理工学・放射化学

医用工学

増幅器

増幅器  電圧増幅度AV=V2 / V1 電流増幅度AI=I2 / I1 電力増幅度Ap=V2I2 / V1I1        =P2 / P1増幅度(利得、ゲイン)(74pm75、62.54、61.54) 電力増幅度Gp=10log10P2 / P1[dB] 電圧or電流増幅度Gp=20log10V2 / V1[dB]           =20log10A2 / A1[dB]・オフセット電圧:入力端子を短絡して0Vとした場合に、出力される電圧・デシベルの計算 A dB + B dB = ( A+B ) dB帰還回路(負帰還回路) Av = V2 / Vi V2 = Av × Vi     = Av ( V1 + βV2) 帰還後の電圧利得Avf  Avf= V2 / V1   = Av / (1-βAv)・安定性 Avが変化しても、回路の利得はβによってほぼ決定されるので、極めて安定している演算増幅器(オペレーションアンプ)・反転増幅器 (70pm77、64.57) 点Pの電圧Vp=0 点Pの電流Ip=(V1-Vp)/ R1 V0=-R2 / R1 ×V1・非反転増幅器 (75pm...
放射線計測学

放射線基本量の単位 / 検出効率

放射線基本量の単位(77pm68、76am74pm79、75am81、74am81、73am78.80、72am81、71am79、70am78.pm79、69am78.pm79、68am78、67am78.pm44、66.60.65、65.58.59.64、64.58.59、63.59.60.65、61.41、62.58.60、61.58.59、60.58.59)名称単位定義★フルエンスm-2単位断面積当たりの球内に入射する粒子数★フルエンス率m-2・s-1単位時間当たりのフルエンスの増加分★エネルギーフルエンス率J・m-2・s-1単位時間当たりのある断面積の球内に入射した放射エネルギー★断面積m2入射した荷電粒子あるいは非荷電粒子によって生じた特定の相互作用に対するターゲット物質そのものの断面積=(1個のターゲット物質との相互作用を起こす確率)÷(フルエンス)線減弱係数m-1 ★質量減弱係数m2・kg-1非荷電粒子がある密度の物質中のある距離を通過する間、作用を起こす割合★質量エネルギー転移係数m2・kg-1非荷電粒子が、ある密度の物質中のある距離を通過する間、相互作用により荷電粒...
放射線計測学

気体の電離を利用する検出器

印加電圧と収集電荷の関係 (75pm80、72am78、66.66、60.62)①再結合領域   ②電離領域   エネルギー測定可能③比例領域   エネルギー測定可能④境界領域    ⑤GM領域   エネルギー測定不可⑥連続放電領域 エネルギー測定不可電離箱・自由空気電離箱 光子の照射線量の絶対線量の測定・空洞電離箱 (69pm80、62.64) 光子またはβ線(グリッド付きでα線も)の吸収(照射)線量の測定 印加電圧:電離領域  → 高線量かつエネルギーの測定ができる    感度は低い・校正,補正 (73pm79、68pm82、65.62、64.61.63、61.61) 1,校正定数 2,大気補正係数kTP    kTP=(273+T)/(273+T0)×P0/P   気圧が大、気温が低で電離が多くなる 3,極性効果   円筒型 < 平行平板型  4,イオン再結合   初期再結合はLETに依存する  一般再結合は線量率、印加電圧、電極間隔、電極サイズ、スペクトルに影響される↓より詳細はこちらのページで「対策ノート:標準計測法12」 (2次)電子平衡の利用とその条件(ブラッググレイの空...
放射線計測学

