輻射歷史懷往
目錄 序 第一章

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第一章 國際人士與友人

§1.1 首位輻射防護官

  在1895年之前並不了解什麼是輻射防護,因為當時完全沒有人知道輻射的存在與游離現象。然而輻射有害的特性在貝克勒爾發現放射性物質之前就有紀錄。這段歷史起始於15世紀,在現今捷克與德國邊境一個稱為爾茲堡(Erzgebirge)的地區,該地卡泊申(Carpathian)區過去曾開採銀礦後來改採鈾礦。當地的礦工深為一種肺病所苦,稱為高山症(Bersucht)。16世紀初,一位德國年輕人名叫鮑爾(Georg Bauer,1494-1555)被派定作為當地的醫療官,他於日後以拉丁名亞戈里可拉(Agricola)成名如左圖。在他的鉅著金屬礦物的本質(De re metallica)中描述了當時開採銀礦的工作狀況。他發明了使用獸力或水力驅動的精巧風箱,來改善礦坑的通風,並鼓勵礦工的妻子幫丈夫們縫製細密濾網的口罩。現在,我們已經了解所謂高山症是因吸入氡的子核種所引起的肺癌(Bergkrankheit),所以,亞戈里可拉可被稱為是首位輻射防護官。

§1.2 天曉得射線
   儘管侖琴(Wilhelm Conrad Rontgen, 1845-1923)確信他已獲得了一項極其重要的新發現,但是一貫謹慎的他在還未對這一現象作出全面檢驗並得出「完美無瑕的結果」之前,他絕不願意向任何人吐露。就連他的妻子在注意到他被什麼事情迷住了而詢問他的時候,他也只是輕描淡寫地說他發現了某種有趣的東西。在1895年11月8日發現x光後一連7個星期,侖琴都獨自在實驗室�堻s續進行研究。為了做實驗,他在實驗室�埵Y飯、睡覺。為了排除視覺的錯誤,他用感光板把螢光屏上顯示的影像記錄下來。後來他終於肯定了這是一種尚未被人們所知的新的射線。由於它的本質依然是神秘的,侖琴就借用數學�堛磳雈憚噯う漲r母,把它命名為「x射線」,當時清朝的報刊就把它稱為「天曉得射線」。
  12月22日,侖琴夫人來到實驗室。侖琴就詭秘地讓她把手放到被黑紙包著的照相底板上,然後用x射線對準照射。在顯影以後,侖琴夫人驚訝地看到了她的手指骨像,手指上的結婚戒指也清晰地顯示出來。這成了一張有歷史意義的x光照片。

§1.3 貝克
  活度的國際專用單位為貝克(Bq),1 Bq = 1 dps (蛻變/秒),並取代居里(Ci)。
  西元1895年德國侖琴教授發現x射線後,次年元月20日才真正獲悉x射線產生的機制。法國貝克勒爾(Antonine Henri Becquerel, 1852-1908)聯想到自然界的可見光與看不見的x射線是否在同樣的機制下產生的?所有會發光的物體是否伴隨有x射線?
  在1896年2月24日貝克勒爾向法國國家科學院提出一份報告,內容指出會發出螢光的硫酸鈾醯鉀和用黑色紙包封的感光底片一起置放於陽光照射之下數小時,感光底片會遭受到曝露。在同年3月2日他又提出另一實驗報告,即重複上述的實驗,但不是在陽光下而是在暗房中進行,感光底片仍然遭受到曝露,證實了鈾會發出輻射,為放射性物質。
  貝克勒爾又證實含鈾的物體會游離空氣。到了1899年12月11日他提出鐳所發出的輻射中,有些會受到磁場的影響,也就是帶負電的貝他粒子受磁場的影響而偏轉。
  在1975年國際輻射單位與度量委員會(ICRU)函送許多期刊提到度量衡大會已採用ICRU的建議:活度的國際專用單位為貝克。ICRU解釋:貝克勒爾於1896年發現放射性而與居里夫婦共同獲得1903年的諾貝爾物理獎。因為居里夫婦係二人和貝克勒爾(僅一人)共同分享「從事於放射性物質研究」的第一個諾貝爾獎,認為以貝克取代居里更為合適。

§1.4 居里
  活度的單位為居里(Ci),1 Ci = 3.7 ×1010 dps (蛻變/秒),惟已為貝克(Bq)所取代。放射學會議的標準委員會原先定義居里的用意是基於少量的活度,如經常在實驗室中所使用的。但居里夫人(Marie S. Curie, 1867-1934)的想法卻不一樣,如果要用她的名字,必須是大量的。
  在1910年10月的自然(Nature)期刊上,標準委員會的主席拉塞福(Rutherford)寫著:「在放射學大會的會議期間,有人建議如屬可能的話以居里表示鐳的量或其發射物(emanation)(氡),以紀念已故皮埃爾•居里(Pierre Curie, 1859-1906)教授。」此事遂留給標準委員會作考慮。標準委員會建議居里作為一個新的單位以表示與1克鐳(元素)成平衡的鐳發射物的量或質量。
  拉塞福並未提及委員會是否同意或採納用居里作為單位以紀念皮埃爾•居里的建議。但是在三年之後(1913),拉塞福寫著:「1910年在布魯塞爾的放射學會議,已決定稱這平衡的量為居里,以紀念居里夫婦。」

