Kerma (fizyka)

W fizyce promieniowania kerma jest skrótem od „energia kinetyczna uwalniana na jednostkę masy ” ( alternatywnie „ energia kinetyczna uwalniana w materii ” , „ energia kinetyczna uwalniana w materiale ” lub „ Energia kinetyczna uwolniona w ma _ _ terial”), zdefiniowaną jako suma początkowych energii kinetycznych wszystkich naładowanych cząstek uwolnionych przez nienaładowane promieniowanie jonizujące (tj. pośrednie promieniowanie jonizujące, takie jak fotony i neutrony ) w próbce materii , podzielona przez masę próbki. jest zdefiniowany przez iloraz ${\ Displaystyle K = \ nazwa operatora {d} \! E _ {\ tekst {tr}} / \ nazwa operatora {d} \! m$ .

Jednostki

Jednostką kermy w układzie SI jest jednostka szarości (Gy) (lub dżul na kilogram ), taka sama jak jednostka dawki pochłoniętej. Jednak kerma może różnić się od dawki pochłoniętej , w zależności od zaangażowanych energii. Dzieje się tak, ponieważ energia jonizacji nie jest uwzględniana. Podczas gdy kerma jest w przybliżeniu równa dawce pochłoniętej przy niskich energiach, kerma jest znacznie wyższa niż dawka pochłonięta przy wyższych energiach, ponieważ część energii ucieka z objętości pochłaniającej w postaci bremsstrahlung ( promieni rentgenowskich) lub szybko poruszających się elektronów i nie jest liczona jako dawka pochłonięta.

Proces przenoszenia energii

Energia fotonu jest przekazywana do materii w procesie dwuetapowym. Po pierwsze, energia jest przekazywana do naładowanych cząstek w ośrodku poprzez różne interakcje fotonów (np. efekt fotoelektryczny , rozpraszanie Comptona , wytwarzanie par i fotodezintegracja ). Następnie te wtórnie naładowane cząstki przekazują swoją energię do ośrodka poprzez wzbudzenie atomowe i jonizację.

W przypadku fotonów o niskiej energii kerma jest liczbowo w przybliżeniu taka sama jak dawka pochłonięta . W przypadku fotonów o wyższej energii kerma jest większa niż dawka pochłonięta, ponieważ niektóre wysokoenergetyczne elektrony wtórne i promienie rentgenowskie uciekają z obszaru zainteresowania, zanim zdeponują swoją energię. Uciekająca energia jest liczona w kermie, ale nie w dawce pochłoniętej. W przypadku niskoenergetycznych promieni rentgenowskich jest to zwykle pomijalna różnica. Można to zrozumieć, gdy spojrzy się na składniki kermy.

Istnieją dwa niezależne wkłady w całkowitą kermę, kermę zderzeniową ${\ displaystyle k _ {\ text {col}}}$ i radiacyjną kermę ${\ displaystyle k _ {\ text {rad}}}$ - zatem ${\ Displaystyle K = k _ {\ tekst {col}} + k _ {\ tekst {rad}}}$ . Kerma zderzenia powoduje wytwarzanie elektronów, które rozpraszają swoją energię jako jonizację i wzbudzenie w wyniku interakcji między naładowaną cząstką a elektronami atomowymi. Kerma radiacyjna powoduje wytwarzanie fotonów radiacyjnych w wyniku interakcji między naładowaną cząstką a jądrami atomowymi (głównie poprzez Bremsstrahlunga ), ale może również obejmować fotony wytwarzane przez anihilację pozytonów w locie.

interesująca jest ilość i jest zwykle wyrażana jako ${\ displaystyle k _ {\ text {col}}}$

{\ Displaystyle k _ {\ tekst {kol.}} = K (1-g),}

gdzie g jest średnią częścią energii przenoszonej na elektrony, która jest tracona przez bremsstrahlung.

Kalibracja przyrządów do ochrony przed promieniowaniem

Kerma powietrzna ma znaczenie w praktycznej kalibracji przyrządów do pomiaru fotonów, gdzie jest używana do identyfikowalnej kalibracji urządzeń metrologicznych przyrządów gamma wykorzystujących komorę jonową „swobodnego powietrza” do pomiaru kermy powietrza.

Raport bezpieczeństwa MAEA nr 16 stwierdza: „Ilość powietrza kerma powinna być używana do kalibracji referencyjnych pól promieniowania fotonowego i przyrządów referencyjnych. Przyrządy monitorujące ochronę przed promieniowaniem powinny być kalibrowane pod względem ilości równoważnych dawce. Dozymetry powierzchniowe lub mierniki mocy dawki powinny być kalibrowane pod względem równoważnik dawki otoczenia, H*(10), lub równoważnik dawki kierunkowej, H′(0,07), bez obecności fantomu, tj. swobodnie w powietrzu”.

Współczynniki konwersji kermy powietrznej w Gy na dawkę równoważną w Sv są opublikowane w raporcie Międzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej (ICRP) 74 (1996). Na przykład szybkość kermy powietrza jest przeliczana na dawkę równoważną tkance przy użyciu współczynnika Sv/Gy (powietrze) = 1,21 dla Cs 137 przy 0,662 MeV.

Zobacz też

Dawka pochłonięta
Ekspozycja (promieniowanie)
Siewert
Dozymetria w radiologii diagnostycznej Międzynarodowy kodeks postępowania - MAEA. - opisuje techniki pomiaru kermy powietrza na wolnym powietrzu.