Kerma (fysik)

Kerma  är summan av de initiala kinetiska energierna för alla laddade partiklar som frigörs av oladdad joniserande strålning (som fotoner eller neutroner ) i ett materiaprov, dividerat med provets massa. Den bestäms av koefficienten där E tr  är den energi som överförs till laddade partiklar. Kerma skiljer sig i allmänhet från absorberad dos . Vid låga energier av primärstrålningen är kerma ungefär lika med den absorberade dosen, medan vid höga energier är K mycket högre än den absorberade dosen, eftersom en del av energin förs bort från den absorberande volymen i form av X- ray bremsstrahlung eller snabba elektroner.

Enheten för kerma, såväl som den absorberade dosen, är joule per kilogram , eller grå , Gy ( engelsk  grå , Gy); 1 Gy = 1 J/kg.

Ordet "kerma" ( eng.  kerma ) är en akronym för engelskans " kinetic e nergy r eleased in ma terial" eller "...in matter " (kinetic energy released in matter), ibland " kinetic e nergy r eleased per enhet ma ss" (kinetisk energi frigörs per massenhet).

Energin hos en foton överförs till materia genom en tvåstegsprocess. Initialt överförs energi till sekundärt laddade partiklar genom olika fotoninteraktioner (till exempel den fotoelektriska effekten , Compton-spridning , parproduktion och fotonukleär excitation ). Sedan överför dessa sekundärt laddade partiklar energi till mediet genom excitation av atomskal och jonisering.

För lågenergifotoner ( E <10 MeV ) är kerma numeriskt ungefär lika med den absorberade dosen; Men för fotoner med högre energi börjar kerma och absorberad dos att skilja sig åt. Poängen är att högenergiska sekundära elektroner kan lämna den absorberande volymen, och vissa av dem kan också förlora en del av sin energi genom bremsstrahlung. Denna energi skulle redovisas i kerma, men inte i den absorberade dosen. För lågenergier (röntgenregion) är denna skillnad som regel obetydlig. Skillnaden mellan kerma och absorberad dos är lätt att förstå om vi tar hänsyn till komponenterna i kerma.

Faktum är att kerman består av två delar: kollisionskerma k col och radiativ kerma k rad , dvs K = k col + k rad . Collision kerma skapas av elektroner som sprider sin energi genom jonisering på grund av interaktion med atomära elektroner. Radiativ kerma skapas av fotoner som uppstår från interaktionen av laddade partiklar med atomkärnor, såväl som från förintelsen av positroner under flygning.

Ofta av intresse är kvantiteten k col , som vanligtvis uttrycks som

k col = K (1 − g ),

där g  är den genomsnittliga andelen av den energi som överförs till elektroner som går förlorad genom bremsstrahlung.

Ökningen av kerma per tidsenhet kallas kerma power , den mäts i Gy/s.

Se även

Länkar