เบ็กเคอเรล

เบ็กเคอเรล^{[1][ม 1]} (ภาษาอังกฤษ: /bɛkəˈrɛl/; สัญลักษณ์: Bq) เป็นหน่วยอนุพัทธ์เอสไอของกัมมันตภาพ หรือการแผ่กัมมันตรังสี ตามนิยามของสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ 1 เบ็กเคอเรล หมายถึง กัมมันตภาพหรือการแผ่รังสีที่ได้จากการสลายนิวเคลียส 1 ตัวภายใน 1 วินาที^[2] เขียนในรูปหน่วยฐานได้เป็น s⁻¹ หน่วยเบ็กเคอเรลตั้งชื่อตามอ็องรี แบ็กแรล นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี พ.ศ. 2446 ร่วมกับปีแยร์ กูว์รี และมารี กูว์รี ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสเช่นกัน^[3]

หน่วยเบ็กเคอเรลคล้ายคลึงกับหน่วยเฮิรตซ์ (ซึ่งตั้งชื่อตามไฮน์ริช แฮทซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน) ซึ่งเป็นหน่วยของจำนวนการหมุนหรือการสั่นในหนึ่งวินาที

การเขียนชื่อหน่วย

เนื่องจาก เบ็กเคอเรล มาจากชื่อบุคคล ระบบหน่วยระหว่างประเทศจึงกำหนดให้เขียนตัวพิมพ์ใหญ่ขึ้นต้นหากจะเขียนอย่างย่อ คือ Bq แต่หากต้องการจะเขียนเต็ม จะต้องเขียนเป็นตัวพิมพ์เล็กตลอด เพื่อให้เห็นแตกต่างจากชื่อบุคคล ในที่นี้จึงใช้ becquerel เว้นแต่มีเหตุผลความจำเป็น เช่น อยู่ต้นประโยค หรืออยู่ในเขตที่ใช้อักษรตัวพิมพ์ใหญ่ตลอด^[4]

นิยาม

1 เบ็กเคอเรล หมายถึง กัมมันตภาพหรือการแผ่รังสีที่เกิดจาก 1 นิวเคลียสสลายตัวใน 1 วินาที เขียนโดยย่อเป็น

1 Bq = 1 s⁻¹

เหตุที่มีการกำหนดชื่อหน่วยเบ็กเคอเรลนั้น เนื่องจากหากเขียนจำนวนนิวเคลียสที่สลายตัวต่อหน่วยเวลา จะสามารถเขียนได้มากกว่าหนึ่งแบบ เช่น 1 µs⁻¹ (หนึ่งนิวเคลียสต่อไมโครวินาที) อาจเขียนได้เป็น 10⁶s^-1 (หนึ่งล้านนิวเคลียสต่อวินาที) ดังนั้นเพื่อความสะดวกและเป็นแบบแผน จึงกำหนดให้เลือกใช้อย่างหลังและมีชื่อหน่วยกำกับไว้^[5]

ทำนองเดียวกัน การหมุนหรือการสั่นของวัตถุจำนวน 10⁶s^-1 หรือ (หนึ่งล้านรอบต่อวินาที) อาจเขียนเป็น  µs⁻¹ หรือ (หนึ่งรอบต่อไมโครวินาที) ก็ได้ จึงกำหนดให้ใช้หน่วยเฮิรตซ์^[6][5]

ระหว่างปี พ.ศ. 2496–2418 การวัดปริมาณรังสีที่ถูกดูดซับนิยมทำในหน่วยแร็ด (rad) (ระวังสับสนกับ เรเดียน) และกัมมันตภาพหรือปริมาณนิวเคลียสที่สลายตัวกำหนดให้ใช้หน่วยคูรี บางทีก็ใช้หน่วยรัทเทอร์ฟอร์ด^[7] ต่อมาเพื่อให้เป็นมาตรฐานแบบเดียว จึงได้มีการกำหนดหน่วยวัดพลังงานของการแผ่รังสี เกรย์ และกัมมันตภาพ เบ็กเคอเรล โดยกำหนดขึ้นในปี พ.ศ. 2518^[8]

คำอุปสรรค

หากจำนวนเลขมีมาก การใช้คำอุปสรรคหรือคำเติมหน้าหน่วยเพื่อย่อตัวเลขนั้นลงเป็นกำลังของสิบก็เป็นสิ่งจำเป็นและกระทำได้ เช่นเดียวกับหน่วยเอสไอทุกหน่วย