シンチレータ / 半導体検出器

発光を利用した検出器 (76pm81、68am79)無機シンチレータ・検出原理1,価電子帯の電子にエネルギーが付与される2,電子は伝導帯へ移動し、電子正孔対を作る3,正孔が活性化物質を電離する4,伝導帯の電子が電離された活性化物質に行く5,活性化物質は励起状態に上がる6,基底状態に遷移する際に可視光を放出する*純粋な結晶では禁止帯が大きいため、少量の不純物を添加する種類密度(g/cm3)最大波長(nm)減衰定数(ns)相対効率(%)用途および特徴★NaI(Tl)3.6410230100γ線、潮解性、高エネルギー分解能CsI(Tl)4.554068045α線、γ線CsI(Na)4.542064080α線、γ線、吸湿性6LiI(Eu)4.1470140035γ線、中性子BGO7.148030010γ線、高検出効率、加工が容易CdWO47.9470110017~20γ線ZnS(Ag)4.1450200130α線、中性子有機シンチレータ種類密度(g/cm3)最大波長(nm)減衰定数(ns) 相対効率(%)用途および特徴アントラセン1.2 450 30 100 α線、β線、昇華性スチルベン1.1...
放射線計測学

中性子 / α線の検出器 / 個人線量計

中性子の検出器・熱中性子の検出(1)核反応を利用したもの   (2)核分裂を利用したもの (3)放射化を利用したもの     ・高速中性子の検出(1) 反跳陽子を利用したもの 1H(n,n`)    (2) 放射化を利用したもの  (3) 半導体を利用したもの (4) 核分裂を利用したもの ・減速型線量当量計(レムカウンタ)   (68pm80、67am79) 熱中性子検出器をポリエチレン製減速材で覆ったもので、線量当量値が直読みできる    ・ホニャックボタンα線の検出器 (65.65)  放射能測定エネルギー測定★シリコン表面障壁型半導体検出器(SSBD)可能可能★4πガスフロー比例計数管可能 ZnS(Ag) CsI(Tl) 無機シンチレータ可能可能液体シンチレータ可能可能★グリッド付電離箱  ?  可能? 可能固体飛程検出器可能? ★イメージングプレート×? フィルムバッチ×? 個人線量計(77am72、76pm82pm98、74am79、73pm82、72am96pm79pm98、71am82、70am79、69am81.pm80、68am68pm80、66.64、63.64....
放射線計測学

その他検出器 / γ線スペクトル / 計数値の統計

その他検出器化学線量計 (69am79)・鉄線量計(フリッケ線量計) (69pm80、67pm80、63.64) 酸化反応 を利用する 空気か酸素を飽和させて使用する G値:15.5・セリウム線量計 還元反応 を利用する G値:2.4*G値:溶液が100eVのエネルギーを吸収したときの原子の変化数 イオン濃度と線量率には影響されず、LETには依存する熱量計(カロリーメータ)  (69pm82、68am80、62.59) 放射線による温度上昇によって放射能を測定する・水の比熱:4.2 (J/g・K) 1℃=1K-273.15  飛程検出器・霧箱 (68am80、63.61) 過飽和状態のアルコール気体中に荷電粒子が走行し、その飛程に沿って電離が起こり、このイオンを核として、霧が生じ、その飛程を光で照らして観察を行う・原子核乾板 (63.61、61.64) ガラスに厚さ500μm程度にハロゲン化銀を湿布したもので、現像すると荷電粒子の飛程に沿って黒化像として記録される・固体飛程検出器(CR-39) (77am69) 絶縁性固体で飛程に沿って生じたエッチピットを測定する・イメージングプレート...
放射線生物学

物理的・化学的レベルの影響

反応過程の時間的スケールまとめ(77pm55、68pm65、66.31、65.31、62.33)・物理的過程 10-19~10-13秒照射~電離・励起~・化学的過程 10-12~10-4秒 ~ラジカル生成・反応~・生化学的過程 10-3~10-1秒  ~DNAの損傷~・生物学的過程 100~秒  ~DNAの修復~DNA損傷の種類・直接作用:DNAの構成原子が放射線に電離・励起され、直接DNA損傷を引き起こす作用・間接作用:水分子が放射線に電離・励起され、フリーラジカルが形成され、これによりDNA損傷が引き起こされる作用・OH(ヒドロキシラジカル)が間接作用で主な作用を示す(他には・Hなど)LET(Linear Energy Transfer)線エネルギー付与(76am74、75am69pm68.69、74am69、73pm68、71pm68、70am65.am69、69am68、68pm69、67am64、65.40、62.32.40、61.39、60.31):放射縁が媒体中を通過する際に媒質に与える単位長さあたりのエネルギー 放射線の線質の違いを表す指標として用いられる・低LET放射...
放射線生物学

