2) отношение энергий всех ионизирующих частиц, теряемых на ионизацию среды при прохождении отрезка, к длине этого отрезка
3) общее число ионов, образованных ионизирующей частицей, на элементарном пути
4) число ионов одного знака, образованных ионизирующей частицей, на элементарном пути (+)
Линейная плотность ионизации — это число ионов одного знака, образующихся ионизирующей частицей на единице пройденного пути: ni = dNi/dl. Поэтому правильным является вариант 4. При прохождении заряженной частицы через вещество энергия передаётся атомам и молекулам, вызывая выбивание электронов и образование положительных ионов; в идеализированном случае число положительных и отрицательных носителей заряда одинаково, поэтому можно учитывать ион одного выбранного знака.
Величина характеризует ионизирующее действие излучения локально и зависит от вида и энергии частицы, её заряда, а также свойств среды. У тяжёлых заряженных частиц и при снижении их скорости линейная плотность ионизации обычно возрастает, что связано с увеличением вероятности взаимодействий на единице пути и лежит в основе формирования области максимальной дозы в конце пробега — пика Брэгга.
Вариант 1 описывает не число образованных ионов, а энергию, теряемую частицей на единицу длины, то есть ионизационные потери энергии или соответствующую составляющую линейной передачи энергии. Вариант 2 некорректно объединяет вклад всех частиц, тогда как показатель обычно относят к траектории конкретной ионизирующей частицы. Вариант 3 учитывает суммарное число положительных и отрицательных ионов и может отличаться от принятого показателя примерно в два раза.
| Показатель | Что характеризует | Единица измерения | Ключевое отличие |
|---|---|---|---|
| Линейная плотность ионизации | Число ионов одного знака, образованных на элементарном участке пути | м−1 или см−1 | Описывает пространственную насыщенность ионизации |
| Число ионных пар | Количество пар положительный ион — электрон , созданных на участке пути | Безразмерная величина для заданного участка | Для одного участка связано с линейной плотностью умножением на его длину |
| Ионизационные потери энергии | Энергия частицы, израсходованная на ионизацию среды | Дж/м, МэВ/см | Энергетический, а не количественный показатель |
| Линейная передача энергии (LET) | Энергия, локально переданная среде на единицу пути | кэВ/мкм или Дж/м | Используется для оценки плотности энерговыделения и биологической эффективности |
| Средняя энергия образования ионной пары | Средняя энергия, необходимая для образования одной ионной пары в веществе | эВ | Связывает энергию ионизации с числом ионных пар |
| Линейная плотность ионизации тяжёлых частиц | Ионизацию вдоль трека альфа-частиц, протонов и тяжёлых ионов | м−1 или см−1 | Обычно выше, чем у электронов той же кинетической энергии |
| Ионизационный пик Брэгга | Максимум локальной ионизации и энерговыделения перед остановкой частицы | Положение по глубине и величина показателя | Принцип использования протонов и тяжёлых ионов в лучевой терапии |
Линейная плотность ионизации является микродозиметрической характеристикой трека частицы и не равна поглощённой дозе, которая определяется энергией, переданной единице массы вещества. Её измерение возможно с помощью ионизационных камер и других газоразрядных детекторов, регистрирующих количество образованных зарядов. Для радиобиологической оценки важно учитывать не только число ионов, но и пространственное распределение энерговыделения вдоль трека.