رمادي (وحدة)

الجراي (رمزه: Gy ) هو وحدة جرعة الإشعاع المؤين في النظام الدولي للوحدات ( SI)، ويُعرف بأنه امتصاص جول واحد من طاقة الإشعاع لكل كيلوغرام من المادة . ^{[ 1 ]}

تُستخدم وحدة قياس الإشعاع لقياس كمية الجرعة الممتصة ، والتي تقيس الطاقة المترسبة من الإشعاع المؤين في وحدة كتلة من المادة الماصة. وتُستخدم هذه الوحدة لقياس الجرعة المُعطاة في العلاج الإشعاعي ، وتعقيم الأغذية بالإشعاع، والتعقيم الإشعاعي . كما أنها مهمة في التنبؤ بالآثار الصحية الحادة المحتملة، مثل متلازمة الإشعاع الحادة ، وتُستخدم لحساب الجرعة المكافئة باستخدام السيفرت ، وهو مقياس للتأثير الصحي العشوائي على جسم الإنسان.

يُستخدم الغراي أيضًا في قياس الإشعاع كوحدة لكمية الإشعاع الكيرما ؛ والتي تُعرَّف بأنها مجموع الطاقات الحركية الأولية لجميع الجسيمات المشحونة المنبعثة من إشعاع مؤين غير مشحون ^{[ a ]} في عينة من المادة لكل وحدة كتلة. سُميت هذه الوحدة نسبةً إلى الفيزيائي البريطاني لويس هارولد غراي ، الرائد في قياس إشعاع الأشعة السينية والراديوم وتأثيراتهما على الأنسجة الحية. ^{[ 2 ]}

تم اعتماد وحدة غراي كجزء من النظام الدولي للوحدات في عام 1975. ووحدة cgs المقابلة لوحدة غراي هي الراد (المكافئ لـ 0.01  غراي)، والتي لا تزال شائعة إلى حد كبير في الولايات المتحدة، على الرغم من أنها "غير مستحبة بشدة" في دليل الأسلوب الخاص بالمعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا . ^{[ 3 ]}

للرمادي عدد من مجالات التطبيق في قياس الجرعة:

الحماية من الإشعاع

تلعب الجرعة الممتصة دورًا هامًا في الحماية من الإشعاع ، إذ تُعدّ نقطة البداية لحساب المخاطر الصحية العشوائية للمستويات المنخفضة من الإشعاع، والتي تُعرَّف باحتمالية الإصابة بالسرطان والضرر الجيني. ^{[ 8 ]} يقيس مقياس غراي إجمالي الطاقة الممتصة من الإشعاع، لكن احتمالية الضرر العشوائي تعتمد أيضًا على نوع الإشعاع وطاقته وأنواع الأنسجة المتضررة. ترتبط هذه الاحتمالية بالجرعة المكافئة بوحدة سيفرت (Sv)، والتي لها نفس أبعاد مقياس غراي. وترتبط بها من خلال عوامل ترجيح موضحة في المقالات المتعلقة بالجرعة المكافئة والجرعة الفعالة .

تنص اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس على ما يلي: "لتجنب أي خطر للخلط بين الجرعة الممتصة D ومكافئ الجرعة H ، يجب استخدام الأسماء الخاصة للوحدات المعنية، أي يجب استخدام اسم غراي بدلاً من جول لكل كيلوغرام لوحدة الجرعة الممتصة D واسم سيفرت بدلاً من جول لكل كيلوغرام لوحدة مكافئ الجرعة H. " ^{[ 10 ]}

${\displaystyle 1\ \mathrm {Gy} =1\ {\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {kg} }}=1\ {\frac {\mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{2}}}}$

توضح المخططات المرفقة كيفية الحصول على الجرعة الممتصة (بالغراي) أولاً باستخدام تقنيات حسابية، ومن هذه القيمة تُشتق الجرعات المكافئة. بالنسبة للأشعة السينية وأشعة غاما، تكون قيمة الغراي متطابقة عددياً عند التعبير عنها بوحدة سيفرت، ولكن بالنسبة لجسيمات ألفا، فإن الغراي الواحد يعادل 20 سيفرت، ويتم تطبيق عامل ترجيح إشعاعي وفقاً لذلك.

اكتشف فيلهلم رونتجن الأشعة السينية في 8 نوفمبر 1895، وانتشر استخدامها بسرعة كبيرة في التشخيص الطبي، وخاصة العظام المكسورة والأجسام الغريبة المزروعة حيث كانت بمثابة تحسين ثوري على التقنيات السابقة.

نظراً للاستخدام الواسع للأشعة السينية وتزايد الوعي بمخاطر الإشعاع المؤين، أصبحت معايير قياس شدة الإشعاع ضرورية، فطورت دولٌ عديدة معاييرها الخاصة، ولكن باستخدام تعريفات وأساليب مختلفة. وفي نهاية المطاف، ولتعزيز التوحيد القياسي الدولي، اقترح المؤتمر الدولي الأول للأشعة (ICR) في لندن عام 1925 إنشاء هيئة مستقلة للنظر في وحدات القياس. سُميت هذه الهيئة باللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع ( ICRU)، ^{[ ب ]} ونشأت في المؤتمر الدولي الثاني للأشعة في ستوكهولم عام 1928، برئاسة مان سيغبان . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ ج ]}