ในทางปฏิบัติ หน่วยเบ็กเคอเรลมีขนาดเล็ก ยกตัวอย่างเช่น การสลายตัวของโพแทสเซียม-40 มวล 0.0169 กรัม ในร่างกายมนุษย์ จะมีกัมมันตภาพทั้งสิ้น 4,400 นิวเคลียสต่อวินาที หรือ 4,400 เบ็กเคอเรล^[9] คาร์บอน-14 ของทั้งโลกมีประมาณ 8.5×10¹⁸ Bq หรือ 8.5 EBq (เอกซะเบ็กเคอเรล)^[10] ระเบิดนิวเคลียร์ที่ฮิโระชิมะ ประเทศญี่ปุ่น ให้กัมมันตภาพโดยประมาณทั้งสิ้น 8×10²⁴ Bq หรือ 8 YBq (ยอตตะเบ็กเคอเรล หรือล้านล้านล้านล้านเบ็กเคอเรล) และคิดกำลังระเบิดเทียบเท่าไตรไนโตรโทลูอีน 16 kt หรือ 67 TJ^[11]

เนื่องจากการสลายตัวซึ่งเป็นเลขจำนวนมากนี้เอง หน่วยเบ็กเคอเรลจึงมีตัวพหุคูณตั้งแต่หลักพันขึ้นไป อาทิ

• kBq (กิโลเบ็กเคอเรล; kilobecquerel) มีค่าเท่ากับ 10³ หรือ หนึ่งพันนิวเคลียสต่อวินาที
• MBq (เมกะเบ็กเคอเรล; megabecquerel) มีค่าเท่ากับ 10⁶ หรือ หนึ่งล้านนิวเคลียสต่อวินาที
• GBq (จิกะ หรือกิกะเบ็กเคอเรล; gigabecquerel) มีค่าเท่ากับ 10⁹ หรือ หนึ่งพันล้านนิวเคลียสต่อวินาที
• TBq (เทระเบ็กเคอเรล; terabecquerel) มีค่าเท่ากับ 10¹² หรือ หนึ่งล้านล้านนิวเคลียสต่อวินาที
• PBq (เพตะเบ็กเคอเรล; petabecquerel) มีค่าเท่ากับ 10¹⁵ หรือ หนึ่งพันล้านล้านนิวเคลียสต่อวินาที

จะเห็นได้ว่า หากใช้หน่วยเบ็กเคอเรลแต่อย่างเดียวโดยไม่มีการใช้คำนำหน้ากำกับหรือใช้สัญกรณ์วิทยาศาสตร์ จะเป็นการลำบากอย่างมาก

ตามคำแนะนำของคณะกรรมการชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ ครั้งที่ 15 เมื่อ พ.ศ. 2518^[12] กำหนดให้กัมมันตภาพหนึ่งคูรี^{[ม 2]} มีค่าเท่ากับ 3.7·10¹⁰ s⁻¹ หรือ 37 Bq^[5]

หากต้องการแปลงหน่วยกัมมันตภาพจากคูรีเป็นเบ็กเคอเรล ให้ใช้ตัวแปลงดังนี้:

1 Ci = 3.7×10¹⁰ Bq = 37 GBq

1 μCi = 37,000 Bq = 37 kBq

1 Bq = 2.7×10⁻¹¹ Ci = 2.7×10⁻⁵ µCi

1 MBq = 0.027 mCi

การคำนวณหากัมมันตภาพ

มีไอโซโทปสารกัมมันตรังสีที่มีมวลต่อโมล (หรือมวลอะตอม) ${\displaystyle m_{a}}$ g/mol ครึ่งชีวิต ${\displaystyle t_{1/2}}$ s ปริมาณ ${\displaystyle m}$ g จะสามารถคำนวณกัมมันตภาพได้จากสมการต่อไปนี้

${\displaystyle A_{Bq}={\frac {m}{m_{a}}}N_{A}{\frac {\ln(2)}{t_{1/2}}}}$

โดยที่ ${\displaystyle N_{A}}$=6.022 141 79(30)×10²³ mol⁻¹ เป็นเลขอาโวกาโดร

ถ้ากำหนดให้จำนวนโมล n เท่ากับ m/ma อาจเขียนสมการข้างบนได้เป็น

${\displaystyle A_{Bq}=nN_{A}{\frac {\ln(2)}{t_{1/2}}}}$

ตัวอย่างเช่น โดยเฉลี่ยโพแทสเซียมหนึ่งกรัมจะมี ⁴⁰K ซึ่งเป็นไอโซโทปไม่เสถียรอยู่ 117 μg (ไอโซโทปอื่นที่เกิดตามธรรมชาติเสถียรทุกตัว) ครึ่งชีวิตของ ⁴⁰K อยู่ที่ 1.277×10⁹ years = 4.030×10¹⁶ s^[13] และมวลต่อโมลของ ⁴⁰K อยู่ที่ 39.964 g/mol,^[14] จากสมการจะได้ว่า ปริมาณการแผ่รังสี หรือกัมมันตภาพของ ⁴⁰K มีค่า 30 Bq.

