1]

, è il curie (Ci): il fattore di conversione
tra le due unità è 1 Ci = 3.7´1010 Bq.

Il contatore Geiger misura
il numero di eventi ionizzanti entro il volume di una camera (sensore)
di cui lo strumento è dotato..

Bisogna infatti distinguere
tra la frazione di attività rivelata dal sensore e l’attività
totale emessa dalla sorgente: ad esempio, per una sorgente di piccole
dimensioni (puntiforme), il sensore intercetta solo una piccola frazione
delle particelle emesse, pari al rapporto W/4p, ove W
è l’angolo solido sotteso alla sorgente dal sensore (tale rapporto
è anche detto fattore geometrico di efficenza EG, o accettanza ). In altri termini si può
dire che il contatore Geiger misura l’intensità del flusso di
radiazione prodotto dalla sorgente.

Si deve tenere presente
inoltre che non tutte le particelle emesse entro l’angolo W producono ionizzazione: alcune non raggiungono il sensore perchè
fermate dall’aria o dalle pareti del tubo di Geiger, altre attraversano
il sensore senza interagire con il gas. Più precisamente si deve
dire allora che la misura fornita da un particolare sensore è
proporzionale all’intensità del flusso di radiazione, e la costante
di proporzionalità è detta efficenza intrinseca EI di quel sensore.

La sensibilità di
un contatore Geiger-Müller è quindi determinata dal prodotto
EG´EI:
il primo fattore è proporzionale al volume del sensore, mentre
il secondo dipende essenzialmente dalla trasparenza delle pareti del
sensore (tubi a pareti spesse non “sentono” le particelle
alfa o le beta di bassa energia).

E’ importante notare che
un contatore Geiger non può misurare l’energia delle particelle
nè la quantità di carica da esse prodotta: per questo
motivo la sua scala non dovrebbe essere graduata in gray/ora (Gy/h),
che è una unità di intensità di dose assorbita

[2]

, nè tantomeno in röntgen/ora

[3]

(R/h), che è una unità di intensità
di dose di esposizione, o in sievert/ora (Sv/h), che è una unità
di intensità di dose di esposizione equivalente assorbita

[4]

.

Gli strumenti commerciali tuttavia riportano molto
spesso scale graduate in mR/h o mGy/h, facendo un improprio riferimento
ad una convenzionale equivalenza tra il flusso di eventi ionizzanti
prodotti da particelle di qualsiasi energia e natura e l’energia depositata
in aria da un pari flusso di un particolare tipo di particelle di data
energia.

Unità di Misura della Radiazione


Vi sono molte unità di misura perché
dipende da cosa noi vogliamo misurare:

Unità di misura di disintegrazioni nucleari

Il Curie (CI) è l’unità
standard più vecchia, e corrisponde a 3700 * 1010 disintegrazioni
nucleari per secondo.


L’unità SI (Sistema internazionale di
misura) è il Becquerel (Bq) ,corrisponde ad 1 disintegrazione
per secondo.

Unità di misura che indica la quantità
di radiazione (X o gamma) necessaria a produrre un effetto nella materia

Roentgen (R) è definito come
la quantità di radiazione X o gamma che produce in un campione di
aria di 1mL è 0°C e 1 atm, una quantità di ioni corrispondente
ad una carica elettrica di 1 ues. Poiché la carica elettrica è
4,8 * 10-10ues, 1 R corrisponde a 2.1 * 109
ioni con singola carica.


Es: Un orologio luminoso produce circa 5 milliroentgen
(mR) per anno.


Es: Una radiografia produce circa 500 mR.

Il Roentgen è riferito solo a radiazioni
X e gamma.

Unità di misura che indica la quantità
di una qualsiasi radiazione necessaria a produrre un effetto nella materia

Il rad che rappresenta la quantità
di radiazione che deposita 100 erg di energia in un grammo di materia.


Mentre in SI (Sistema internazionale di misura)
si usa il Gray (Gr) che corrisponde a una dose di 1 J kg-1

Unità di misura che indica la quantità
di radiazione necessaria a produrre un effetto biologicamente dannoso

Non tutte le radiazioni producono lo stesso danno
biologico . Per tenere conto di queste differenze l’unità usata
nel campo della protezione della radiazione è il roentgen
equivalente uomo (rem)
. Il dosaggio di un rem è equivalente
a quello di un rad modificato per un fattore di qualità (FQ),
che varia da 1 per i raggi X e gamma a 20 per gli ioni pesanti.


Nell’unità SI la dose di radiazione è
il Sievert che è la dose in Gray moltiplicata per
un fattore di qualità.

Unità di misura che indica la quantità
di radiazione necessaria per uccidere il 50 % della popolazione

La dose letale 50 %, LD50
, è la misura della dose necessaria per uccidere il 50 % della popolazione.Per
le radiazioni che investono il corpo umano il valore dell’ LD50
varia da 250 rem a 450 rem. Per dosi di circa 50 rem la probabilità
di morte istantanea è molto bassa, tuttavia si possono avere conseguenze
nel tempo (leucemie, cancro, ecc..).

Alla domanda: tutte le radiazioni radiattive fanno male
o vi è un valore soglia al di sotto del quale non vi è pericolo
?

La questione non è ancora definitivamente
risolta, ci sembra però lecito pensare all’esistenza di questo
valore soglia di non dannosità, considerando la radioattività
un fattore indispensabile nella natura non che un elemento sempre presente.
Il valore di fondo della radioattività naturale a livello del mare
è di circa 0.1 rem per anno.




[1]

A partire dal 31.12.1985, in base alla normativa
stabilita dalla Comunità Europea su indicazione del Bureau Internazionale
di Pesi e Misure (IBPM).



[2]

1 gray (Gy) = 1 joule di energia assorbita da 1 kg
di materiale esposto(1Gy=100 rad).



[3]

1 röntgen
(R) = quantità di radiazione che produce una unità
di carica elettrica e.s.u. di ionizzazione in 1 cm3di
aria secca alla pressione e temperatura standard (P=100kPa e T=273 K).
Unità di misura di esposizione fuori norma dal 31/12/1985 e sostituita
nel Sistema Internazionale dal coulomb/ chilogrammo (C/kg); il fattore
di conversione vale : 1 C/kg = 3876 R.



[4]

1 sievert (Sv) è la dose assorbita che ha
la stessa efficacia biologica di quella prodotta da una quantità
di raggi X che depositano 1J in 1 kg di sostanza irradiata. (1 Sv =
100 rem, ove rem sta per röntgen equivalent man).