كانت إحدى أقدم تقنيات قياس شدة الأشعة السينية قياس تأثيرها المؤين في الهواء باستخدام غرفة تأين مملوءة بالهواء . في الاجتماع الأول للجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU)، اقتُرح تعريف وحدة جرعة الأشعة السينية بأنها كمية الأشعة السينية التي تُنتج شحنة مقدارها وحدة كهروسكونية واحدة (esu) في سنتيمتر مكعب واحد من الهواء الجاف عند درجة حرارة صفر مئوية وضغط جوي قياسي واحد . سُميت وحدة التعرض الإشعاعي هذه بالرونتجن تكريمًا لذكرى فيلهلم رونتجن، الذي توفي قبل خمس سنوات. في اجتماع اللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع عام 1937، وُسّع هذا التعريف ليشمل أشعة جاما . ^{[ 14 ]} على الرغم من أن هذا النهج كان خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال التقييس، إلا أنه كان يعاني من عيب يتمثل في أنه لم يكن مقياسًا مباشرًا لامتصاص الإشعاع، وبالتالي تأثير التأين، في أنواع مختلفة من المواد، بما في ذلك الأنسجة البشرية، وكان قياسًا لتأثير الأشعة السينية في ظرف محدد فقط؛ وهو تأثير التأين في الهواء الجاف. ^{[ 15 ]} 

في عام 1940، نشر لويس هارولد غراي، الذي كان يدرس تأثير تلف النيوترونات على الأنسجة البشرية، بالتعاون مع ويليام فالنتاين ماينورد وعالم الأحياء الإشعاعية جون ريد، بحثًا اقترحوا فيه وحدة قياس جديدة، أُطلق عليها اسم غرام رونتجن (رمزها: gr)، وعُرّفت بأنها "كمية إشعاع النيوترونات التي تُنتج زيادة في الطاقة في وحدة حجم من الأنسجة تُعادل الزيادة في الطاقة المُنتجة في وحدة حجم من الماء بواسطة رونتجن واحد من الإشعاع". ^{[ 16 ]} وُجد أن هذه الوحدة تُعادل 88  إرج في الهواء، وجعلت الجرعة الممتصة، كما عُرفت لاحقًا، تعتمد على تفاعل الإشعاع مع المادة المُشععة، وليس مجرد تعبير عن التعرض للإشعاع أو شدته، كما يُمثله الرونتجن. في عام 1953، أوصت اللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU) باستخدام الراد ( rad) ، الذي يُعادل 100  إرج/غرام، كوحدة قياس جديدة للإشعاع الممتص. وتم التعبير عن الراد بوحدات نظام السنتيغرام-غرام-ثانية (cgs) . ^{[ 14 ]}

في أواخر خمسينيات القرن العشرين، دعت اللجنة العامة للفيزياء والكيمياء الفيزيائية (CGPM) اللجنة الدولية لوحدات القياس الإشعاعي (ICRU) للانضمام إلى هيئات علمية أخرى للعمل على تطوير النظام الدولي للوحدات (SI). ^{[ 17 ]} قررت لجنة التنسيق المركزية (CCU) تعريف وحدة الإشعاع الممتص في النظام الدولي للوحدات بأنها الطاقة التي تترسبها الجسيمات المشحونة المعاد امتصاصها لكل وحدة كتلة من المادة الماصة، وهو التعريف الذي كان يُستخدم سابقًا للراد، ولكن في وحدات النظام الدولي للوحدات (MKS)، ستكون مكافئة للجول لكل كيلوغرام. وقد تم تأكيد ذلك في عام 1975 من قبل اللجنة العامة الخامسة عشرة للفيزياء والكيمياء الفيزيائية، وسُميت الوحدة "الغراي" تكريمًا للويس هارولد غراي، الذي توفي عام 1965. وبذلك  ، كان الغراي يساوي 100 راد. والجدير بالذكر أن السنتيغراي (المكافئ عدديًا للراد) لا يزال يُستخدم على نطاق واسع لوصف الجرعات الممتصة المطلقة في العلاج الإشعاعي.

كان اعتماد وحدة "الغراي" من قبل المؤتمر العام الخامس عشر للأوزان والمقاييس كوحدة قياس لامتصاص الإشعاع المؤين ، وامتصاص الطاقة النوعية ، و "الكيرما" في عام 1975 ^{[ 18 ]} تتويجًا لأكثر من نصف قرن من العمل، سواء في فهم طبيعة الإشعاع المؤين أو في إنشاء كميات ووحدات إشعاع متماسكة.

يوضح الجدول التالي كميات الإشعاع بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI) ووحدات أخرى غير تابعة للنظام الدولي للوحدات.

• حاصل ضرب الجرعة في المساحة - الكمية المستخدمة لتقييم مخاطر الأشعة السينية (Gy·cm ² ) 
• النظام الدولي للوحدات – الشكل الحديث للنظام المتري (وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية) 
• رتب المقدار (الإشعاع) – مقارنة لمجموعة واسعة من جرعات الإشعاع 
• رتبة المقدار (الوحدة) - مقياس الأعداد بنسبة ثابتة 
• الراد (وحدة الإشعاع) - وحدة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات لقياس الجرعة الممتصة من الإشعاع المؤين 
• رونتجن (وحدة) - قياس التعرض للإشعاع 
  • وحدة الإشعاع المكافئة لـ Roentgen 
• سيفرت ، وحدة مشتقة من النظام الدولي للوحدات لقياس جرعة الإشعاع المكافئة
  • وحدة مشتقة من النظام الدولي للوحدات - وحدة قياس مشتقة من القيمة المترية الأساسية 

• بويد، ماجستير (1-5 مارس 2009). عالم قياس جرعات الإشعاع المُربك - 9444 (ملف PDF) . مؤتمر WM2009 (ندوة إدارة النفايات). فينيكس، أريزونا. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 21 ديسمبر 2016. تاريخ الاسترجاع: 7 يوليو 2014 .عرض للاختلافات الزمنية بين أنظمة قياس الجرعات في الولايات المتحدة الأمريكية واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع.