Dozimetrie byla tradičně svázána s kvantifikací ozáření pomocí různých veličin, které vždy měly vesměs fyzikální charakter. Byla to, vedle samotné dávky, zejména expozice a potom později i kerma. Zavedení expozice, jakožto veličiny založené na ionizaci vzduchu fotonovým záření, souviselo s potřebou měření zejména v lékařských aplikacích rentgenového záření. Při udávání výsledku měření nebo výpočtu musíme vždy jednoznačně specifikovat nejenom veličinu a jednotku, ale v případě kermy a dávky i druh záření a absorbátor. Přehled dozimetrických veličin a jejich vymezení je na obr. 11.

Obr. 11. Veličiny v dozimetrii ionizujícího záření

Expozice, jak známo (kap. 1), je definována podílem náboje vytvořeného sekundárními elektrony a pozitrony, které byly uvolněny fotonovým zářením, a hmotnosti vzduchu objemového elementu, kde došlo k produkci sekundárních nabitých částic. Přitom se předpokládá, že ke zmíněnému náboji přispívá ionizace sekundárních částic během jejich průchodu vzduchem až do jejich úplného zabrzdění.

Obecně lze expozici vyjádřit pomocí veličin pole záření (fluence energie) a interakce fotonů s látkou (součinitel absorpce energie). V případě monoenergetického záření gama nebo X o energii E má tento vztah tvar

kde F a Y odpovídají fluenci fotonů, resp. fluenci energie fotonů v uvažovaném místě. a další parametry, tj. hmotnostní součinitel absorpce energie m_E/r a poměr e/W (W představuje střední energii potřebnou na vytvoření jednoho iontového páru ve vzduchu), se vztahují ke vzduchu a jsou závislé na energii E. Hodnoty m_E/r, resp. e/W, pro vzduch najdeme v příslušných tabulkách. Interakční součinitel Ψ představuje vlastně součin fluence částic Φ a energie E.

Vzhledem k tomu, že se obvykle jedná o polyenergetické fotony, je třeba místo výše uvedeného výrazu psát

Kerma souvisí s energií nepřímo ionizujícího záření předanou na jednotku hmotnosti látky, neboli

Vzhledem k tomu, že expozice svým způsobem představuje ionizační ekvivalent kermy, existuje mezi těmito veličinami souvislost vyjádřena rovnicí

kde G je frakce počáteční kinetické energie nabitých částic uvolněných nepřímo ionizujícím zářením, která se vyzáří ve formě brzdného záření.

Absorbovaná dávka (dávka) D v daném bodě je podíl  a dm, tj.

kde je střední energie sdělená ionizujícím zářením látce v objemovém elementu dV, jehož hmotnost je dm.

Jak je vidět, dávka je definována na základě energie sdělené (e), která je dána vztahem ionizujícím zářením látce v určitém objemu je dána vztahem

kde jednotlivé symboly mají následující význam:

a) R_in je zářivá energie vstupující do uvažovaného objemu, tj. součet energií (s výjimkou klidových energií) všech těch nabitých a nenabitých ionizujících částic, jež vstoupily do tohoto objemu;

b) R_out je zářivá energie, která opustila daný objem, tj. součet všech energií (s výjimkou klidových energií) všech těch nabitých a nenabitých ionizujících částic, jež opustily tento objem; a

c) S Q je součet všech změn (pokles: kladné znaménko; vzrůst: záporné znaménko) klidových energií jader a elementárních částic při jakýchkoli interakcích, k nimž dojde v daném objemu.

Jednotkou expozice v soustavě SI je C/kg, který s dříve používanou jednotkou R (rentgen) souvisí následujícím převodním vztahem

1 R = 2,54.10^-4 C/kg

Pro kermu a dávku máme stejnou jednotku, 1 Gy (gray), přičemž 1 Gy = 1 J/kg. Zde je namístě připomenout důležitost při udávání výsledků měření nebo výpočtů, kde je vedle jednotky nutné specifikovat i příslušnou veličinu, případně i záření a látku, k níž se vztahuje.