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28日

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・物質中を進む荷電粒子は、物質中の原子核と核反応を起こすことを除くと、主として次の3つの過程によりそのエネルギーを失う。
 1、軌道電子及び原子核とのクーロン相互作用
 2、制動放射
   3、チェレンコフ放射

 1の過程では、軌道電子との相互作用の確率が圧倒的に大きい。
 これは、相互作用を起こす確率は、原子の断面積と原子核の断面積との比が10^8であることを考えると容易に理解される。
 この過程の最も重要な現象に、電離と励起がある。
 電離では、エネルギーを持った自由電子が発生し、励起では軌道電子がより高いエネルギー準位に移る。
 これらをもたらす相互作用は、非弾性散乱と呼ばれる。
 
 制動放射の過程は、荷電粒子が原子核との相互作用により方向を変える、あるいは減速される場合に、電磁放射線を放出してエネルギーを失う現象をいう。
 放出される電磁放射線の強度は、物質の原子番号が大きいほど、また、入射粒子の質量が小さいほど大きい。
   
 チェレンコフ放射の過程は、荷電粒子が屈折率nの物質中をその物質中における光の速度Cm(=c/n、cは真空中の光速度)よりも大きい速度で通過するとき、荷電粒子の速度方向に沿って光子が放出される現象をいう。
 荷電粒子の速度をvとすると、光子が放出される角度はcos^-1(Cm/v)となる。

・β-壊変の際は、核電荷が1だけ増加する。
 β+壊変の際は、核電荷が1だけ減少すると同時に電荷を持つ陽電子と電荷を持たないニュートリノが放出される。
 電子捕獲の際には、核電荷が1だけ減少すると同時にニュートリノが1個放出される。
 このときK軌道電子が最も捕獲されやすい。
 電子捕獲の後続過程として、特性エックス線又はオージェ電子が放出される。




・1MeVの光子と軟組織との相互作用の大部分は、コンプトン効果であり、その結果生ずる二次電子が軟組織中の原子、分子を励起又は電離して、エネルギーが付与される。
 その平均線エネルギー付与の大きさは、α線に比べて小さい。
 放射線防護の立場では、このような二次電子に対する放射線荷重係数の値が1と定められている。

・ある物質の荷電粒子に対する質量衝突阻止能は、入射粒子の速度の2乗に逆比例し、その有効電荷の2乗に比例するが、入射粒子の質量には依存しない。
 また、その物質の原子番号に比例し、質量数に逆比例する。
 この比は元素によらずほぼ一定であるので、質量衝突阻止能はあまり物質によらない値となる。

・熱中性子が原子番号5の10B原子核に吸収されると、α線が放出される場合がある。
 この現象は荷電粒子生成反応と呼ばれ、発熱反応であり、アルファ線と7Li原子核が生成される。
 この反応の断面積は約3800b(バーン)と大きい。
 ここで、1b=38000cm^2である。
 反応後の生成核は93%の確率で励起状態をとり、Q値の絶対値は2.3MeVである。
 放出されるα線のエネルギーは1.5MeVである。
 この反応は中性子の検出によく利用され、中・高速中性子に対して感度を高くするために中性子モデレータ(減速材)が用いられる。
 モデレータとしては水素を多く含む材料が適切である。


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