<h1>放射線の基礎</h1>
<h2>放射線の分類</h2>
<h2>放射線の量と単位</h2>
<table>
    <tr>
        <th colspan="2">量</td>
        <th colspan="2">単位</td>
        <th rowspan="2">対象放射線および<br>定義物質</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>名称</td>
        <td>記号</td>
        <td>SI</td>
        <td>特別名称</td>
    </tr> 
    <tr>
        <td>フラックス</td>
        <td><ruby>N<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>s<sup>-1</td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr> 
    <tr>
        <td>エネルギーフラックス</td>
        <td><ruby>R<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>W(J・s<sup>-1)</td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>フルエンス</td>
        <td>Φ</td>
        <td>m<sup>-2</td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>エネルギーフルエンス</td>
        <td>Ψ</td>
        <td>J・m<sup>-2</td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>フルエンス率</td>
        <td><ruby>Φ<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>m<sup>-2</sup>・s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>エネルギーフルエンス率</td>
        <td><ruby>Ψ<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>J・m<sup>-2</sup>・s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>断面積</td>
        <td>δ</td>
        <td>m<sup>2</td>
        <td>ｂ</td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>質量減弱係数</td>
        <td>μ/ρ</td>
        <td>m<sup>2</sup>・kg<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td>非荷電粒子線</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>質量エネルギー転移係数</td>
        <td>μ<sub>tr/ρ</td>
        <td>m<sup>2</sup>・kg<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td>非荷電粒子線</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>質量エネルギー吸収係数</td>
        <td>μ<sub>en/ρ</td>
        <td>m<sup>2</sup>・kg<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td>非荷電粒子線</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>質量阻止能</td>
        <td>S/ρ</td>
        <td>J・m<sup>2</sup>・kg<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td>荷電粒子線</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>線エネルギー付与</td>
        <td>L<sub>Δ</sub></td>
        <td>J・m<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td>荷電粒子線</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>W値</td>
        <td>W</td>
        <td>J</td>
        <td></td>
        <td>荷電粒子線</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>放射線化学収率</td>
        <td>G(x)</td>
        <td>mol・J<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>吸収線量</td>
        <td>D</td>
        <td>J・kg<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy</td>
        <td>すべての放射線、物質：すべての物質</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>カーマ</td>
        <td>Ｋ</td>
        <td>J・kg<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy</td>
        <td>非荷電粒子線、<br>物質：すべての物質</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>シーマ</td>
        <td>Ｃ</td>
        <td>J・kg<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy</td>
