En física de la radiación , kerma es un acrónimo de "energía cinética liberada por unidad de masa" (alternativamente, "energía cinética liberada en la materia", [1] "energía cinética liberada en el material", [2] o "energía cinética liberada en los materiales" [3] ), definida como la suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas cargadas liberadas por la radiación ionizante no cargada (es decir, la radiación ionizante indirecta como los fotones y los neutrones ) en una muestra de materia , dividida por la masa de la muestra. Se define por el cociente . [4]
La unidad del SI para el kerma es el gray (Gy) (o julio por kilogramo ), la misma que la unidad de dosis absorbida . Sin embargo, el kerma puede ser diferente de la dosis absorbida, dependiendo de las energías involucradas. Esto se debe a que no se tiene en cuenta la energía de ionización. Si bien el kerma equivale aproximadamente a la dosis absorbida a bajas energías, el kerma es mucho mayor que la dosis absorbida a energías más altas, porque parte de la energía escapa del volumen absorbente en forma de radiación de frenado (rayos X) o electrones de movimiento rápido, y no se contabiliza como dosis absorbida.
La energía de los fotones se transfiere a la materia en un proceso de dos pasos. En primer lugar, la energía se transfiere a partículas cargadas en el medio a través de diversas interacciones de fotones (por ejemplo, efecto fotoeléctrico , dispersión Compton , producción de pares y fotodesintegración ). A continuación, estas partículas cargadas secundarias transfieren su energía al medio a través de excitación atómica e ionizaciones.
En el caso de los fotones de baja energía, el kerma es numéricamente aproximadamente igual a la dosis absorbida. En el caso de los fotones de mayor energía, el kerma es mayor que la dosis absorbida porque algunos electrones secundarios y rayos X altamente energéticos escapan de la región de interés antes de depositar su energía. La energía que escapa se contabiliza en el kerma, pero no en la dosis absorbida. En el caso de los rayos X de baja energía, esta suele ser una distinción insignificante. Esto se puede entender si se observan los componentes del kerma.
Existen dos contribuciones independientes al kerma total, el kerma de colisión y el kerma radiativo ; por lo tanto, . El kerma de colisión da como resultado la producción de electrones que disipan su energía como ionización y excitación debido a la interacción entre la partícula cargada y los electrones atómicos. El kerma radiativo da como resultado la producción de fotones radiativos debido a la interacción entre la partícula cargada y los núcleos atómicos (principalmente a través de la radiación de frenado ), pero también puede incluir fotones producidos por la aniquilación de positrones en vuelo. [4]
Con frecuencia, la cantidad es de interés y generalmente se expresa como
donde g es la fracción promedio de energía transferida a los electrones que se pierde a través de la radiación de frenado.
El kerma en aire es importante en la calibración práctica de instrumentos para la medición de fotones, donde se utiliza para la calibración trazable de instalaciones de metrología de instrumentos gamma utilizando una cámara de iones de "aire libre" para medir el kerma en aire.
El informe de seguridad 16 del OIEA establece que "la cantidad kerma en aire debería utilizarse para calibrar los campos de radiación de fotones de referencia y los instrumentos de referencia. Los instrumentos de vigilancia de la protección radiológica deberían calibrarse en términos de cantidades de dosis equivalentes. Los dosímetros de área o los medidores de dosis deberían calibrarse en términos de la dosis equivalente ambiental, H*(10), o la dosis equivalente direccional, H'(0,07), sin ningún fantasma presente, es decir, libre en el aire". [5]
Los coeficientes de conversión de kerma en aire en Gy a dosis equivalente en Sv se publican en el informe 74 (1996) de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR). Por ejemplo, la tasa de kerma en aire se convierte a dosis equivalente en tejido utilizando un factor de Sv/Gy (aire) = 1,21 para Cs 137 a 0,662 MeV. [6]
