Если взаимодействие начинается непосредственно перед входным окном (рис. 5.3), то по крайней мере некоторые из высокоэнергетичных первичных электронов, образуемых в области между электродами, а также последовательно образуемые вторичные электроны, вылетят с обратной стороны камеры и не будут собраны в числе остального заряда. Эти потери приведут к тому, что собранный заряд будет меньше заряда, образованного в активном объеме камеры, и это не позволит корректно определить экспозиционную дозу. Кроме того, энергия первичных электронов растет с увеличением энергии падающих фотонов. И для фотонов средних энергией, большинство траекторий первичных электронов окажутся вне рабочего объема камеры, и многие первичные и вторичные электроны не смогут быть собранными.
Стандартная методика компенсации таких потерь электронов состоит в том, чтобы создать первичные и вторичные электроны в области перед входным окном камеры. Именно эти электроны допускаются к попаданию в камеру, где они собираются. В идеальном случае (что на практике приближенно достигается) число первичных и вторичных электронов, образованных перед входом в камеру, должно быть в точности равно числу электронов, образованных в области между электродами, но вылетевшими с обратной стороны. Это условие, когда потери электронов с задней (условно) стороны камеры компенсируются другими электронами, попадающими во входное окно, называется «электронным равновесием», и его достижение является исключительно важным для корректного определения экспозиционной дозы.
Часто условие электронного равновесия бывает сложно достичь для воздуха, особенно при высоких энергиях фотонов. Для того чтобы реализовать надлежащее равновесие, область перед камерой должна быть достаточно продолжительной, дабы включить электроны с траекториями, заканчивающимися в камере (например, траектория A на рис. 5.4). Для того, чтобы этот электрон остановился в камере, необходимое расстояние от источника излучения до камеры должно быть равно, по крайней мере, пробегу наиболее энергетичных первичных электронов в воздухе. При энергиях в несколько сотен кэВ, пробег в воздухе может достигать метров. Не всегда бывает удобным устанавливать камеру на столь больших расстояниях от источника излучения. Часто используемым способом достижения равновесия является «уплотнение» эффекта воздуха в малый объем установкой на пути входного излучения материала с относительно большой плотностью. Обычно применяются пластмассовые материалы, например акрил, потому как число образуемых в них первичных электронов примерно соответствует числу электронов, образуемых в воздухе. Однако, пробег первичных электронов в пластмассе составляет всего несколько миллиметров. Эффект окружения малого объема воздуха пластмассовой стенкой схематически показан на рис. 5.5. Стенка часто называется накопительной крышкой (build-up cap), поскольку она накапливает поток первичных электронов до равновесного значения перед попаданием в камеру. Таким образом, для фотонов промежуточных энергией накопительная крышка позволяет достичь электронное равновесие.
Рис. 5.4. Пробег первичных электронов в сравнении с размерами ионизационной камеры
Рис. 5.5. Создание электронного равновесия за счет накопительного элемента
При высоких энергиях фотонов происходят иные процессы, препятствующие созданию электронного равновесия. С увеличением энергии необходимо наращивать толщину накопительной крышки для компенсации возрастающего пробега первичных электронов. При энергии выше 3 МэВ необходимая толщина крышки становится достаточно большой, чтобы существенно поглотить фотоны. При этих условиях истинное значение экспозиционной дозы трудно поддается измерению, поскольку пучок фотонов значительно ослабляется до того, как достигается электронное равновесие. По этой причине измерение экспозиционной дозы обычно ограничивается областью энергий ниже 3 МэВ. Для калибровки ионизационных камер широко используется γ-излучение, испускаемое 60Co (средняя энергия 1,25 МэВ). Излучение кобальта достаточно высокоэнергетично и в то же время не превышает верхнего предела адекватных измерений экспозиционной дозы.