110年:醫物幅安(2)

置放一有效體積為 3 mL 的游離腔,該游離腔量測一小時收集到的電荷為 4 nC ,當時空氣密度為 0.001293g/mL,不考慮游離腔內電荷再結合,則此游離腔放置地點在這一小時所得到的曝露量( R )約為多少?

A4
B0.004
C40
D4000

詳細解析

本題觀念:

曝露量(Exposure, XX)的定義為游離輻射(X 射線或加馬射線)在單位質量空氣中所產生的同號電荷總量,公式表示為 X=QmX = \frac{Q}{m}。其國際標準單位(SI unit)為庫侖/公斤(C/kg),而傳統單位為倫琴(Roentgen, R)。

倫琴的定義有兩種常見的換算方式,在解題時都非常實用:

  1. SI 單位換算1 R=2.58×104 C/kg1 \text{ R} = 2.58 \times 10^{-4} \text{ C/kg}
  2. CGS 單位定義:在標準溫壓(STP,空氣密度為 0.001293 g/cm30.001293 \text{ g/cm}^3)下,每 1 立方公分(1 cm3=1 mL1 \text{ cm}^3 = 1 \text{ mL})的空氣中,產生 1 靜電單位(esu)的同號電荷,即為 1 R。此外,電荷的轉換關係為 1 C3×109 esu1 \text{ C} \approx 3 \times 10^9 \text{ esu}

選項分析

本題可透過兩種計算方式求得曝露量:

方法一:使用傳統單位(CGS)與 esu 快速計算

  1. 將游離腔收集到的總電荷換算為靜電單位(esu): Q=4 nC=4×109 CQ = 4 \text{ nC} = 4 \times 10^{-9} \text{ C} $Q = 4 \times 10^{-9} \text{ C

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