細胞の感受性 / DNAの反応

ベルゴリー・トリボンドーの法則(75am67、72am68、71am66、70pm65、69pm67、68am68、67am65、62.35)・放射性感受性が高い細胞の特徴 分裂活発な(細胞周期の短い)細胞 将来長期にわたり細胞分裂を継続する細胞 未分化な細胞*高感受性の細胞はアポトーシスを起こしやすい幹細胞 (62.37) 分裂して自分と同じ細胞を作る能力と、別の種類の細胞に分化する能力を持ち、際限なく増殖できる細胞 → 高感受性細胞周期による感受性の変化(77pm56、75pm67、73pm69、71pm66、69pm68、68am52.am65、66.39、64.3、63.39、62.39、61.31)・M期:分裂期・G期:間期・S期:合成期*最高感度はM期の最初*1細胞当たりのDNA量はG2期にかけて増え、M期で半分になる・分裂遅延:分裂を行っている細胞群に対して放射線が当たると最も早期に起こる 照射線量に比例して、G2期が長くなり、10Gyまでは1Gy当たり1時間遅れる・G0期:非常に長いG1期初期とも考えられ、正常細胞にも腫瘍細胞にもある・細胞周期チェックポイント・毛細血管...
放射線生物学

細胞の回復と死 / 生存率曲線

細胞の回復・亜致死損傷回復(SLD回復、Elkind回復)(76am68、73am68、70am69、69am68、65.38) 1回の照射で死に至らなかった細胞の回復は 低LET放射線で多く、線量率効果がある 高LET放射線はほぼない、線量率効果はほぼない 12時間程度で回復*線量率効果:低線量率の方が回復量は多いという効果・潜在的致死損傷回復(PLD回復) (63.40) 照射後の環境条件によって生存率の上昇が見られる回復 低栄養、低酸素、低pH、接触増殖阻害、定常増殖などの細胞を増殖抑制の起こる環境で発生 反対に通常修復されるPLDが修復されずに致死損傷として固定される場は高・低調液、カフェイン、βアラビノフラノシルアデニン、ヒドロキシウレア、ある種の抗がん剤などがある 1時間以内で回復するものと2~6時間で完了するものがある・逆線量率効果 一部の細胞では特定の線量率(5mGy/min)でGブロックにより致死効果が上がる細胞死・分裂死:増殖死ともいわれ、数回分裂して死に至る 無限の増殖能を失った状態 巨細胞を生じる「芽細胞」「がん細胞」などが行う・間期死:「神経細胞」「末梢リンパ...
放射線生物学

人体レベルの影響

放射線の影響の分類 (76am66、69pm66、64.35)影響閾値線量依存性防護目標例発生率重篤度確定的影響有有有防止下記以外確率的影響無有無防護発がんと遺伝的影響(遺伝子突然変異・染色体異常)確定的影響(63.37、62pm94) 発生率は線量に依存する 重症度は線量に依存する 閾値は存在する確率的影響(77am58、76pm67、73pm67、71am69、64.36、63.93) 発生率は線量に依存する 重症度は線量に依存しない 閾値は存在しない・がん(75pm65、67pm68、64.34、61.38、60.36) 原爆被爆者で、発がんの増加が確認されている 白血病はLQモデル 他の固形がんはLモデルに適合・潜伏期:白血病では最小2年、ピークは6~7年 他の固形がんでは最小10年・リスク(74am68、72pm67、71pm65) 白血病は絶対リスク予測モデル(線量に比例) 他の固形がんは相対リスク予測モデル 絶対リスク:単位線量当たりの発生数 →相加予測モデル  年齢にかかわらず影響は一定  相対リスク:被ばく集団発生率÷コントロール集団発生率→相乗予測モデル 高齢で高リ...
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