केर्मा (भौतिकी)

This article is about विकिरण भौतिकी में एक मात्रा. For अन्य उपयोग, see कर्म (बहुविकल्पी).

विकिरण भौतिकी में, केर्मा "प्रति इकाई द्रव्यमान में प्रचलित गतिज ऊर्जा" (वैकल्पिक रूप से, "पदार्थ में प्रचलित गतिज ऊर्जा" सामग्री में प्रचलित गतिज ऊर्जा, या सामग्री में प्रचलित गतिज ऊर्जा) के लिए संक्षिप्त शब्द है। पदार्थ के नमूने में बिना आवेशित किए हुए आयनीकरण विकिरण (अर्थात्, अप्रत्यक्ष रूप से आयनकारी विकिरण जैसे फोटॉन और न्यूट्रॉन) द्वारा मुक्त किए गए सभी आवेशित कणों की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा के योग के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसे नमूने के द्रव्यमान से विभाजित किया गया है। यह भागफल $K=\operatorname {d} \!E_{\text{tr}}/\operatorname {d} \!m$ द्वारा परिभाषित किया गया है।

इकाइयां

केर्मा की एसआई इकाई ग्रे (इकाई) (जीवाई) (या जूल प्रति किलोग्राम) है, जो अवशोषित खुराक की इकाई के समान है। चूँकि, सम्मिलित ऊर्जाओं के आधार पर, कर्म अवशोषित खुराक से अलग हो सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि आयनीकरण ऊर्जा का हिसाब नहीं है। जबकि कर्म लगभग कम ऊर्जा पर अवशोषित खुराक के बराबर होता है, कर्म उच्च ऊर्जा पर अवशोषित खुराक से अत्यधिक अधिक होता है, क्योंकि कुछ ऊर्जा अवशोषित मात्रा से ब्रेकिंग विकिरण (एक्स-रे) या तीव्रता से चलने वाले इलेक्ट्रॉनों के रूप में निकल जाती है, और इसकी गणना अवशोषित खुराक जैसे नहीं की जाती है।

ऊर्जा स्थानान्तरण की प्रक्रिया

फोटॉन ऊर्जा को दो-चरणीय प्रक्रिया में पदार्थ में स्थानांतरित किया जाता है। सबसे पहले, विभिन्न फोटॉन इंटरैक्शन (जैसे प्रकाश विद्युत प्रभाव, कॉम्पटन स्कैटेरिंग, जोड़ी उत्पादन और फोटोविघटन) के माध्यम से माध्यम में ऊर्जा को आवेशित कणों में स्थानांतरित किया जाता है। इसके बाद, ये द्वितीयक आवेशित कण अपनी ऊर्जा को परमाणु उत्तेजना और आयनीकरण के माध्यम से माध्यम में स्थानांतरित करते हैं।

कम ऊर्जा वाले फोटॉनों के लिए, केर्मा संख्यात्मक रूप से अवशोषित खुराक के लगभग समान होता है। उच्च-ऊर्जा फोटॉनों के लिए, केर्मा अवशोषित खुराक से बड़ा होता है क्योंकि कुछ अत्यधिक ऊर्जावान माध्यमिक इलेक्ट्रॉन और एक्स-रे अपनी ऊर्जा एकत्र करने से पहले ब्याज के क्षेत्र से बच जाते हैं। बची हुई ऊर्जा की गणना कर्मा में की जाती है, लेकिन अवशोषित मात्रा में नहीं की जाती है। कम ऊर्जा वाले एक्स-रे के लिए, यह सामान्यतः नगण्य अंतर होता है। यह तब समझा जा सकता है जब कोई कर्म के घटकों को देखता है।

कुल कर्मा में दो स्वतंत्र योगदान इस प्रकार हैं, टक्कर केर्मा कॉल $k_{\text{col}}$ और विकिरण कर्म $k_{\text{rad}}$ - इस प्रकार, $K=k_{\text{col}}+k_{\text{rad}}$। टक्कर केर्मा का परिणाम उन इलेक्ट्रॉनों के उत्पादन में होता है, जो आवेशित कण और परमाणु इलेक्ट्रॉनों के बीच परस्पर क्रिया के कारण आयनीकरण और उत्तेजना के रूप में अपनी ऊर्जा को नष्ट कर देते हैं। आवेशित कण और परमाणु नाभिक (अधिकतर ब्रेम्सस्ट्रालुंग विकिरण के माध्यम से) के बीच परस्पर क्रिया के कारण रेडियेटिव केर्मा का परिणाम रेडियेटिव फोटॉन के उत्पादन में होता है, लेकिन इसमें उड़ान में पॉज़िट्रॉन के विनाश द्वारा उत्पादित फोटॉन भी सम्मिलित हो सकते हैं।

अधिकांशतः, मात्रा $k_{\text{col}}$ रुचि का है, और सामान्यतः इस रूप में व्यक्त किया जाता है

$k_{\text{col}}=K(1-g),$

जहां g इलेक्ट्रॉनों को हस्तांतरित ऊर्जा का औसत अंश है, जो ब्रेम्सस्ट्रालुंग के माध्यम से खो जाता है।

विकिरण सुरक्षा उपकरणों का अंशांकन

फोटॉन मापन के लिए उपकरणों के व्यावहारिक अंशांकन में वायु केर्मा का महत्व है, जहां इसका उपयोग वायु केर्मा को मापने के लिए मुक्त वायु आयन कक्ष का उपयोग करके गामा उपकरण मेट्रोलॉजी सुविधाओं के पता लगाने योग्य अंशांकन के लिए किया जाता है।

आईएईए सुरक्षा सूची 16 में कहा गया है कि संदर्भ फोटॉन विकिरण क्षेत्रों और संदर्भ उपकरणों को अंशांकन करने के लिए मात्रा वायु केर्मा का उपयोग किया जाना चाहिए। विकिरण सुरक्षा देखरेख उपकरणों को खुराक के बराबर मात्रा के संदर्भ में अंशांकन किया जाना चाहिए। एरिया डोसिमीटर या खुराक रेटमीटर को परिवेशी खुराक समतुल्य, H*(10), या दिशात्मक खुराक समतुल्य, H'(0.07) के संदर्भ में, बिना किसी फैंटम की उपलब्धता के, अर्थात् मुक्त हवा में अंशांकन किया जाना चाहिए।

जीवाई में वायु केर्मा से एसवी में समतुल्य खुराक के रूपांतरण गुणांक रेडियोलॉजिकल प्रोटेक्शन (आईसीआरपी) सूची 74 (1996) पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग में प्रकाशित हैं। उदाहरण के लिए, वायु केर्मा दर को एसवी/जीवाई (वायु) = 1.21 के सीएस 137 के लिए 0.662 MeV के कारक का उपयोग करके ऊतक समकक्ष खुराक में परिवर्तित किया जाता है।

यह भी देखें

• अवशोषित खुराक
• एक्सपोजर (विकिरण)
• सीवर्ट
• डायग्नोस्टिक रेडियोलॉजी एन इंटरनेशनल कोड ऑफ प्रैक्टिस - आईएईए में डोसीमेट्री का अभ्यास करें। - मुक्त हवा में वायु केर्मा के मापन के लिए विधियों का वर्णन करता है।