§1.5 阿伐、貝他、加馬
  拉塞福又譯為盧瑟福(Ernest Rutherford, 1871-1937)於1899年在科學文獻上聲稱:「實驗的結果顯示,鈾的輻射是複合的,至少含有兩種不同的輻射:一為容易被吸收,為了方便起見將稱它為阿伐(α),另一種具有較高的穿透力者將稱它為貝他(β)」。
  為什麼選用前面兩個希臘字母作命名並無特殊的理由,拉塞福也不作解釋。侖琴(W. K. Roentgen, 1845-1923)創下先例命名x射線,採用了字母作為輻射的命名。在拉塞福那一代都要讀希臘文,所以在1900年法國維拉德(P. Villard, 1860-1934)發現另一強穿的輻射時,拉塞福於1902年又用第三個希臘字母加馬(γ)命名。不久湯姆生(J. J. Thomson, 1856-1940)用第四個希臘字母德爾他(δ)描述二次電子。在今天的基本粒子世界,更是充滿了希臘字母作命名。

§1.6 邱吉爾與x光
  侖琴發現x光後,很快的就有貝克勒爾發現放射性,居里夫人發現釙,居里夫婦發現鐳,普朗克發表了光量子理論,愛因斯坦解釋光電效應。其他還有發現阿伐、貝他、加馬輻射,發現包括宇宙射線在內的天然輻射所具有的重要特質,拉塞福發現原子核及波耳倡議的原子模型。在這20年內完全改變了人們對物理定律的觀點。
  新的發明很快就為全世界所接納使用。x光機能以驚人的速度散布使用,主要是因為並不需要花費太高的代價就可熟悉操作。鐳則因價格太貴只限於較大的醫院才用得起。x光機以令人難以置信的速度被廣為使用,可由邱吉爾(Winston Churchill)年輕時所描述的一個例子中得到應證。1897年夏天,也就是侖琴發現x光一年半後,邱吉爾以戰事通信員的身份參與英國遠征軍,以對抗印度西北方靠近阿富汗邊境的背叛部落。一位名叫藍姆(Lamb)的中校腿部中了一顆子彈。為了確定子彈位置以方便取出子彈,一具移動式x光機組送到了前線,不過因運輸過程造成損壞而無法使用。
  這段插曲被描述於邱吉爾的第一本書馬拉幹野戰軍故事(The Story of the Malakand Field Force),這本書是他在1897年聖誕節前於印度所寫的。他似乎認為在侖琴發現x光沒多久,就能在那與世隔離的偏遠地區(現今巴基斯坦北部山區)使用到可移動式的x光機組是十分自然的,所以並沒有對這項史無前例的發明作任何深刻印象的表示。

§1.7 西弗
  西弗(Sv)為等效劑量的國際專用單位,等於1焦耳/千克,以取代侖目。
  在同一函件國際輻射單位與度量委員會(ICRU)描述採用戈雷(紀念前ICRU副主席Louis Harold Gray, 1905-1965)作為吸收劑量的單位名稱時,也宣稱要選擇一個合適的等效劑量單位,並且正在作充分的討論。
  於ICRU完成這討論之前,國際放射防護委員會(ICRP)選擇了西弗作為等效劑量的單位,為了紀念ICRP前主席西弗(Rolf Sievert, 1895-1966)。西弗致力於研究工作人員和公眾接受低劑量的生物效應,他的後半生則注意到輻射防護的爭議問題。

§1.8 輻射防護先生
  甫歡度百歲生日的泰勒(Lauriston Sale Taylor)博士係於1902年6月1日在紐約出生。在童年時他想做一位鉛管工人,次一目標為成為一位電匠,所以在高中時期他就擁有了電匠執照。但是最後他卻步入了「旁門左道」的物理。同時他也把興趣延伸至化學,就在化學實驗中體會到安全的問題,並將它融入於放射科學中;他從來不使用老舊的x光管。
  泰勒在康乃爾大學物理系就讀時,就在貝爾(Bell)電話公司兼職以賺取學雜費;他的工作是x射線繞射。為了評估輻射場,他用牙科用x光底片並包入金屬線以量測x光室各處的曝露率。兩天的曝露時間足以顯示金屬線的影像,然後用屏蔽阻擋輻射。
  康乃爾大學畢業後,他任職於美國國家標準局。就在1928年他和其他4位同事代表國家標準局出席在瑞典斯德哥爾摩舉行的第二屆國際放射學大會,成為國際放射防護委員會(ICRP)的創始人之一。翌年他創辦美國國家輻射防護與度量委員會(NCRP)並擔任主席至1977年為止。
  他在國家標準局服務的第一年,不幸發生意外曝露,據估計他約接受200侖琴的曝露。因此,他著手設計一個使用電池為動力的測量計,可以隨身帶。他係利用靜電計連接到一個薄壁鋁製游離腔(共有三種腔)。從此他不斷地改良游離腔,例如用護極使電場均勻,也促使歐美兩地對於「侖琴」的量測一致。
  泰勒的名言:「輻射防護不僅僅是科學的事務,它是哲學、道德與最高智慧的課題」。他被尊稱為輻射防護先生。

§1.9 戈雷
  戈雷是吸收劑量的國際專用單位,等於1焦耳/千克,並取代雷得。
  1975年8月國際輻射單位與度量委員會(ICRU)致函許多期刊稱,度量衡大會已採納ICRU的建議,把吸收劑量的國際單位命名為戈雷(Gy)。在解釋的函件�陫CRU宣稱「戈雷(Louis Harold Gray, 1905-1965)對於輻射劑量學作了最基本的貢獻,遂成了著名的布勒格-戈雷(Bragg-Gray)定理。」這定理描述:
  假設在介質中有一個充滿空氣的小空穴,在這空穴中的空氣因受到外來輻射的照射而產生游離,便可推算在這空穴中產生的游離與介質吸收能量的關係。
  初習輻射劑量學時,對於曝露量(exposure)與吸收劑量這兩個量有時會發生混淆。戈雷曾用教授在課堂上講課的情形作比喻。他說:教授講的話經過每個學生的耳朵就好比曝露量,而學生腦海裡能記得下來的就好比吸收劑量。

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