Керма (физика)

Найдите слово kerma в Викисловаре, бесплатном словаре.

В радиационной физике керма — это аббревиатура для «кинетической энергии, выделяемой на единицу массы» (альтернативно «кинетическая энергия, выделяемая в веществе», ^[1] «кинетическая энергия, выделяемая в материале», ^[2] или «кинетическая энергия, выделяемая в материалах» ^[3] ), определяемая как сумма начальных кинетических энергий всех заряженных частиц , выделяемых незаряженным ионизирующим излучением (т. е. косвенно ионизирующим излучением, таким как фотоны и нейтроны ) в образце вещества , деленная на массу образца. Она определяется частным от деления . ^[4]${\displaystyle K=\operatorname {d} \!E_{\text{tr}}/\operatorname {d} \!m}$

Единицей измерения кермы в системе СИ является грей (Гр) (или джоуль на килограмм ), что соответствует единице измерения поглощенной дозы . Однако керма может отличаться от поглощенной дозы в зависимости от задействованных энергий. Это связано с тем, что энергия ионизации не учитывается. В то время как керма приблизительно равна поглощенной дозе при низких энергиях, керма намного выше поглощенной дозы при более высоких энергиях, поскольку часть энергии выходит из поглощающего объема в виде тормозного излучения (рентгеновских лучей) или быстро движущихся электронов и не учитывается как поглощенная доза.

Энергия фотонов передается веществу в двухэтапном процессе. Сначала энергия передается заряженным частицам в среде посредством различных фотонных взаимодействий (например, фотоэлектрический эффект , комптоновское рассеяние , рождение пар и фотораспад ). Затем эти вторичные заряженные частицы передают свою энергию среде посредством атомного возбуждения и ионизации.

Для низкоэнергетических фотонов керма численно приблизительно равна поглощенной дозе. Для высокоэнергетических фотонов керма больше поглощенной дозы, поскольку некоторые высокоэнергетические вторичные электроны и рентгеновские лучи покидают интересующую область до того, как отдать свою энергию. Уходящая энергия учитывается в керме, но не в поглощенной дозе. Для низкоэнергетических рентгеновских лучей это обычно незначительное различие. Это можно понять, если посмотреть на компоненты кермы.

В общую керму вносятся два независимых вклада: керма столкновений и керма излучения – таким образом, . Керма столкновений приводит к образованию электронов, которые рассеивают свою энергию в виде ионизации и возбуждения из-за взаимодействия заряженной частицы с атомными электронами. Керма излучения приводит к образованию фотонов излучения из-за взаимодействия заряженной частицы с атомными ядрами (в основном через тормозное излучение), но может также включать фотоны, образующиеся при аннигиляции позитронов в полете. ^[4]${\displaystyle k_{\text{col}}}$${\displaystyle k_{\text{рад}}}$${\displaystyle K=k_{\text{col}}+k_{\text{rad}}}$

Часто интерес представляет количество , которое обычно выражается как${\displaystyle k_{\text{col}}}$

${\displaystyle k_{\text{col}}=K(1-g),}$

где g — средняя доля энергии, переданной электронам, которая теряется за счет тормозного излучения.

Воздушная керма имеет важное значение в практической калибровке приборов для измерения фотонов, где она используется для прослеживаемой калибровки метрологических установок гамма-приборов с использованием ионизационной камеры со «свободным воздухом» для измерения воздушной кермы.

В отчете МАГАТЭ по безопасности № 16 говорится: «Для калибровки полей эталонного фотонного излучения и эталонных приборов следует использовать величину воздушной кермы . Приборы контроля радиационной защиты следует калибровать в единицах эквивалентных доз. Площадные дозиметры или дозиметры должны калиброваться в единицах эквивалентной дозы амбиента, H*(10), или эквивалентной направленной дозы, H′(0,07), без присутствия какого-либо фантома, т. е. свободно в воздухе». ^[5]

Коэффициенты перевода воздушной кермы в Гр в эквивалентную дозу в Зв опубликованы в отчете Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ) 74 (1996). Например, мощность воздушной кермы преобразуется в эквивалентную дозу тканей с использованием коэффициента Зв/Гр (воздух) = 1,21 для Cs 137 при 0,662 МэВ. ^[6]

• Воздействие (излучение)
• Зиверт
• Дозиметрия в диагностической радиологии. Международный кодекс практики МАГАТЭ. описывает методы измерения воздушной кермы в свободном воздухе.