Mjerna jedinica sivert

Neke su mjerne jedinice od XIX. stoljeća nazivane po zaslužnim znanstvenicima. Danas je u Međunarodnom sustavu jedinica (SI) takvih 19 jedinica, a još je jedna iznimno dopuštena. Takvi nazivi mjernih jedinica starih sustava ili izvan sustava (angstrem, gaus, kiri, meksvel, rendgen i dr.) otišli su u povijest. Opisat će se kako je 20 danas zakonitih jedinica nazvano po znanstvenicima i kako su normirane.

U ovom se nizu1 opisuje i kako se kroz gotovo dva stoljeća mijenjalo oslanjanje jedinica od tvarnih pramjera, do suvremenog oslanjanja na prirodne stalnice ili konstante2. Jedinice su u nizu navedene uglavnom po vremenu usvajanja.

Sivert (engl. sievert; znak Sv) je izvedena SI jedinica doznog ekvivalenta i ekvivalentne doze ionizirajućega zračenja, izvedena je jedinica Međunarodnog sustava jedinica (SI). Nazvan je po Rolfu Maximillianu Sievertu.

Podrijetlo naziva mjerne jedinice sivert

Rolf Maximillian Sievert (1896.–1966.) je bio švedski medicinski fizičar, jedan od prvaka proučavanja biološkoga učinka ionizirajućeg zračenja i primjene zaštite od ionizirajućega zračenja. Potječe iz vrlo imućne obitelji, pa si je mogao priuštiti široko studiranje medicine, elektrotehnike, matematike, astronomije i fizike. Diplomirao je s temom mjerenja ionizirajućeg zračenja preparata radija, što je odredilo i njegov daljnji znanstveni rad. Surađujući s liječnicima na terapijskoj primjeni ionizirajućeg zračenja razvio je niz mjernih instrumenata i postupaka mjerenja doza zračenja. Donirao je velika sredstva za uspostavljanje mjernih laboratorija. Doktorirao je 1932. godine na temi mjerenja ionizirajućeg zračenja. Bio je vrlo utjecajan u međunarodnim tijelima za zaštitu od ionizirajućeg zračenja te glavni predlagač mjerne jedinice rendgen. Bio je predsjed-

1 Osnova ovoga niza, uz ostale izvore, je i niz napisa o povijesti, nazivima i definicijama mjernih jedinica, objavljenih u autorovu Leksikonu mjernih jedinica te u časopisima Svijet po mjeri i Radio HRS nik Znanstvenog odbora Ujedinjenih naroda za učinke atomskoga zračenja (UNSCEAR, prema engl. United Nations Scientific Committeeon the Effects of Atomic Radiation) u razdoblju 1958.–1960. godine. Za života je primio mnoga priznanja za svoj rad na mjerenju zračenja i zaštiti od zračenja.

2 Vidi o tome npr.: Z. J., Nove definicije osnovnih jedinica SI-a. ABC tehnike, br. 622, veljača 2019., str. 15-16 i 21.

S pravom ga se naziva “ocem zaštite od zračenja”. Po njemu je nazvana mjerna jedinca ekvivalentne doze ionizirajućega zračenja.

Korigirane doze ionizirajućega zračenja

Učinak zračenja ne ovisi samo o predanoj energiji, nego o vrsti i energiji zračenja, o tijelu koje je ozračeno, o načinu i ritmu ozračivanja (jednokratno ili višekratno, stalno ili promjenljivo), o tome je li ozračeno tijelo u praznini, ili je okruženo istovrsnom ili različitom tvari, je li ozračeno samo promatrano tijelo (ili dio tijela) ili i okolina tijela, nalazi li se izvor zračenja izvan tijela ili u tijelu, je li radioaktivna tvar u tijelu samo na nekom mjestu ili je raspršena po cijelom tijelu itd. Ovisno o svemu tome, osim primarnoga zračenja (osnovnoga snopa zračenja) tijelo može biti ozračivano i raspršenim ili sekundarnim zračenjem, koje može izvirati iz promatranoga tijela ili ga može ozračivati iz neposredne okoline.

