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レントゲン（/ ˈrɛntɡən , -dʒən , ˈrʌnt- / ; [ 2 ]記号R ）は、X 線とガンマ線の被ばくを測定するための旧来の単位であり、特定の体積の空気中でそのような放射線によって解放される電荷をその空気の質量で割った値（スタットクーロン/キログラム）として定義されます。1928 年、電離箱を使用して空気の電離を測定する最も簡単に再現できる方法であったため、放射線防護のために定義された電離放射線の最初の国際的な測定量として採用されました。[ 3 ]これは、X線を発見し、その発見により最初のノーベル物理学賞を受賞したドイツの物理学者ヴィルヘルム・レントゲンにちなんで名付けられました。
しかし、これは放射線測定の標準化における大きな前進ではあったものの、レントゲンには空気の電離の尺度にすぎず、さまざまな形態の人体組織などの他の物質における放射線吸収の直接的な尺度ではないという欠点がある。たとえば、1レントゲンは乾燥空気中に0.00877グレイ（0.877ラド）の吸収線量を沈着させ、軟組織には0.0096グレイ（0.96ラド）を沈着させる。[ 3 ] 1レントゲンのX線は、ビームエネルギーに応じて、骨に0.01～0.04グレイ（1.0～4.0ラド）を沈着させる可能性がある。[ 4 ]
放射線量測定の科学が発展するにつれて、電離効果、ひいては組織損傷は、放射線被ばくだけでなく、吸収されたエネルギーにも関連していることが認識されました。その結果、これを考慮に入れた放射線防護のための新しい放射線測定単位が定義されました。1953年、国際放射線単位測定委員会（ICRU）は、新しい放射線量である吸収線量の測定単位として、100 erg/g に等しい rad を推奨しました。radは、一貫性のあるcgs 単位で表されました。[ 5 ] 1975年、単位であるgrayが吸収線量の SI 単位として命名されました。1 gray は 1 J/kg (つまり 100 rad) に等しくなります。さらに、空気電離に対する新しい量であるkermaが機器校正のための被ばくとして定義され、これによって特定のターゲット材料の既知の係数を使用して吸収線量を計算できます。今日、放射線防護においては、エネルギー吸収量を表す吸収線量と確率的影響を表す等価線量（シーベルト）といった現代的な単位が圧倒的に多く用いられており、レントゲンはほとんど使われていない。国際度量衡委員会（CIPM）は、レントゲンの使用を一度も認めたことがない。
レントゲンは長年にわたって再定義されてきた。最後に米国国立標準技術研究所（NIST）によって定義されたのは1998年のことで、2.58 × 10 −4 C /kg であり、レントゲンが使用されるすべての文書に定義を記載することが推奨されている。[ 6 ]
レントゲンは、1908年にアメリカレントゲン線協会によって「通常の温度と圧力条件下で空気1cm3あたり1esuの電気を電離によって放出する放射線の量」として定義されたヴィラール単位に由来する。 [ 7 ] [ 8 ] 1esu ≈ 3.33564 × 10 − 10 C、0 °C、101 kPaでの空気密度が約1.293 kg/m3であることから、これは2.58 × 10 − 4 C / kgに変換され、これはNISTによって与えられた現代の値である。
1 esu / cm 3 × 3.33564 × 10 −10 C / esu × 1,000,000 cm 3 / m 3 ÷ 1.293 kg / m 3 = 2.58 × 10 −4 C / kg
この定義はその後20年間、異なる名称（e、R、ドイツ放射線単位）で使用されました。その間、フランスのレントゲンには、0.444ドイツRに相当する別の定義が与えられました。
1928年、国際放射線学会（ICR）はレントゲンを「二次電子が完全に利用され、チャンバーの壁効果が回避されたときに、 0 ℃、水銀柱76cmの圧力の1ccの大気中に、飽和電流で1esuの電荷が測定される ほどの導電率を生成するX線の量」と定義した。 [ 7 ]記載された1立方センチメートル（1cc）の空気は、与えられた条件下で1.293mgの質量を持つため、1937年にICRはこの定義を体積、温度、圧力ではなく、この空気の質量で書き換えた。[ 9 ] 1937年の定義はガンマ線にも拡張されたが、後に1950年に3MeVに制限された。
一方、ソ連 全連邦規格委員会（GOST）は1934年にレントゲンの定義を大きく変更した。GOST規格7623では、レントゲンを「電離が完了したときに、0 ℃、標準大気圧の空気中で照射された体積1cm³あたり、それぞれ静電単位の大きさの電荷を生成するX線の物理線量」と定義した。 [ 10 ]物理線量と線量の区別は混乱を招き、その一部が、レントゲンが組織1グラムあたり83エルグ（0.0083 Gy）の略称になったというカントリルとパーカーの報告につながった可能性がある。[ 11 ]彼らは、ICRレントゲンと区別するために、この派生量をレントゲン等価物理（rep）と名付けた。
空気の電離を測定することに依存するレントゲン測定単位の導入により、時間露光、フィルム露光、または蛍光に依存する以前の精度の低い方法が置き換えられました。[ 12 ]これにより、被ばく限度を設定する道が開かれ、米国放射線防護測定国家評議会は、 1931年に最初の正式な線量限度を1日あたり0.1レントゲンとして設定しました。[ 13 ]現在国際放射線防護委員会（ICRP）として知られる国際X線およびラジウム防護委員会は、1934年に1日あたり0.2レントゲンの限度を設定してすぐにこれに続きました。[ 14 ] 1950年、ICRPは全身被ばくの推奨限度を1週間あたり0.3レントゲンに引き下げました。
