115年:醫物幅安(2)

關於輻射劑量之物理量與單位,下列敘述何者正確?

A曝露是指任意物質中吸收的能量,其單位為戈雷
B吸收劑量就是克馬,單位都是戈雷
C吸收劑量為1 戈雷時,等價劑量有可能為10 西弗
D活度的舊單位為rem,SI 單位為戈雷

詳細解析

本題觀念:

輻射劑量學最容易混淆的地方,是不同物理量可能使用相近的單位,卻代表不同的物理過程。吸收劑量描述物質每公斤實際吸收多少能量,SI 單位是戈雷(gray,Gy);克馬描述間接游離輻射把能量轉給帶電粒子的初始動能,單位也可用 Gy,但不等於吸收劑量。等價劑量則在吸收劑量之外加入輻射加權因數,SI 單位是西弗(sievert,Sv)。曝露量與活度又是另外兩種量,分別和空氣游離電荷、放射性衰變速率有關。

選項分析

A.錯誤。 曝露量不是「任意物質吸收的能量」。傳統曝露量是 X 光或加馬射線在空氣中造成游離的量,可理解為每公斤空氣中產生的同號離子電荷,現在常以 C/kg 表示。任意物質每公斤吸收的能量,才是吸收劑量,單位為 Gy;選項把曝露量與吸收劑量混在一起。

B.錯誤。 克馬與吸收劑量的 SI 單位確實都可能是 Gy,但「單位相同」不代表「物理量相同」。克馬的重點在入射的間接游離輻射先把能量轉移給帶電粒子;吸收劑量的重點則是物質最後實際沉積並吸收的能量。兩者在帶電粒子平衡等特定條件下可能接近,仍不能直接畫上等號。

C.正確。 等價劑量 H 可寫成吸收劑量 D 乘以輻射加權因數 wᵣ。若吸收劑量為 1 Gy,而所考慮的輻射種類其 wᵣ 為 10,則 H = 1 Gy × 10 = 10 Sv。題目使用「有可能」,是在測試考生是否知道等價劑量會隨輻射種類的加權因數而改變,而非宣稱任何 1 Gy 都固定等於 10 Sv。

D.錯誤。 活度代表單位時間內發生的核衰變數,SI 單位是貝克(becquerel,Bq),傳統單位是居里(curie,Ci)。rem 是較早使用的等價劑量單位;Gy 用於吸收劑量或克馬。把 rem、Gy 說成活度的單位,會同時錯置物理量與單位。

答案解析

本題答案為 C。記憶時可用「吸收看 Gy、等價看 Sv、活度看 Bq、曝露看 C/kg」作第一層分類,再回頭確認定義。吸收劑量是能量除以物質的每公斤量;等價劑量在此基礎上乘輻射加權因數,所以 1 Gy 在加權因數為 10 的情況下可以對應 10 Sv。克馬雖然也可用 Gy,描述的是能量轉移的早期階段;曝露量只針對空氣游離的傳統物理定義,不能以單位相同作為判斷理由。

核心知識點

  • 吸收劑量 D:物質每公斤吸收的能量,單位 Gy。
  • 克馬 K:間接游離輻射轉給帶電粒子的初始動能,單位可為 Gy;它和吸收劑量的定義階段不同。
  • 等價劑量 H:吸收劑量乘輻射加權因數,單位 Sv;不同輻射種類的加權因數不同。
  • 活度 A:單位時間的核衰變數,SI 單位 Bq,傳統單位 Ci。
  • 曝露量 X:X 光或加馬射線在空氣中產生的游離電荷/每公斤空氣,SI 單位 C/kg,傳統單位 R。
  • rem 是等價劑量的傳統單位,不是活度,也不是吸收劑量。

參考資料

  1. Radiation Quantities and Units
  2. Radiation Quantities and Units, Definitions, Acronyms
  3. Ionizing Radiation, Part 1