Jednako je tako i za biološki učinak ionizirajućega zračenja na živim organizmima, organima ili tkivima. Jednaka apsorbirana doza različitih vrsta zračenja i energijskih područja zračenja prouzrokuje u istim tkivima različite učinke. Za procjenu učinka zračenja s obzirom na sveukupne okolnosti izmjerena se apsorbirana doza korigira tzv. faktorima modifikacije. Tek je tako korigirana doza pravi pokazatelj učinka određenoga zračenja na određenu tvar.

Valja uočiti kako se tijekom desetljeća u području zaštite živih bića od ionizirajućega zračenja upotrebljavalo nekoliko faktora modifikacije.

Prvotno se upotrebljavao faktor relativnog biološkog učinka, tzv. RBE-faktor (prema engl. relative biological effectiveness), pomoću kojega je biološki učinak zračenja različitih vrsta i energija zračenja uspoređivan s učinkom usporedbenoga ili referentnoga zračenja. Za usporedbeno zračenje je odabrano rendgensko zračenje nastalo uz napon od 200 kV, za koje su zbog dugogodišnje primjene u medicini ti učinci bili najbolje poznati. RBE-faktor ovisan je, osim o vrsti zračenja, i o načinu ozračivanja te o vrijednosti apsorbirane doze.

Potom je Međunarodna komisija za jedinice i mjerenje zračenja (ICRU) predložila da se apsorbirana doza korigira faktorom modifikacije N (eng. modifying factor) i faktorom kvalitete Q (engl. quality factor) pojedine vrste zračenja, a tako korigirana doza nazove doznim ekvivalentom

Dozni ekvivalent H (engl. dose equivalent) umnožak je faktora kvalitete Q zračenja kojim ozračeno neko tkivo i apsorbirane doze D,

H = Q ∙ D

Faktor modifikacije za biološki je učinak zračenja iz vanjskih izvora procijenjen na vrijednost N = 1 (pa ga se većinom izostavlja), a faktor je kvalitete za rendgensko zračenje, gama-zračenje i elektronsko zračenje Q = 1, za neutronsko, protonsko i slična zračenja Q = 10, a za alfa-zračenje i teškoionska zračenja Q = 20.

Stara mjerna jedinica doznog ekvivalenta

Stara je jedinica doznoga ekvivalenta bila rem, definirana 1971. godine:

Rem (prema engl. roentgen equivalent man: rendgen koji odgovara čovjeku) je stara jedinica doznog ekvivalenta ili ekvivalentne doze ionizirajućega zračenja, poseban je naziv za 100 erga po gramu, dakle rem = 100 erg/g = 0,01 J/ kg = 0,01 Sv.

SI jedinica sivert

Ubrzo je 16. CGPM (1979.) zaključio da: “uzimajući u obzir

− napor učinjen da se u području ionizirajućih zračenja uvedu SI jedinice

Osobni termoluminiscentni dozimetar koji se nosi kao narukvica ili kao prsten

− opasnost za ljude od nisko procijenjene doze zračenja, opasnost koja bi mogla nastati iz brkanja apsorbirane doze i doznog ekvivalenta

− da je umnožavanje posebnih naziva opasnost za Međunarodni sustav jedinica pa se mora na sve moguće načine izbjegavati te da se to pravilo može kršiti kad je u pitanju zaštita ljudskog zdravlja, prihvaća posebni naziv sivert (znak Sv) za SI jedinicu doznog ekvivalenta u području zaštite od zračenja. Sivert je jednak džulu po kilogramu.” Definicija glasi:

Sivert (znak Sv) je izvedena SI jedinica doznog ekvivalenta i ekvivalentne doze ionizirajućega zračenja, poseban je naziv za džul po kilogramu, tj. Sv = J/kg, definiran ekvivalentnom dozom od apsorbirane doze jedan grej uz težinski faktor jedan. Nazvan je po R. Sievertu.

Međunarodna komisija za radiološku zaštitu (ICRP) je 1999. godine preporučila da se biološki učinak procjenjuje težinskim faktorom zračenja, a da se tako dobivena mjerna veličina nazove ekvivalentnom dozom

Težinski faktor zračenja (negdje težinski koeficijent) WR (engl. radiation weighting factor) ukupni je faktor modifikacije, nastao množenjem faktora kvalitete Q zračenja za biološki učinak i faktora modifikacije N, kojim se opisuje učinak zračenja na živo tkivo.

