4.1.2.Керма.
Для оценки воздействия косвенно ионизирующего излучения на облучаемый объект используется понятие керма (kinetik energy realeased in material).
Керма К – есть сумма первоначальных кинетических энергий dWk всех заряженных ионизирующих частиц, образованных косвенно ионизирующим излучением в элементарном объеме dV вещества, отнесенная к массе вещества dm в этом объеме.
(4.2).
Единицей измерения кермы является, как и для поглощенной дозы, грей (Гр). Керма в 1 Гр равна сумме начальных кинетических энергий заряженных частиц в 1 Дж, образовавшихся под действием косвенно ионизирующего излучения в 1 кг вещества. Аналогично в качестве внесистемной единицы используется рад.
С одной стороны керма, применимая только для косвенно ионизирующего излучения, не обладает универсальностью поглощенной дозы, с другой стороны возможность более точного определения кинетической энергии образовавшихся заряженных частиц под действием косвенно ионизирующего излучения, чем их поглощенной энергии, создает удобство использования этой дозовой характеристики для фотонов и нейтронов.
Рассмотрим связь между кермой и поглощенной дозой фотонов и нейтронов.
Для фотонного излучения кинетическая энергия образующихся в веществе электронов, определяющая керму, частично поглощается и входит, таким образом, в поглощенную дозу, а частично в виде тормозного излучения покидает элемент объема dV. В итоге для фотонов К>D. При известном флюенсе фотонов с энергией Е, МэВ - φ(E),м-2 в некоторой точке пространства разница К-D=(μtr - μen)φ(E)Е*1,6·10-13, где μtr , μen – массовые коэффициенты передачи и поглощения энергии фотонов, м2/кг (см. стр. 52) Для фотонов с энергиями ниже 3 МэВ доля энергии электронов, переходящая в тормозное излучение (μtr - μen) / μtr, в легких материалах (ткань, воздух) не превышает 1%, следовательно, поглощенную дозу и керму фотонов в этих материалах можно считать равными. Для тяжелых сред и высоко энергетического излучения разница между кермой и поглощенной дозой возрастает и ею пренебрегать нельзя.
Для нейтронов поглощенную дозу можно представить в виде двух компонент: доза, создаваемая кинетической энергией вторичных заряженных частиц, которую можно в условиях лучевого равновесия принять равной керме, и доза вторичного фотонного излучения, образующегося в результате захвата нейтронов материалом, которая в керму не входит. Таким образом, для нейтронов всегда D>K. Так, например, для ткани в области энергий быстрых нейтронов, где процесс радиационного захвата нейтронов пренебрежимо мал поглощенная доза и керма практически совпадают, однако в области промежуточных и тепловых энергий нейтронов вклад в поглощенную дозу вторичного фотонного излучения столь существенен, что эти величины различаются в разы. Это наглядно демонстрируют данные, приведенные на рис.4.1.
Рис.4.1. Зависимость от энергии нейтронов максимальной поглощенной дозы в ткани δD (фантомной) и тканевой кермы δK , рассчитанных на единичный флюенс.