物理 放射線の種類 薬剤師国家試験対策

薬剤師国家試験対策

薬剤師国家試験対策として少しずつまとめていこうとおもいます!

私なりにまとめた物なので不備等あると思いますがあった場合はコメントなどで教えてくれると嬉しいです!

放射線の作用

放射線が及ぼす作用には主に励起作用、電離作用、写真作用の3つがあり、それらをまとめて物質相互作用と呼ばれています。さらに物質の透過性を示した透過作用があります。

透過性は放射線を個別に説明する時に記載します。

励起作用

励起作用は軌道電子をエネルギー順位の高い軌道に送ることによって高エネルギー状態になることを言います。

詳しくは下記記事で記載しています。

電離作用

放射線によって原子の中から電子を弾き飛ばしてイオン化などをさせる作用です。これには直接電離間接電離の2種類があります。

直接電離

α線やβ線は粒子線であるため原子などから直接電離させることができます。

間接電離

γ線やX線は電磁波であり直接電離させることはできず、原子核などと相互作用することによって荷電粒子を発生させてそれが電離作用を持つものです。

写真作用

フィルムに塗られた乳剤を白から黒くする作用でありこれを利用した代表的な物がレントゲンです。

放射線の種類

放射線の種類は下図の通りです。数多くありますがここでは電離放射線のα線、β線、γ線、X線について記載していきます。

放射線の種類

α線

本体ヘリウム原子核(中性子2個、陽子2個
物質相互作用(電離作用など)とても大きい
透過力とても小さい(厚紙などで遮蔽できる
飛程(荷電粒子が止まるまでの距離)10cm前後と短い
スペクトル線スペクトル(物質によって一定の値が得られるスペクトル)

β線

 β線の本体はβ⁻粒子のβ⁻線β⁺粒子のβ⁺線があるためそれぞれ記載します。

β⁻線

本体電子(主に陰電子)
物質相互作用α線より小さい
透過力α線より大きい(プラスチック板などで遮蔽できる
飛程α線よりは長い
スペクトル連続スペクトル(物質によって一定の値は得られないスペクトル)

(陰)電子は軌道電子と同じ意味です。 

β⁻線には弾性散乱、非弾性散乱、制動散乱の3つの相互作用がありますがこれは大切なので下記で詳細を記載します。

β⁺線

本体ポジトロン(陽電子)
物質相互作用α線より小さい
透過力α線より大きい(プラスチック板などで遮蔽できる
飛程α線よりは長い
スペクトル連続スペクトル(物質によって一定の値は得られないスペクトル)

表を見ていただくと分かると思いますが本体意外はβ⁻線とほぼ同じになってます。

β⁺線は放射され、運動エネルギーを失った状態になったときに(陰)電子と結合します。その際に180°の2方向に消滅放射線(消滅γ線)を放出します。

消滅放射線

γ線

γ線は励起状態から基底状態へ核が遷移する時に出る電磁波であるため一般的に核内から放出される波長です。

本体電磁波(波長のため質量などはない)
物質相互作用とても小さい
透過力とても大きい(鉛板でやっと遮蔽できる
スペクトル線スペクトル(物質によって一定の値が得られるスペクトル)

γ線に関わる相互作用は電光効果、コンプトン効果(コンプトン散乱)、電子対生成の3種類がありますがそれは下記で詳しく説明します。

X線

X線はγ線と同じ電磁波ですが違いは核外から放出される波長である点です。

本体電磁波(γ線よりは長波長ですが他の電磁波の中では短波長)
物質相互作用とても小さい
透過力とても大きい
スペクトル制動X線 連続スペクトル
特性X線 線スペクトル

X線のスペクトルは2種類ありますがこれを覚えるというよりは制動X線はβ⁻線の相互作用で発生する電磁波であり、特性X線は軌道電子捕縛(EC)が起きた時に発生するとそれぞれの単元とのかかわりを覚えたほうが効率的だと思います。

まとめ

上記はとても細かく記載してしまったためこれを覚えるのはとても大変だと思うのでせめて下記の表を覚えてから少しずつ上記の個別の内容を覚えていくといいと思います。

荷電粒子荷電粒子荷電粒子電磁波電磁波
α線β⁻線β⁺線γ線X線
本体ヘリウム原子核(陰)電子陽電子電磁波電磁波
物質相互作用
透過力小(厚紙1枚)大(鉛板)大(鉛板)
飛程波長のため飛程
は存在しない
波長のため飛程
は存在しない
スペクトルスペクトル連続スペクトル連続スペクトルスペクトル特性X線
 スペクトル
制動X線
 連続スペクトル

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