Ekvivalentna doza HT,R (engl. equivalent dose) za biološki učinak zračenja R u tkivu T, umnožak je težinskog faktora zračenja i apsorbirane doze

HT,R = WR ∙ DT,R.

Jedinica ekvivalentne doze je također sivert (Sv = J/kg).

Efektivna doza E (engl. effective dose) zbroj je umnožaka ekvivalentnih doza HT u pojedinim tkivima, pomnožen s korigirajućim, tzv. težinskim faktorom ozračivanja W tkiva T

Rabe se i brzine doza s pripadnim mjernim jedinicama grej u sekundi (Gy/s) i sivert u sekundi (Sv/s), odnosno uz druge jedinice vremena grej u satu (Gy/h) i sivert u satu (Sv/h) i dr.

Valja uočiti nekoliko činjenica, nastalih vremenom i postupnim razvojem našega znanja o biološkim učincima i zaštiti od ionizirajućeg zračenja.

Zbog opasnosti za zdravlje ljudi, koja bi zbog uporabe iste mjerne jedinice mogla nastati zamjenom apsorbirane doze i doznog ekvivalenta, odnosno ekvivalentne doze, određeni su različiti nazivi i znakovi mjernih jedinica grej (Gy) i sivert (Sv), iako su to samo posebni nazivi za džul po kilogramu. Tako se već iz mjernih jedinica vidi je li riječ o apsorbiranoj dozi ili već korigiranom doznom ekvivalentu, odnosno ekvivalentnoj dozi.

Tri faktora korigiranja apsorbirane doze: RBE-faktor, faktor kvalitete Q i težinski faktor WR, nastali su u različito vrijeme i različito su definirani, ali su za vanjske izvore zračenja gotovo jednakih vrijednosti, pa se u primjeni često miješaju.

Dozimetrijske veličine dozni ekvivalent i ekvivalentna doza te efektivni dozni ekvivalent i efektivna doza nastali su također u različito vrijeme i različito su definirani, ali se zbog nespretne sličnosti naziva često miješaju.

Stoga, osobito u medicinskoj dozimetriji ionizirajućega zračenja, valja biti vrlo oprezan u primjeni tih različitih mjernih veličina i njihovih jedinica.

Mjerna jedinica dalton

Dalton (engl. dalton; znak Da), stariji naziv ujednačena atomska jedinica mase (engl. unified atomic mass unit; znak u) je iznimno dopuštena jedinica mase izvan Međunarodnog sustava jedinica (SI) za upotrebu samo u fizici i kemiji. Nazvan je po Johnu Daltonu.

Kolektivna efektivna doza S ukupna je doza koju primi skupina ljudi u ozračenom pučanstvu, a definirana je zbrojem umnoška srednjih efektivnih doza Ei u i-toj skupini i broja Ni osoba u toj skupini Uobičajena je jedinica kolektivne doze čovjek-sivert (čovjek-Sv; engl. man-Sv).

Podrijetlo naziva mjerne jedinice

dalton

John Dalton (1766.–1844.), engleski kemičar i fizičar, početkom XIX. stoljeća postavio je teoriju atoma kao osnovnih gradbenih sastavnica tvari. Smatrao je da je svaki kemijski element izgrađen od jednakih atoma, a da su atomi elemenata različiti. Uveo je ujednačene simbole kemijskih elemenata, pojam atomske težine (danas bi rekli atomske mase). Prvi je usustavio njihove relativne atomske mase, polazeći od vodika kao najlakšeg elementa, pridajući mu relativnu atomsku masu jedan.

Glavno djelo mu je A New System of Chemical Philosophy (Novi sustav kemijske filozofije), izdan u Manchesteru i Londonu 1808./1810. godine, u kojoj je izložio svoju teoriju atomske građe tvari.

Iako je njegova zamisao o nedjeljivosti atoma kao osnovne elementarne čestice poslije opovrgnuta, njegovi počeci atomske teorije kao i njegova istraživanja imali su velik utjecaj na razvoj kemije i fizike.

