เบ็กเคอเรล

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

หน่วยเบ็กเคอเรลคล้ายคลึงกับหน่วยเฮิรตซ์ (ซึ่งตั้งชื่อตามไฮน์ริช แฮทซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน) ซึ่งเป็นหน่วยของจำนวนการหมุนหรือการสั่นในหนึ่งวินาที

การเขียนชื่อหน่วย

เนื่องจาก เบ็กเคอเรล มาจากชื่อบุคคล ระบบหน่วยระหว่างประเทศจึงกำหนดให้เขียนตัวพิมพ์ใหญ่ขึ้นต้นหากจะเขียนอย่างย่อ คือ Bq แต่หากต้องการจะเขียนเต็ม จะต้องเขียนเป็นตัวพิมพ์เล็กตลอด เพื่อให้เห็นแตกต่างจากชื่อบุคคล ในที่นี้จึงใช้ becquerel เว้นแต่มีเหตุผลความจำเป็น เช่น อยู่ต้นประโยค หรืออยู่ในเขตที่ใช้อักษรตัวพิมพ์ใหญ่ตลอด

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

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

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

คำอุปสรรค

หากจำนวนเลขมีมาก การใช้คำอุปสรรคหรือคำเติมหน้าหน่วยเพื่อย่อตัวเลขนั้นลงเป็นกำลังของสิบก็เป็นสิ่งจำเป็นและกระทำได้ เช่นเดียวกับหน่วยเอสไอทุกหน่วย

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

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 กำหนดให้กัมมันตภาพหนึ่งคูรี มีค่าเท่ากับ 3.7·10¹⁰ s⁻¹ หรือ 37 Bq

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) $m_{a}$ g/mol ครึ่งชีวิต $t_{1/2}$ s ปริมาณ $m$ g จะสามารถคำนวณกัมมันตภาพได้จากสมการต่อไปนี้

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

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

ถ้ากำหนดให้จำนวนโมล n เท่ากับ m/ma อาจเขียนสมการข้างบนได้เป็น

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

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

ปริมาณอันเกี่ยวเนื่องกับการแผ่รังสี

Graphic showing relationships between radioactivity and detected ionizing radiation

ตารางต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับการแผ่รังสี ทั้งที่เป็นหน่วยเอสไอและไม่เป็น

See also

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