        <td>一時荷電粒子線、物質：すべての物質</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>照射線量</td>
        <td>Ｘ</td>
        <td>C・kg<sup>-1</sup></td>
        <td>R</td>
        <td>光子(Ｘ線,γ線)<br>物質：乾燥空気</td>
    </tr>
    <tr>
        <td>吸収線量率</td>
        <td><ruby>D<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>J・kg<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy・s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>カーマ率</td>
        <td><ruby>K<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>J・kg<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy・s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>シーマ率</td>
        <td><ruby>C<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>J・kg<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy・s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>照射線量率</td>
        <td><ruby>X<rt>・</rt></ruby></td>
        <td>C・kg<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>放射能</td>
        <td>A</td>
        <td>s<sup>-1</sup></td>
        <td>Bq</td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>改変定数</td>
        <td>λ</td>
        <td>s<sup>-1</sup></td>
        <td></td>
        <td></td>
    </tr>
    <tr>
        <td>空気カーマ率定数</td>
        <td>Γ<sub>δ</sub></td>
        <td>m<sup>2</sup>・J・kg<sup>-1</sup></td>
        <td>Gy・m<sup>2</sup>・Bq<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup> </td>
        <td></td>
    </tr>
</table> 
<h4>フラックス <ruby>N<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりの粒子の増加分</li>
</ul>
<h4>エネルギーフラックス　<ruby>R<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりの放射エネルギーの増加分</li>
</ul>
<h4>フルエンス　Φ</h4>
<ul>
<li>単位断面積を持つ球に入射する粒子数</li>
</ul>
<h4>エネルギーフルエンス　Ψ</h4>
<ul>
<li>単位断面積を持つ球に入射する粒子の運動エネルギーの総和</li>
</ul>
<h4>フルエンス率　<ruby>Φ<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりのフルエンスの増加分</li>
</ul>
<h4>エネルギーフルエンス率　<ruby>Ψ<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりのエネルギーフルエンスの増加分</li>
</ul>
<h4>断面積　δ</h4>
<ul>
<li>1個の放射線粒子が相手の原子1個あたりに起こした相互作用の平均数</li>
<li>特別単位名称：ｂ(バーン)＝10<sup>-28</sup>m<sup>2</sup>＝100fm<sup>2</sup></li>
</ul>
<h4>質量減弱係数　μ/ρ</h4>
<ul>
<li><u>非荷電粒子</u>が物質の単位質量あたりの相互作用によってどれくらい減弱するかを表した係数
<ul>
<li>相互作用：光電効果、コンプトン散乱、レイリー散乱、電子対生成</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h4>質量エネルギー転移係数　μ<sub>tr/ρ</td></h4>
<ul>
<li>物質の単位質量あたりに入射してきた<u>非荷電粒子</u>のエネルギーのうち、相互作用によってどれくらい電子のエネルギーに変わるかという割合を表した係数
<ul>
<li>相互作用：光電効果、コンプトン散乱、電子対生成</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h4>質量エネルギー吸収係数　μ<sub>en/ρ</td></h4>
<ul>
<li><u>非荷電粒子</u>が物質の単位質量あたりに制動放射を起こす割合を補正する係数</li>
<li>診断領域X線のような低エネルギーの場合、生体物質では質量エネルギー吸収係数は質量エネルギー転移係数に等しくなる</li>
</ul>
<h4>質量阻止能　S/ρ</h4>
<ul>
<li><u>荷電粒子</u>が物質の単位断面積を通過する際、その物質の単位質量あたりに失う平均エネルギー</li>
</ul>
<h4>線エネルギー付与　L<sub>Δ</sub></h4>
<ul>
<li><u>荷電粒子</u>が物質中を通過する際、単位長さあたりで電子に与えるエネルギーがΔ以下であるエネルギー損失</li>
<li>L<sub>∞</sub>の場合、線衝突阻止能と等しくなる<br>
→このことからL<sub>Δ</sub>を制限された線衝突阻止能とも呼ぶ</li>
</ul>
<h4>W値　W</h4>
<ul>
<li><u>荷電粒子</u>が気体中で１つのイオン対を作るための平均消費エネルギー</li>
<li>空気のＷ値＝34J</li>
</ul>
<h4>放射線化学収率　G(x)</h4>
<ul>