Po njemu se naziva Daltonov zakon o parcijalnim tlakovima u smjesi plinova, krater na Mjesecu i jedan asteroid te mjerna jedinica atomske mase. Kako je sam imao poteškoća s prepoznavanjem boja, proučavao je tu fiziološku pojavu, pa se poremećaj osjetljivosti na boje naziva daltonizmom.

Povijest mjernih jedinica atomske mase

Atomska masa pojedinih elemenata prvotno se izražavala atomskom masom vodika, kao elementa najmanje mase. Potom je definirana prema dvanaestini mase atoma nuklida 12C, dakle u = m(12C)/12 = 1,660 538 86 × 10–27 kg. Ta se dvanaestina naziva ujednačena atomska masena stalnica (u = mu).

Mjerna jedinica dalton nenormirano se rabila u još dva značenja: kao jedinica množinske mase i kao jedinica relativne mase jedinke sustava, ali te jedinice nisu bile međunarodno prihvaćene.

Suvremeni dalton

Naziv dalton (znak Da) 1993. godine predložila je Međunarodna unija za čistu i primijenjenu kemiju (IUPAC), 2003. godine ga je preporučio Savjetodavni odbor za jedinice Međunarodnog odbora za utege i mjere (CIPM), a 2005. godine se tome priključila Međunarodna unija za čistu i primijenjenu fiziku (IUPAP).

Glavno obrazloženje bilo je što je naziv dalton kraći i pogodan za tvorbu decimalnih višekratnika i nižekratnika te decimalnih predmetaka, za razliku od višerječnoga naziva → ujednačene atomske jedinice mase.

Međunarodni ured za utege i mjere (BIPM) u svojem je 9. izdanju brošure Le Système international d’unitès (SI) (2019.) među iznimno dopuštene jedinice uvrstio dalton, ostavljajući ujednačenu atomsku jedinicu mase samo kao drugi naziv.

Danas definicija glasi:

Dalton (znak Da), iznimno je dopuštena jedinica mase izvan Međunarodnog sustava jedinica (SI), predviđen za uporabu samo u fizici i kemiji. Definiran je dvanaestinom mase m atoma nuklida 12C, dakle Da = m(12C)/12 = 1,660 538 86 × 10–27 kg.

Za sada je ujednačena atomska jedinica mase (u) drugi, zamjenski naziv za dalton, koji će se kao i ujednačena atomska masena stalnica (mu) postupno napuštati.

Nastavak s 15. stranice ulice koje se spajaju na križanju pod pravim kutom. Ukupnim zbrojem perioda uključivanja pojedinih lampica možemo izračunati ukupan period koliko je vremena svaka LED-lampica uključena ili isključena.

Tablica stanja prikazuje period uključivanja LED-lampica na semaforima.

_2

Glavni program neprekidno upravlja, provjerava i usklađuje rad oba semafora. Izrađen je od pet potprograma koji se kontinuirano izvršavaju u zadanim vremenskim intervalima.

Slika 24. FT2_Semafor_PP1

Slika 25. FT3_Semafor_PP2

Slika 26. FT4_Timer

Potprogrami upravljaju radom LED-lampica oba semafora za vozače u različitim vremenskim intervalima. Vremenski period definiran je pomoću pet potprograma timer1, timer4, timer5, timer9, timer10

Potprogrami timer1, 4, 5, 9, 10 upravljaju pomoću vremenskih varijabli mjereći precizno vrijeme u milisekundama (1 s = 1000 ms) i kontinuirano provjerava stanje na tipkalima. Istovremeno provjeravaju i očitavaju stanje tipkala_1 (I1) ili tipkala_2 (I2). Pritiskom tipkala_1 (I1 = 1) ili tipkala_2 (I2 = 1) program automatski uključuje prijepodnevni ili poslijepodnevni ciklus i upravlja sinkronizirano radom oba semafora.

Potprogram provjera uključuje sve izlaze sučelja i LED-lampice (O1–O6) svijetle jednu sekundu, te se nakon jedne sekunde isključe.

Potprogram kvar uključuje izlaze sučelja i žute LED-lampice (O2, O5) svijetle jednu sekundu, te se nakon jedne sekunde isključe. Proces se neprekidno ponavlja dok ne pritisnemo jedno od tipkala.

Potprogram off isključuje sve izlaze i LED-lampice ne svijetle.

