Kerma

Indirekt ionisierende Strahlung wie Röntgenstrahlung oder Gamma-Strahlung überträgt ihre Energie zunächst auf sekundäre geladene Teilchen, insbesondere Elektronen. Diese verursachen anschließend durch Ionisation und Anregung die Energieabsorption im Material. Diese Energieübertragung erfolgt über Wechselwirkungsprozesse wie:

• Photoeffekt
• Compton-Effekt
• Paarbildung

Der Kerma beschreibt die übertragene kinetische Energie, die dabei zunächst auf Teilchen übertragen wird.

Der Kerma ist definiert als die auf geladene Teilchen übertragene kinetische Energie E_tr pro Masse m des bestrahlten Materials:

$${\displaystyle K={\frac {dE_{tr}}{dm}}}$$

mit:

• ${\displaystyle E_{tr}}$ – übertragene kinetische Energie der sekundären geladenen Teilchen
• ${\displaystyle m}$ – Masse des bestrahlten Materials

Die SI-Einheit des Kerma ist das Gray (Gy):

$${\displaystyle 1Gy=1{\frac {J}{kg}}}$$

Damit besitzt der Kerma dieselbe Einheit wie die Energiedosis.

Der Kerma beschreibt die zunächst auf geladene Teilchen übertragene Energie, während die Energiedosis die tatsächlich im Material deponierte Energie beschreibt. Unter Bedingungen des geladenen Teilchengleichgewichts ("charged particle equilibrium") gilt näherungsweise:

$${\displaystyle K\approx D}$$

In diesem Fall entspricht der Kerma der Energiedosis.

Der Kerma ist eine grundlegende Größe der Strahlenphysik und wird insbesondere bei der Dosimetrie von Photonenstrahlung wie Röntgenstrahlung oder Gamma-Strahlung verwendet. In der Radiologie wird häufig der Begriff Luftkerma verwendet, der die auf geladene Teilchen übertragene kinetische Energie pro Masse in Luft beschreibt. Der Luftkerma dient unter anderem:

• zur Charakterisierung von Strahlungsfeldern
• zur Kalibrierung von Dosimetern
• als Referenzgröße für verschiedene Dosisgrößen der medizinischen Dosimetrie

Auch im Strahlenschutz wird der Kerma zur Beschreibung von Strahlungsfeldern und zur Bestimmung von Referenzdosen verwendet.