Để định lượng húa quỏ trỡnh chiếu xạ, cần thiết phải xỏc lập mối tương quan giữa đặc
trưng của trường chiếu xạ với cỏc đặc trưng tương tỏc của bức xạ với vật chất. Lý thuyết cấu trỳc vết do R. Katz đề xuất trong đú xem xột mối tương quan giữa mật độ vết khuyết tật được tạo ra do quỏ trỡnh ion húa dọc theo đường đi của hạt mang điện với liều lượng mà vật thể hấp thụ. Xuất phỏt điểm của lý thuyết là thống kờ Poisson. Đối với cỏc phõn bố ngẫu nhiờn, xỏc suất để một phần tử nhạy bức xạ trong một tập hợp cỏc phần tử nhạy bức xạ đồng nhất về mặt thống kờ và bị va chạm X lần, khi số va chạm trung bỡnh là A, được xỏc định bằng biểu thức
A x e A .
x! −
! Xỏc suất của một phần tử khụng bị va chạm lần nào (x=0) sẽ là e–A, do đú xỏc suất của một số phần tử bị 1 hoặc nhiều hơn 1 lần va chạm sẽ là (1–e–A). Giả sử khi hệ thống
được chiếu bởi tia gamma, với D37 là liều lượng trung bỡnh mỗi phần tử nhạy bức xạ nhận được trong một va chạm. Khi đú số lần va chạm
37 D A
D
= , nếu hệ thống được chiếu đều để cú liều hấp thụ là D. Như vậy, xỏc suất để một phần tử của hệ thống chịu 1 hoặc nhiều lần va chạm sẽ là:
P = 1 – 37
D D
44
Giả sử sau va chạm với bức xạ, cỏc phần tử bị va chạm trở thành phần tử kớch hoạt cú thể ghi nhận được. Khi đú mật độ cỏc phần tử kớch hoạt được xỏc định bằng hàm đặc trưng liều n(D):
n(D) = CP = C(1- 37
D D
e− ) (4.2)
trong đú C - mật độ của cỏc phần tử nhạy bức xạ.
Như vậy sự phụ thuộc giữa mật độ cỏc phần tử kớch hoạt và liều hấp thụ tuõn theo luật hàm mũ bóo hũa. Độ nhạy của vật liệu được xỏc định bằng đại lượng 1/D37.
Khi
D = D37, n(D) = C(1-1
e) = C(1-0,37) = 0,63C (4.3)
Do C là mật độ của cỏc phần tử nhạy bức xạ khả dĩ cú thể trở thành cỏc phần tử kớch hoạt, nờn cú thể núi D37 là liều lượng tại đú mật độ cỏc phần tử kớch hoạt đạt tới 63% mức bóo hũa.
Lý thuyết cấu trỳc vết lỳc đầu được phỏt triển để tiờn đoỏn hàm đặc trưng liều và độ nhạy bức xạ của cỏc enzyme và vi rỳt khi được chiếu xạ bởi cỏc hạt mang điện năng lượng cao hay như người ta thường núi bởi bức xạ truyền năng lượng tuyến tớnh cao (High linear energy transfer radiation - High LET). Với ý nghĩa đú bức xạ gamma được xếp vào loại truyền năng lượng tuyến tớnh thấp (Low LET).
Lý thuyết cấu trỳc vết được dựng để mụ tả đường đặc trưng liều của một số liều lượng kế bức xạ như alanine, thủy tinh và một số loại liều lượng kế khỏc [7].