Potprogram semafor_1 uključuje i isključuje izlaze sučelja prema zadanom prijepodnevnom ciklusu dok ne pritisnemo jedno od tipkala.

Potprogram semafor_2 uključuje i isključuje izlaze sučelja prema zadanom prijepodnevnom ciklusu dok ne pritisnemo jedno od tipkala.

Pritiskom na bilo koje tipkalo izvršava se potprogram off i LED-lampice se isključe. Potprogram kvar uključuje žute LED-lampice (O2, O5) koje svijetle jednu sekundu, te se nakon jedne sekunde isključe. Proces se neprekidno ponavlja dok ne pritisnemo jedno od tipkala.

Izazov_1: Izradi algoritam i dijagram tijeka (program) koji kontrolira i autonomno upravlja radom dva semafora na križanju dvaju jednosmjernih ulica pomoću tipkala i fototranzistora. Tipkalima upravljamo radom semafora po danu, a fototranzistorom kada padne noć. Pokretanjem programa svi se izlazi uključe i svijetle jednu sekundu, te se isključe.

Nakon jedne sekunde žuta svjetla na oba semafora neprekidno se uključuju i isključuju u periodu od jedne sekunde i signaliziraju kvar na semaforima. Proces se ponavlja sve dok ne pritisnemo jedno od tipkala. Pritiskom tipkala_1 semafori započinju raditi u prijepodnevnom ciklusu uz potpunu automatsku regulaciju prometa. Na semaforu_1 period uključivanja crvenog svjetla iznosi sedam sekundi, a zelenog svjetla osam sekundi. Semafor_2 je usklađen s radom semafora_1. Isključivanjem tipkala_1 semafori se vraćaju u ciklus (semafor u kvaru). Žuta svjetla uključuju se i isključuju u periodu od jedne sekunde.

Pritiskom tipkala_2 semafori počinju raditi u poslijepodnevnom ciklusu automatske regulacije prometa. Na semaforu_1 perioda uključivanja crvenog svjetla iznosi osam sekundi, a zelenog svjetla sedam sekundi. Semafor_2 usklađen je s radom semafora_1. Isključivanjem tipkala_2 semafori se vraćaju u ciklus (semafor u kvaru). Žuta svjetla uključuju se i isključuju u periodu od jedne sekunde.

Fototranzistor neprekidno provjerava količinu svjetlosti i ako je noć semafori mijenjaju ciklus uključivanja i isključivanja LED-lampica. Na semaforu_1 period uključivanja crvenog i zelenog svjetla iznosi šest sekundi. Semafor_2 usklađen je s radom semafora_1. Žuta svjetla uključuju se i isključuju u periodu od jedne sekunde. Program se ponavlja neprekidno dok fototranzistor ne detektira veliku količinu svjetlosti (dan) i ponovno započinje dnevni ciklus rada semafora.

Petar Dobrić, prof.

Elektronika

Shield-B, razvojna pločica za Arduino Uno (4)

Time smo izlaz OC0A postavili na 0 V, dok su na izlazu OC0B impulsi čija je širina proporcionalna otklonu klizača potenciometra od srednjeg položaja. I ovdje će se elektromotor vrtjeti to brže što je otklon klizača veći, ali, kako struja sada teče u suprotnom smjeru, i smjer rotacije će se promijeniti.

Rješenje Arduina (program Shield-B_4.ino) int RV1 = 0;

Na početku programa definirat ćemo varijablu RV1 kao int i zadati vrijednost 0. U nju ćemo spremati očitanu vrijednost s potenciometra RV1.

S obzirom da funkcija analogWrite() direktno upravlja pinovima 5 i 6, u funkciji setup() ne moramo posebno definirati način rada pinova. Zbog toga će funkcija setup() biti bez naredbi: void setup() { void loop() {

U funkciji loop() koristimo istu programsku logiku iz primjera u Bascom-AVR-u, a pomoću naredbe analogWrite() pridodat ćemo vrijednosti pripadajućim OC registrima timera za pinove 5 i 6.

RV1 = analogRead(A0);

RV1 = RV1 /2; if (RV1 >= 256) { analogWrite(5, RV1 - 256); analogWrite(6, 0); else { analogWrite(5, 0); analogWrite(6, 255 - RV1);