2) Кл/с
3) Кл/кг
4) Дж/кг (+)
СЕМА (CEMA, converted energy per unit mass) характеризует энергию, преобразованную заряженными частицами при их взаимодействии с веществом, отнесённую к массе рассматриваемого элемента среды. Величина определяется как отношение средней преобразованной энергии dεc к массе dm: C = dεc/dm. Поэтому её размерность непосредственно соответствует энергии на единицу массы, а единицей СИ является Дж/кг.
Физическая основа СЕМА связана с торможением заряженных частиц — прежде всего электронов и позитронов — и передачей их кинетической энергии атомам среды через процессы ионизации и возбуждения. СЕМА используется как промежуточная дозиметрическая величина и особенно полезна в теории полостей, расчётах методом Монте-Карло и анализе отклика детекторов в фотонных и электронных пучках. При выполнении определённых условий, включая приближение локального поглощения энергии и электронное равновесие, СЕМА может быть близка к поглощённой дозе, но эти величины не являются тождественными по определению.
Остальные предложенные размерности описывают электрические, а не энергетические характеристики: Кл/м2 соответствует поверхностной плотности заряда, Кл/с — электрическому току, а Кл/кг применяется для экспозиционной дозы, определяемой по ионизационному заряду в воздухе. Дж/кг выражает удельную энергию; размерностно 1 Дж/кг равен 1 м2/с2. Для поглощённой дозы и кермы этой размерности соответствует специальное наименование грей : 1 Гр = 1 Дж/кг.
| Физическая величина | Основной физический смысл | Единица СИ | Отличительный признак |
|---|---|---|---|
| СЕМА | Энергия, преобразованная заряженными частицами, на единицу массы | Дж/кг | Характеризует дозообразующий потенциал поля заряженных частиц |
| Редуцированная СЕМА | Преобразованная энергия с учётом заданного порога энергии вторичных электронов | Дж/кг | Применяется в теории полостей Спенсера—Аттикса и расчётах отклика детекторов |
| Поглощённая доза | Энергия, фактически переданная веществу и поглощённая в единице массы | Гр = Дж/кг | Связана с локальным энерговыделением в ткани или материале |
| Керма | Начальная кинетическая энергия заряженных частиц, высвобождённых незаряженным излучением, на единицу массы | Гр = Дж/кг | Описывает первый этап передачи энергии фотонами или нейтронами |
| Экспозиция | Полный заряд ионов одного знака, образованных фотонным излучением в воздухе, на единицу массы | Кл/кг | Основана на измерении ионизации воздуха, а не поглощённой энергии |
| Эквивалентная доза | Поглощённая доза с учётом радиационного взвешивающего коэффициента | Зв = Дж/кг | Отражает различия биологической эффективности видов излучения |
| Эффективная доза | Сумма эквивалентных доз в органах с учётом их радиочувствительности | Зв = Дж/кг | Используется для оценки стохастического радиационного риска |
Одинаковая размерность Дж/кг не означает полного совпадения физических величин: СЕМА, керма и поглощённая доза описывают разные этапы переноса и преобразования энергии излучения. Для корректной интерпретации результата необходимо учитывать тип частиц, энергетический спектр, материал среды и наличие электронного равновесия. В медицинской физике различение этих понятий особенно важно при калибровке дозиметров, моделировании малых полей и проверке расчётных алгоритмов лучевой терапии. СЕМА-формализм позволяет связать спектральный флюенс заряженных частиц с тормозной способностью среды и оценить влияние детектора на измеряемое поле.