<li>物質に吸収されたエネルギーあたりに生成・分解・変化して生じた物質の平均値</li>
</ul>
<h4>吸収線量　D</h4>
<ul>
<li>物質の単位質量当たりに放射線によって与えられた平均エネルギー</li>
<li>特別単位名称：Gy(グレイ)</li>
<li>定義式：非荷電粒子の場合　<u>吸収線量＝エネルギーフルエンス×質量エネルギー吸収係数</u><br>
　　　　荷電粒子の場合　　<u>吸収線量＝フルエンス×質量阻止能</u></li>
<li>放射線の種類や照射物質のいかなるものにも適応される</li>
<li>放射損失は<u>含まない</u></li>
<li>特性X線のエネルギーは含まない</li>
<li>オージェ電子のエネルギーは含む</li>
</ul>
<h4>カーマ　K</h4>
<ul>
<li><u>非荷電粒子</u>により単位質量あたりから放出されるすべての荷電粒子の初期運動エネルギーの総和</li>
<li>特別単位名称：Gy(グレイ)</li>
<li>定義式：<u>カーマ＝エネルギーフルエンス×質量エネルギー転移係数</u><br>
　　　　<u>照射線量＝エネルギーフルエンス×質量エネルギー吸収係数×1/1-g</u></li>
<li>放射損失も<u>含む</u></li>
<li>特性X線のエネルギーは含まない</li>
<li>オージェ電子のエネルギーは含む</li>
</ul>
<h4>シーマ　C</h4>
<ul>
<li>単位質量当たりの物質中における電子衝突の衝突損失で、2次電子を除く荷電粒子のエネルギー損失</li>
<li>特別単位名称：Gy(グレイ)</li>
<li><u>入射荷電粒子にのみ適応</u>され、それにより発生した2次荷電粒子には適応しない</li>
</ul>
<h4>照射線量　X</h4>
<ul>
<li>単位質量あたりの<u>乾燥空気</u>中で<u>光子</u>によって放出された陽電子・陰電子すべてが乾燥空気中で停止するまでに発生させた正負どちらかのイオンの平均全電荷の絶対値</li>
<li>特別単位名称：R(レントゲン)＝2.58×10<sup>-4</sup>C・kg<sup>-1</sup><br>現在では用いられてはいないが照射線量測定機器などのメータ表示がR表示のものが現在でも使用されているためこの関係は知っておく必要がある</li>
<li>定義式：<u>照射線量＝エネルギーフルエンス×質量エネルギー吸収係数×e/W<sub>air</sub></u></li>
<li>放射損失は<u>含まない</u></li>
<li>特性X線のエネルギーは含まない</li>
<li>オージェ電子のエネルギーは含む</li>
</ul>
<h4>吸収線量率　<ruby>D<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりの吸収線量の増加分</li>
</ul>
<h4>カーマ率　<ruby>K<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりのカーマの増加分</li>
</ul>
<h4>シーマ率　<ruby>C<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりのシーマの増加分</li>
</ul>
<h4>照射線量率　<ruby>X<rt>・</rt></ruby></h4>
<ul>
<li>単位時間あたりの照射線量の増加分</li>
</ul>
<h4>放射能　A</h4>
<ul>
<li>不安定な原子核が単位時間あたりに壊変する平均数</li>
<li>特別単位名称：Bq(ベクレル)</li>
<li>放射線壊変時する際、α線・β線・γ線などを放出するが1壊変に1個の放射線が出るとは限らない。<sup>60</sup>Coのように１壊変に2本のγ線を放出する核種もある</li>
</ul>
<h4>改変定数　λ</h4>
<ul>
<li>ある核種が単位時間の間にそのエネルギー状態から自然の核変換の行う確率</li>
<li>放射性核種の半減期T<sub>1/2</sub>と改変定数λとの間にはλ・T<sub>1/2</sub>＝ln2＝0.693の関係がある</li>
</ul>
<h4>空気カーマ率定数　Γ<sub>δ</sub></h4>
<ul>
<li>ある放射能を持つ点線源から一定距離における空気カーマ率を示したもの</li>
<li>特別単位名称を用いた単位：Gy・m<sup>2</sup>・Bq<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup><br>
A[Bq]の点線源である放射性核種からl[m]の距離における空気カーマ率<ruby>K<rt>・</rt></ruby><sub>δ</sub>[Gy/s]は空気カーマ率定数をΓ<sub>δ</sub>とすると次式で表される<br>
　<ruby>K<rt>・</rt></ruby><sub>δ</sub>[Gy/s]＝Γ<sub>δ</sub>・ A[Bq]/l[m]<br>
この式から空気カーマ率定数の単位がGy・m<sup>2</sup>・Bq<sup>-1</sup>・s<sup>-1</sup>となることが分かる</li>
</ul>


放射線を計測するために必要な単語や単位などについて学ぶ科目です。

放射線計測学

放射線の基礎

<h1>相互作用</h1>
<h2>光子と物質との相互作用</h2>
<p><img src="https://i.imgur.com/fCcfrAl.png" alt=""></p>
<h3>光電効果</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/x1PdXjp.png" alt=""></p>
<h3>電子対生成</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/rhJ5xDs.png" alt=""></p>
<ul>
<li>電子対生成の閾値<br>
0.511MeV+0.511MeV＝1.022MeV</li>
</ul>
<h3>光核反応</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/sNiMLND.png" alt=""></p>
<h3>干渉性散乱</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/gXDhAIH.png" alt=""></p>
<ul>
<li>トムソン散乱：光子と自由電子との干渉性散乱</li>
<li>レイリー散乱：光子と軌道電子との干渉性散乱</li>
</ul>
<h3>コンプトン散乱</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/9bbNBwa.png" alt=""></p>
