2) керма спадает быстрее поглощенной дозы
3) поглощенная доза спадает быстрее кермы
4) поглощенная доза и керма спадают одинаково
В области нарастания дозы, расположенной от поверхности до глубины максимума дозы (dmax), поглощённая доза увеличивается, несмотря на постепенное уменьшение столкновительной кермы Kcol. Причина состоит в нарушении электронного равновесия: фотоны передают энергию вторичным заряженным частицам, главным образом электронам, однако вблизи поверхности число электронов, поступающих в рассматриваемый объём извне, меньше числа электронов, возникающих и покидающих его. С увеличением глубины формируется всё более интенсивный поток вторичных электронов, поэтому энергия, фактически передаваемая веществу, возрастает.
Столкновительная керма характеризует энергию, переданную фотонами заряженным частицам и предназначенную для потерь на ионизацию и возбуждение, тогда как поглощённая доза отражает энергию, реально оставленную этими частицами в единице массы вещества. По мере прохождения фотонного пучка его интенсивность ослабляется, поэтому Kcol постепенно уменьшается. Одновременно вклад электронов, созданных в вышележащих слоях и достигающих данной глубины, возрастает; именно этот эффект электронного накопления (build-up) приводит к росту поглощённой дозы до dmax.
| Область по глубине | Столкновительная керма Kcol | Поглощённая доза | Физическая причина |
|---|---|---|---|
| Поверхность | Относительно высокая | Низкая | Недостаток вторичных электронов, поступающих из вышележащего вещества |
| Начальная build-up-зона | Постепенно уменьшается | Быстро возрастает | Увеличивается поток вторичных электронов, достигающих рассматриваемого слоя |
| Средняя часть build-up-зоны | Продолжает снижаться | Продолжает возрастать | Электронный перенос энергии компенсирует ослабление первичного фотонного пучка |
| Глубина dmax | Ниже поверхностного значения | Достигает максимума | Устанавливается состояние, близкое к переходному электронному равновесию |
| Глубже dmax | Уменьшается | Также уменьшается | Ослабление фотонного пучка становится преобладающим фактором |
| Условие полного электронного равновесия | Связана с локально переданной энергией | Приближается к Kcol | Энергия заряженных частиц, входящих в объём, уравновешивает энергию выходящих частиц |
Эффект build-up имеет важное практическое значение при дистанционной лучевой терапии мегавольтными фотонными пучками. Благодаря ему максимум дозы располагается не на поверхности, а на некоторой глубине, что обеспечивает относительное сбережение кожи. Положение dmax зависит прежде всего от энергии фотонного пучка и условий облучения. Различие между кривыми кермы и поглощённой дозы непосредственно отражает перенос энергии вторичными электронами и отсутствие полного электронного равновесия в приповерхностной области.