ปริมาณอันเกี่ยวเนื่องกับการแผ่รังสี

Graphic showing relationships between radioactivity and detected ionizing radiation

ตารางต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับการแผ่รังสี ทั้งที่เป็นหน่วยเอสไอและไม่เป็น

แม่แบบ:ปริมาณเกี่ยวเนื่องการแผ่รังสี

See also

• การแผ่รังสีพื้นหลัง
• ครั้งต่อนาที
• การแผ่รังสีไอออไนซ์
• พิษจากกัมมันตรังสี
• ซีเวิร์ต (biological dose equivalent of radiation)

หมายเหตุ

1. ในวงการวิทยาศาสตร์ไทยไม่นิยมอ่าน แบ็กแรล เหมือนในภาษาฝรั่งเศส นิยมใช้การอ่านภาษาอังกฤษคือ เบ็กเคอเรล ทำนองเดียวกันกับชื่อหน่วยของกระแสไฟฟ้าแอมแปร์ ซึ่งตั้งตามชื่อของอ็องเดร-มารี อ็องแปร์ โปรดดู คลังคำศัพท์ไทย^{[ลิงก์เสีย]} และเอกสารวิชาการอื่นประกอบ
2. โดยเหตุผลเช่นเดียวกัน นิยมใช้ คูรี ไม่ใช้ กูว์รี (หลักการเขียนคำทับศัพท์ฉบับราชบัณฑิตยสภา พ.ศ. 2554) หรือ กูรี (หลักการเขียนคำทับศัพท์ฯ ฉบับ พ.ศ. 2535)

อ้างอิง

1. "คลังคำศัพท์ไทย". สวทช. สืบค้นเมื่อ 5 เมษายน 2561. {{cite web}}: ตรวจสอบค่าวันที่ใน: |access-date= (help)^{[ลิงก์เสีย]}
2. BIPM. "A concise summary of the International System of Units" (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2017-10-10. สืบค้นเมื่อ 5 เมษายน 2561. {{cite web}}: ตรวจสอบค่าวันที่ใน: |access-date= (help)
3. "BIPM - Becquerel". BIPM. สืบค้นเมื่อ 2012-10-24.
4. "SI Brochure: The International System of Units (SI)". SI Brochure (8 ed.). BIPM. 2014.
5. Allisy, A. (1995), "From the curie to the becquerel", Metrologia, 32 (6): 467–479, Bibcode:1995Metro..31..467A, doi:10.1088/0026-1394/31/6/006
6. "BIPM - Table 3". BIPM. สืบค้นเมื่อ 2015-07-19. (d) The hertz is used only for periodic phenomena, and the becquerel is used only for stochastic processes in activity referred to a radionuclide.
7. Lind, SC (1946), "New units for the measurement of radioactivity", Science, 103 (2687): 761–762, Bibcode:1946Sci...103..761L, doi:10.1126/science.103.2687.761-a, PMID 17836457.
8. Harder, D (1976), "[The new radiologic units of measurement gray and becquerel (author's translation from the German original)]", Röntgen-Blätter, 29 (1): 49–52, PMID 1251122.
9. Radioactive human body — Harvard University Natural Science Lecture Demonstrations - Accessed October 2013
10. G.R. Choppin, J.O.Liljenzin, J. Rydberg, "Radiochemistry and Nuclear Chemistry", 3rd edition, Butterworth-Heinemann, 2002. ISBN 978-0-7506-7463-8.
11. Michael J. Kennish, Pollution Impacts on Marine Biotic Communities , CRC Press, 1998, p. 74. ISBN 978-0-8493-8428-8.
12. It was adopted by the BIPM in 1975, see resolution 8 of the 15th CGPM meeting
13. "Table of Isotopes decay data". Lund University. 1990-06-01. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2014-01-12. สืบค้นเมื่อ 2014-01-12.
14. "Atomic Weights and Isotopic Compositions for All Elements". NIST. สืบค้นเมื่อ 2014-01-12.

อ้างอิง