2) 41,3 эВ
3) 0,66 эВ
4) 511 кэВ
Правильный ответ — 34 эВ. Это округлённое значение средней энергии образования одной пары ионов в сухом воздухе, или W-значения воздуха: Wair ≈ 33,97 эВ на ионную пару. Величина характеризует среднюю энергию, которую электрон должен передать воздуху для образования одного положительного иона и одного свободного электрона, поэтому не является энергией единичного акта ионизации.
При прохождении электронного пучка энергия расходуется не только на ионизацию, но и на возбуждение молекул, упругое рассеяние, образование вторичных электронов и частично тормозное излучение. Поэтому W-значение больше пороговой энергии отрыва электрона от отдельной молекулы. Среднее число образованных ионных пар определяется соотношением N = Eпогл/W; например, при полном поглощении 1 МэВ в воздухе возникает приблизительно 29 400 ионных пар.
Значение 34 эВ имеет непосредственное значение для ионизационной дозиметрии. В условиях насыщения ионной камеры измеренный заряд связан с энергией, переданной воздуху, через отношение W/e; практическая точность дополнительно зависит от рекомбинации ионов, электронного прилипания, неполного сбора заряда и поправок на плотность и состав воздуха.
| Физическая величина | Типичное значение | Диагностическое или дозиметрическое значение |
|---|---|---|
| Средняя энергия образования ионной пары в воздухе, Wair | 33,97 эВ, обычно 34 эВ | Используется для пересчёта поглощённой энергии в число ионных пар и измеренный заряд |
| Энергия ионизации отдельной молекулы воздуха | Порядка 12–16 эВ для основных компонентов | Порог единичного акта ионизации; не равна W, поскольку не учитывает сопутствующие потери энергии |
| Энергия возбуждения молекул | Зависит от конкретного электронного уровня | Часть энергии электронного пучка, которая может не приводить непосредственно к образованию ионной пары |
| Значение 41,3 эВ | Не является стандартным W-значением сухого воздуха | Не используется как правильный коэффициент образования ионных пар для электронного пучка в воздухе при стандартных условиях |
| Энергия 0,66 эВ | Субэлектронвольтный диапазон | Не соответствует средней энергии, необходимой для образования ионной пары в воздухе |
| Энергия покоя электрона | 511 кэВ | Релятивистская характеристика электрона, не показатель затрат энергии на образование одной ионной пары |
| Связь с ионизационной камерой | Eпогл ≈ N·W; N = Q/e | Позволяет определить энергию, переданную воздуху, по собранному заряду с учётом поправок измерительной системы |
В медицинской физике W-значение относится к фундаментальным параметрам воздушной ионизационной камеры. Оно считается практически стабильным для обычных условий измерения, хотя зависит от состава газа и условий сбора заряда. Поэтому ответ 34 эВ применим как стандартное округлённое значение для расчётов в воздухе. Отличие между энергией ионизации молекулы и W-значением принципиально важно при оценке дозы по ионизационному сигналу.