Ⅸ.放射線物理学

Ⅸ.放射線物理学

放射線物理学 基礎

粒子としての挙動 ・運動量P  P = m×V  ・運動エネルギーT(62.41)  T = 1/2×m×V2   (J=N・m=kg・m2・s-2) ・粒子の加速 E(71am76、69am70)  E = e×電位差V   =  1/2×M×V2    -光速度に近いとき-相対論的力学 ・運動量P $$P=\frac { m×V }{ \sqrt { 1-V^{ 2 }/C^{ 2 } } } $$ ・全エネルギー(70am74)  全エネルギー = T+mC2          = √(P2 C2+m2 C4 )  T:運動エネルギー   (一般的に放射線のエネルギーEとされるものと等しい)   MC2:静止エネルギー $$E={ M′C }^{ 2 }-{ MC }^{ 2 }={ MC }^{ 2 }×(\frac { 1 }{ \sqrt { 1-v^{ 2 }/C^{ 2 } } } -1)$$ ・相対論的質量m′ $$P=\frac { m}{ \sqrt { 1-V^{ 2 }/C^{ 2 } } } $...
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原子と原子核

原子と原子核の大きさ  (69pm70、67am70、66.43) ・原子の直径:10-10m ・原子核の半径R:10-15~10-14m  R=r0×(質量数)1/3   r0:1.2~1.4×10-15 ・原子番号が大きくなるにつれて、中性子が過剰の状態で原子核は安定する 原子核モデル (69pm70) ・液滴模型 量子数 (65.42、64.42、63.42、62.42、60.41) 主量子数(n) 方位量子数 磁気量子数 スピン 配置可能電子数 1(K殻) 0 0(s) ×2 2 2(L殻) 0 0(s) ×2 8 0、1 1(p)=-1、0、1  3(M殻) 0 0(s) ×2 18 0、1 1(p)=-1、0、1  0、1、2 2(d)=-2、-1、0、1、2 素粒子 (67am70、66.43、64.48、63.41) 名称  電荷  スピン  質量  原子質量...
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放射線の分類 / 壊変形式

放射線の分類  (72am70、71am65.70.74、70am70.pm83、68am65、65.41、64.41、61.42.43、60.42) ・非電離放射線 :電波、紫外線、可視光、(紫外線)など ・電離放射線  ― 直接電離放射線:荷電粒子    ― 間接電離放射線:光子、中性子、(紫外線) ・電磁放射線 :光子線(γ線*1、特性X線*1、制動X線*2、消滅X線*1) ・粒子放射線 :α線*1  β線*2  電子線*2(オージェ電子*1、内部転換電子*1)  陽電子線*2  陽子線*2  重粒子線*2  中性子線*2 *1:単一スペクトル放射線  *2:連続スペクトル放射線  放射性同位体の壊変形式  (71pm71、70am1、68am1、67am1、61.1) α壊変  (67pm72)  (A,Z) → (A-4,Z-2) + α ・親核種からα粒子が飛び出す ・壊変条件 :Q>0  Q値={M親-(m娘+α)}×C2  M親:親核種の質量   m娘:娘核種の質量  C:光速 ・α粒...
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荷電粒子と物質の相互作用

相互作用の種類  (72pm72、71am78) 相互作用  相互作用の相手 電子のエネルギー 発生するもの 弾性散乱 原子(核) 不変 なし 衝突損失(電離,励起) 軌道電子 減少  特性X線,オージェ電子 放射損失  原子核 減少 制動X線 チェレンコフ効果  原子 減少  青色光 ・弾性散乱  衝突によって相手粒子の内部エネルギーを変化させない散乱 *ラザフォード散乱 :ごくまれな確率で原子核と衝突しておこす大角度の散乱 ・非弾性散乱  衝突によって相手粒子を励起状態にする場合の散乱 ・制動放射 (63.45)  荷電粒子が原子核の電場により制動を受け、そのエネルギーを光子として放出する現象 ・電子対消滅 (67am72)  陽電子と電子が対消滅し、その全静止エネルギー(1.022MeV)を180度対向に放出される2つの光子のエネルギー(0.511MeV)として放出する現象 ・チェレンコフ放射 (68pm73、63.47、60.48)  荷電粒子が...
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光子と物質の相互作用

光子と物質の相互作用  (68pm39、68am70、67pm73、64.46、61.47、60.46) 相互作用 反応相手 光子のエネルギー 二次電子 トムソン散乱 自由電子 不変 なし レイリー散乱 軌道電子 不変  なし 光電効果 軌道電子 消滅  光電子 コンプトン散乱 自由電子、最外殻電子 散乱 反跳電子 電子対生成 原子核 消滅  原子、陽電子 三電子生成 軌道電子 消滅  原子、陽電子 光核反応 原子核  消滅  なし 弾性散乱  (69pm71) ・光子の波動性を示す反応 ・トムソン散乱  自由電子との相互作用  光子のエネルギーは変化せず、進行方向が変化する ・レイリー散乱(干渉性散乱)  軌道電子との相互作用    光子のエネルギーは変化せず、進行方向が変化する 光電効果  (68am72) ・光子のエネルギーEe  Ee=Er‐Eb     Er:光子のエネルギー   E...
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X線の発生 / 中性子の相互作用

X線の発生 特性X線の発生 (72am72、70.72、66.45、63.46、61.46) ・詳細は前述  ↓ 放射性同位体の壊変形式 ・モーズリーの法則  (68pm71、64.45、63.44、62.46、61.45)  特性X線の振動数ν=C2R2(Z-σ)2  C:光速     R:リュードベリ定数  Z:ターゲットの原子番号   σ:遮蔽定数  → 特性X線のエネルギーE=hνであり、Eはターゲットの原子番号にのみ依存する 制動X線の発生  (72pm71、70pm37、68pm71、67am71、66.45、65.45、63.45、62.45、60.45) ・単位時間の発生強度I  I=K×I×Z×V2 ・制動放射線の発生効率η  η=K×Z×V[%] *診断領域ではηは1%未満である。  K:定数(1.1×10-9)   I:管電流   Z:ターゲットの原子番号  V:管電圧 管電圧と制動放射線の最大エネルギーの関係 ・デュエンハントの法則 (70am72、68pm71、67am71、66.45、6...
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