2) размера поля облучения
3) электронной плотности среды облучения (+)
4) от энергии фотонного излучения
Скорость потери энергии электронами описывается линейной тормозной способностью среды: S = −dE/dx, то есть количеством энергии, теряемым на единице длины пробега. При терапевтических энергиях основную роль обычно играют неупругие столкновения с атомными электронами, сопровождающиеся возбуждением и ионизацией. Поэтому чем больше электронов содержится в единице объёма вещества, тем выше вероятность таких взаимодействий и тем больше энергия, теряемая электроном на каждом участке траектории.
Электронная плотность обозначается как ne и определяется плотностью вещества и его составом: приблизительно ne = ρNAZ/A. В первом приближении коллизионные потери энергии пропорциональны электронной плотности при фиксированной энергии электрона. Именно поэтому при переходе электрона из воздуха в воду, мягкую ткань или костную ткань изменяются его пробег, распределение дозы и глубина максимального энерговыделения.
Тип взаимодействия определяет канал потерь энергии, однако величина коллизионных потерь в среде в значительной степени задаётся числом доступных электронов. Размер поля влияет преимущественно на рассеяние, выход излучения и форму дозового распределения, но не изменяет микроскопическую тормозную способность однородной среды. Энергия фотонов определяет энергию и спектр образующихся вторичных электронов; это косвенно влияет на их пробег, но не является главным фактором, характеризующим способность конкретной среды поглощать энергию электрона.
| Фактор | Механизм влияния | Практическое значение |
|---|---|---|
| Электронная плотность среды | Определяет число электронов-мишеней на единицу длины пути и частоту ионизационных столкновений | Основной фактор коллизионных потерь энергии и величины пробега электрона |
| Массовая плотность и состав вещества | Формируют объёмную электронную плотность через соотношение ρ, Z и A | Обеспечивают различия дозиметрических свойств воздуха, воды, мягких тканей и кости |
| Кинетическая энергия электрона | Влияет на скорость электрона и энергетическую зависимость тормозной способности | Определяет глубину проникновения и изменение удельных потерь вдоль траектории |
| Вид взаимодействия | Коллизионные потери связаны с возбуждением и ионизацией, радиационные — с тормозным излучением | Позволяет разделять локальное энерговыделение и потери энергии на образование фотонов |
| Атомный номер материала | Для коллизионных процессов влияет главным образом через отношение Z/A; радиационные потери возрастают с увеличением Z | Особенно важен при сравнении тканеэквивалентных и высокоатомных материалов |
| Размер поля облучения | Изменяет геометрию пучка, вклад рассеянных электронов и пространственное распределение дозы | Не является определяющим фактором микроскопической скорости потери энергии в среде |
| Энергия фотонного излучения | Определяет энергию вторичных электронов, возникающих при взаимодействии фотонов | Оказывает преимущественно косвенное влияние через начальную энергию электронов |
В клинической дозиметрии электронную плотность используют для оценки эквивалентной толщины тканей и коррекции неоднородностей при планировании лучевой терапии. В низкоатомных тканеэквивалентных средах доминируют коллизионные потери, тогда как при высоких энергиях и в материалах с большим атомным номером возрастает вклад тормозного излучения. Поэтому при интерпретации пробега и энерговыделения необходимо учитывать одновременно электронную плотность среды и энергию самих электронов.