国際放射線単位測定委員会（ICRU）は1950年にレントゲンの定義を引き継ぎ、「空気0.001293グラムあたり、関連する粒子放出によって空気中に、いずれかの符号の1静電単位の電気量を持つイオンが生成されるX線またはγ線の量」と定義した。[ 15 ] 3 MeVの上限はもはや定義の一部ではなかったが、高ビームエネルギーでのこの単位の有用性の低下は付随するテキストで言及された。その間に、レントゲン等価人（rem）という新しい概念が開発された。
1957年から、ICRPはレム単位で勧告を発表し始め、レントゲンは使われなくなりました。医療画像分野では依然として電離測定が必要ですが、旧式の機器が置き換えられるにつれて、徐々にC/kgを使用するようになりました。[ 17 ] ICRUは1971年にレントゲンを正確に2.58 × 10 −4 C/kgに再定義することを推奨しました。 [ 18 ]
1971年、欧州経済共同体は指令71/354/EECにおいて、「公衆衛生目的」で使用できる測定単位を一覧表した。[ 19 ]この指令では、キュリー、ラド、レム、レントゲンが許容単位として含まれていたが、ラド、レム、レントゲンの使用については1977年12月31日までに見直す必要があった。この文書では、 ICRUの勧告に従い、レントゲンを正確に2.58 × 10⁻⁴ C/kgと定義した。1979年12月に発行された指令80/181/EECは、指令71/354/EECに代わるもので、この目的のためにグレイ、ベクレル、シーベルトを明示的に一覧表し、キュリー、ラド、レム、レントゲンは1985年12月31日までに段階的に廃止する必要があると規定した。[ 20 ]
今日ではレントゲンはほとんど使われておらず、国際度量衡委員会（CIPM）はレントゲンの使用を認めたことはありません。1977年から1998年にかけて、米国国立標準技術研究所（NIST）によるSIパンフレットの翻訳では、CIPMが1969年以来、SI単位系でレントゲン（およびその他の放射線単位）の使用を一時的に認めたと記載されていました。[ 21 ]しかし、付録に示されている関連するCIPMの決定は、1964年のキュリーに関するものだけです。NISTパンフレットでは、レントゲンを2.58 × 10 −4 C/kgと定義し、X線またはγ線の照射に用いるものとしていましたが、電離する媒体については明記していませんでした。CIPMの現在のSIパンフレットでは、レントゲン（またはその他の単位）はSIでの使用が認められているとは記載されていません。[ 22 ]米国の NIST は 1998 年に、SI システムの独自の解釈を提供していることを明確にし、CIPM が認めていないことを認識しつつ、米国では SI とともにレントゲンを使用することを承認した。[ 23 ]その時点で、X 線と γ 線への制限は撤廃された。NIST は、この単位が使用されているすべての文書でレントゲンを定義することを推奨している。[ 6 ] NIST は、レントゲンの継続的な使用を強く推奨していない。[ 24 ]
レントゲンは空気電離箱で測定するのに便利な量ではあるが、X線の強度や吸収を直接測定するものではなく、特定の状況下（0 ℃の乾燥空気、1標準気圧）におけるX線の電離効果を測定するものであるという欠点があった。[ 25 ]
このため、レントゲン値は、対象物質の単位質量あたりの吸収エネルギー量と変動する関係にあった。これは、物質によって吸収特性が異なるためである。放射線量測定学が発展するにつれて、これは深刻な欠点とみなされるようになった。
1940年、中性子による人体組織への損傷の影響を研究していたルイス・ハロルド・グレイは、ウィリアム・バレンタイン・メイナードと放射線生物学者のジョン・リードとともに、「グラムレントゲン」（記号：gr）と呼ばれる測定単位を提案した論文を発表した。この単位は、「1レントゲンの放射線によって単位体積の水に生じるエネルギー増加量に等しい、単位体積の組織に生じるエネルギー増加量を生み出す中性子放射線の量」[ 26 ]と定義されていた。この単位は空気中で88エルグに相当することがわかった 。1953年、ICRUは、吸収放射線の新しい測定単位として、100エルグ/グラムに相当するラドを 推奨した。ラドはコヒーレントcgs単位で表された。[ 27 ]
1950年代後半、国際度量衡総会（CGPM）は、ICRUに対し、国際度量衡委員会（CIPM）と協力して、多くの分野で一貫して使用できる単位系を開発するために、他の科学団体と協力するよう要請した。この団体は、当初「単位系委員会」として知られていたが、1964年に「単位諮問委員会」（CCU）と改名され、国際単位系（SI）の開発を監督する責任を負っていた。[ 28 ]同時に、レントゲンの定義が不適切であることがますます明らかになり、1962年に再定義された。[ 29 ] CCUは、吸収放射線のSI単位を単位質量あたりのエネルギーで定義することを決定し、MKS単位ではJ/kgであった。これは1975年に第15回CGPMで確認され、1965年に亡くなったルイス・ハロルド・グレイに敬意を表して「グレイ」と名付けられました。グレイは100ラドに相当します。レントゲンの定義は空気中の光子に対して比較的簡単に定義できるという魅力がありましたが、グレイは一次電離放射線の種類に依存せず、幅広い物質におけるカーマと吸収線量の両方に使用できます。[ 30 ]
人体への外部被ばくによる吸収線量を測定する場合、SI単位のグレイ（G）または関連する非SI単位のラド（rad）が使用されます。これらから、異なる放射線の種類や標的物質による生物学的影響を考慮するための線量当量を算出することができます。これらは等価線量と実効線量であり、 SI単位のシーベルト（sievert）または非SI単位のレム（rem）が使用されます。
以下の表は、SI単位系と非SI単位系における放射線量を示しています。