2) траекторию движения частиц
3) поток частиц в пределах телесного угла 4π стерадиан
4) узконаправленный поток частиц (+)
Пучок частиц — это организованный, преимущественно узконаправленный поток частиц, движущихся в близких направлениях и обычно обладающих заданными характеристиками энергии и пространственного распределения. Его направленность формируется источником излучения, системой формирования поля и коллимацией — ограничением поперечного сечения потока с помощью диафрагм, коллиматоров или других конструктивных элементов. Поэтому правильным является определение, связанное с узкой направленностью потока.
Пучок может состоять из заряженных частиц, например электронов, протонов и ионов, либо из нейтральных квантов электромагнитного излучения, рассматриваемых в радиационной физике как поток фотонов. Для него характерны конечный телесный угол распространения, определённый профиль интенсивности, направление оси, угловая расходимость и энергетический спектр. Чем меньше угловая расходимость, тем более коллимированным считается пучок.
Поток во всех направлениях пространства соответствует телесному углу 4π стерадиан и описывает изотропное поле, а не пучок. Отдельная траектория характеризует движение одной частицы и не может служить определением совокупного потока. В медицинской физике это различие важно при расчёте дозы, моделировании распространения излучения и оценке геометрии радиационного поля.
| Объект или характеристика | Направленность | Основной физический признак | Практическое значение |
|---|---|---|---|
| Коллимированный пучок | Высокая | Малая угловая расходимость и ограниченное поперечное сечение | Формирование заданного радиационного поля и уменьшение облучения вне цели |
| Расходящийся пучок | Умеренная | Угол между траекториями увеличивается по мере удаления от источника | Типичен для точечного источника; учитывается при расчёте геометрического ослабления |
| Изотропный поток | Отсутствует | Частицы распространяются во всех направлениях в пределах 4π стерадиан | Используется как модель поля вокруг точечного источника, но не является узконаправленным пучком |
| Траектория частицы | Определяется для одной частицы | Линия или кривая её движения в веществе или вакууме | Применяется для описания пробега, рассеяния и потерь энергии, но не определяет поток |
| Расходимость пучка | Количественный показатель направленности | Угловое расширение пучка при распространении | Влияет на размер поля, фокусировку и точность подведения дозы |
| Профиль пучка | Характеризует распределение в поперечном сечении | Изменение интенсивности или флюенса от оси к краям поля | Используется для контроля однородности и соответствия лечебному плану |
В радиотерапии и диагностической радиологии пучок описывают не только направлением, но и флюенсом, энергией, размером поля и пространственным распределением интенсивности. Коллимация позволяет согласовать геометрию пучка с областью исследования или облучения. Рассеяние в веществе изменяет первоначальное направление частиц и может расширять поле. Поэтому оценка степени направленности является необходимой частью дозиметрического и радиационно-защитного контроля.