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22日

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・物質中に入射したα粒子は、そのエネルギーEを次第に失いながら停止する。
 この過程において、α粒子の飛程の単位長さあたりで失われるエネルギーSは阻止能と呼ばれ、ベーテの式によって表される。
 また、α粒子の透過距離に対するSの関係を示す曲線はブラッグ曲線と呼ばれる。
 数MeV程度のα粒子の場合、飛程の末端に近づくにつれてSはEにほぼ反比例して上昇する。
 α粒子の飛程は入射エネルギーが一定でもラザフォード散乱等における確率的過程により飛程にばらつきを生ずる。
 これを飛程のストラグリングと呼ぶ。
 このため、α粒子の飛程は、透過強度が半減する透過距離に相当する平均飛程をもって表すことが一般的である。

・ガンマ線と物質との相互作用は複数存在する。
 その中で主となるのはガンマ線エネルギーをEγとすると、Eγ=16keVで物質が水の場合、光電効果、鉛の場合光電効果であり、Eγ=80keVで物質が水の場合コンプトン効果、鉛の場合光電効果である。
 また、Eγ=400keVで物質が水の場合コンプトン効果、鉛の場合光電効果であり、Eγ=2MeVで物質が水の場合コンプトン効果、鉛の場合コンプトン効果である。

・物質中を移動している荷電粒子の物質の単位長さあたりのエネルギー損失を阻止能という。
 単位物質の阻止能は、その物質の電子密度の1乗に比例して増大する。
 また、荷電粒子の電荷の2乗に比例して増大するが、荷電粒子の質量には依存しない。
 阻止能は、非相対論的な荷電粒子の場合、荷電粒子の速度の2乗に反比例して減少し、相対論的な領域では増大する。
・光子と物質との相互作用には、次の5つがある。
 光電効果
 コンプトン散乱
 電子対生成
 レイリー散乱
 光核反応
 これらのうち、光子のエネルギーに応じて、0.1〜0.5MeV以下のエネルギーでは、光電効果が0.5〜5MeV程度のエネルギー範囲では、コンプトン散乱が、5MeV以上では電子対生成が主たる相互作用となる
 また、原子番号Zについてみると、Zが小さい物質に対しては広いエネルギー範囲に渡りコンプトン散乱が主要な相互作用となり、断面積はZの1乗に比例して大きくなる。
 また、Zが大きくなるに従い、低エネルギー側では光電効果が、高エネルギー側では電子対生成が支配的な相互作用となり、それぞれZのおよそ5乗、及び2乗に比例して断面積は大きくなる。
 一方レイリー散乱は光子の弾性散乱に起因し、光子がエネルギーを損失することなしに散乱し、方向を変える現象をいう。
 また、光核反応は光子エネルギーが数MeV以上になった時にのみ重要で、高エネルギー光子が直接原子核に入射し、物質と(γ,n)反応などを起こして原子核より中性子を放出させる反応をいう。

・β壊変には、
 β+壊変
 軌道電子捕獲
β-壊変
 の3つの壊変形式がある。
 このうち、β+壊変は原子核内の陽子が陽電子とニュートリノを放出して中性子に変わる過程で、この例には22Naがあり、壊変後22Neとなる。
 また、22Naが壊変するときに陽電子を放出せず、ニュートリノだけを放出して22Neとなる過程が存在する。
 この壊変形式が軌道電子捕獲であり、壊変後の原子は励起状態にあるため、特性エックス線あるいはオージェ電子が放出される。
 これら2つの壊変過程は互いに競合し、22Naの場合の分岐比は前者が約90%、後者が約10%である。





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