2) отношение полного количества ионов одного знака, образующихся в элементарном объеме воды, к массе этого объема
3) энергию, переносимую излучением, проникающим в объем элементарной сферы, отнесенную к площади поперечного сечения элементарной сферы
4) отношение потери энергии заряженных частиц в веществе к массе этого вещества
Верным является вариант 1. КЕМА (CEMA, converted energy per unit mass) — это отношение средней энергии, теряемой заряженными частицами при столкновениях с электронами вещества, к массе рассматриваемого вещества: C = dEc/dm. В расчет не включают вторичные электроны как самостоятельные исходные частицы, поскольку их последующие потери энергии могли бы привести к двойному учету. Основу процесса составляют кулоновские неупругие взаимодействия, сопровождающиеся ионизацией и возбуждением атомов.
КЕМА характеризует именно коллизионную передачу энергии заряженными частицами среде. Потери на тормозное излучение и другие радиационные процессы к этой величине не относятся, поэтому простое отношение полной потери энергии заряженных частиц к массе, указанное в варианте 4, не является определением CEMA. Вариант 2 описывает количество образованных ионов на единицу массы, то есть ионизационную характеристику, а вариант 3 соответствует энергетической флюэнсе — энергии излучения, проходящей через единицу площади.
Единицей измерения КЕМА в системе СИ является грей (Гр), эквивалентный джоулю на килограмм. В дозиметрии эта величина используется для анализа перехода энергии от заряженных частиц к веществу и тесно связана с коллизионной кермой и поглощенной дозой. При электронном равновесии и отсутствии существенного выхода энергии за пределы объема коллизионный вклад передачи энергии может быть связан с формированием поглощенной дозы, однако эти величины не следует считать полностью тождественными во всех условиях.
| Величина | Определяющее соотношение | Физический процесс | Ключевое отличие |
|---|---|---|---|
| КЕМА (CEMA) | dEc/dm | Коллизионная потеря энергии заряженных частиц при взаимодействии с электронами среды | Вторичные электроны не рассматриваются как отдельные исходные частицы; радиационные потери не включаются |
| Керма | dEtr/dm | Передача энергии незаряженного излучения освобожденным заряженным частицам | Определяется на этапе передачи энергии фотонами или нейтронами, до последующего переноса и поглощения энергии |
| Коллизионная керма | Коллизионная часть кермы | Энергия, переданная заряженным частицам и расходуемая на столкновения | Исключает энергию, уходящую через тормозное излучение |
| Поглощенная доза | D = dε/dm | Средняя энергия, фактически переданная веществу и оставшаяся в рассматриваемом объеме | Зависит от выхода частиц и энергии из объема; не является синонимом CEMA вне условий равновесия |
| Энергетическая флюэнса | Энергия излучения на единицу площади | Прохождение излучения через поперечное сечение | Измеряется в Дж/м² и не относится к энергии, переданной веществу на единицу массы |
| Ионизация на единицу массы | Число ионов одного знака, отнесенное к массе | Образование ионных пар в веществе | Характеризует количество зарядов, а не энергетические потери заряженных частиц |
| Полная потеря энергии заряженных частиц | Суммарное энергетическое убывание в веществе | Коллизионные и радиационные потери, включая возможный выход излучения | Шире CEMA, поскольку не ограничивается потерями при столкновениях с электронами |
На практике CEMA особенно важна при моделировании переноса энергии в фотонных, электронных и смешанных полях. В методах Монте-Карло ее используют для разделения коллизионного энерговыделения и радиационного переноса. Интерпретация величины должна учитывать геометрию поля, наличие электронного равновесия и возможность выхода вторичных электронов или тормозного излучения из расчетного объема.