<h3>光子の減弱</h3>
<ul>
<li>線減弱係数
<ul>
<li>単位長さあたりに減弱する割合</li>
<li>物質の減弱係数がμ（cm<sup>-1</sup>）の時、光子はI<sub>0</sub>e<sup>-μx</sup>に減弱する<br>
　 I＝I<sub>0</sub>e<sup>-μx</sup></li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3>半価層・1/10価層</h3>
<ul>
<li>
<p>半価層<br>
<img src="https://i.imgur.com/703DoXp.png" alt=""></p>
<ul>
<li>フィルタがない時の線量率が1/2に減弱するのに必要なフィルタ厚（H<sub>1/2</sub>）</li>
<li>半価層が大きいほど透過力の大きいX線（エネルギーの高いX線）をなる</li>
<li>H<sub>1/2</sub>＝0.693/μ</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>1/10価層</p>
<ul>
<li>フィルタがない時の線量率が1/10に減弱するのに必要なフィルタ厚（H<sub>1/10</sub>）</li>
<li>H<sub>1/10</sub>＝2.303/μ</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>均等度</p>
<ul>
<li>均等度＝第1半価層(H1)/第2半価層(H2)</li>
<li>均等度は1より小さくなる</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>不均等度</p>
<ul>
<li>不均等度＝第2半価層(H2)/第1半価層(H1)</li>
<li>不均等度は1より大きくなる</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>半価層測定</p>
<p><img src="https://i.imgur.com/eWzhylY.png" alt=""></p>
<ul>
<li>エネルギー依存度の小さい線量計を使用する　→　電離箱線量計</li>
<li>線量計に散乱線が入射しないような配置にする　→　吸収版と線量計は離す<br>
散乱線が入射すると減弱曲線の傾斜が小さくなり半価層は厚くなる</li>
<li>吸収板は入射X線のエネルギーによって使い分ける
<ul>
<li>Al：10keV～10MeV、Cu：35keV～8MeV　（診断領域X線）</li>
<li>Pb：350keV～3.5MeV</li>
</ul>
</li>
<li>吸収板は高純度の材料を用いる
<ul>
<li>Al：99.8％</li>
<li>Cu：99.2％</li>
<li>Pb：99.9％</li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2>電子と物質の相互作用</h2>
<p><img src="https://i.imgur.com/HT1FMwe.png" alt=""></p>
<h3>弾性散乱</h3>
<ul>
<li>電子線が持つ運動エネルギーは変わらず方向だけが変わる現象</li>
<li>弾性散乱は原子核に対する散乱現象であり、原子核のクーロン力によって起こるものからクーロン散乱またはラザフォード散乱とも呼ばれる</li>
</ul>
<h3>非弾性散乱</h3>
<ul>
<li>物質内の電子に衝突することで電子線の方向だけでなく運動エネルギーも変化する現象</li>
<li>電子線の持つエネルギーは衝突した電子に与えることで減少する</li>
<li>電子線が原子を構成する軌道電子に非弾性散乱を起こすと、その原子は電離または励起を起こす</li>
</ul>
<h3>制動放射</h3>
<ul>
<li>原子核の強いクーロン力によって電子線の方向が大きく曲げられ、電子線が持つ運動エネルギーを連続X線として放出する現象</li>
</ul>
<h3>荷電粒子のエネルギー損失</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/dGlPBjg.png" alt=""></p>
<ul>
<li>
<p>衝突損失</p>
<ul>
<li>電子線の衝突損失は、物質内の電子との非弾性散乱によるものである</li>
<li>電子線の非弾性散乱は原子の電離・励起を引き起こす</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>放射損失</p>
<ul>
<li>電子線の放射損失は、原子核や電子のクーロン力によるものである</li>
<li>クーロン力による制動放射では、電子線のエネルギー損失を制動X線として放出する</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>衝突損失と放射損失の比</p>
<ul>
<li>電子線の衝突阻止能をS<sub>col</sub>、放射阻止能をS<sub>rad</sub>とし、電子線の運動エネルギーをE（MeV）、物質の原子番号をZとすると、S<sub>col</sub>とS<sub>rad</sub>の比は<br>
<strong>S<sub>rad</sub>/S<sub>col</sub>≒EZ/820</strong><br>
となる。</li>
</ul>
<p>例）鉛の場合、Z＝82のためE＝10（MeV）の時、衝突阻止能と放射阻止能が等しくなる<br>
<img src="https://i.imgur.com/ICrdMtp.png" alt=""></p>
</li>
</ul>
<h3>電子の飛程</h3>
<ul>
<li>
<p>飛程：荷電粒子が物質中に入社した点から運動エネルギーを失って制止するまでの直線距離（cm）</p>
<ul>
<li>飛程に物質の密度（g・cm<sup>-3</sup>）を乗じた「g・cm<sup>-2</sup>」の単位を用いることで物質の種類に左右されにくくなる</li>
<li>電子線は多重散乱を起こすことで飛程が直線的ではないため、入射点から静止点までの最大値を「最大飛程」という<br>
<img src="https://i.imgur.com/IGnjtCC.png" alt=""></li>
</ul>
</li>
<li>
<p>最大否定Rと最大エネルギーの関係</p>
<ul>
<li>β線の最大飛程の測定では、アルミニウム板を用いた「フェザー法」という方法がある</li>
<li>フェザー法ではβ線の最大エネルギーをE（MeV）、最大飛程をR（g・cm<sup>-2</sup>）とすると、以下の式が成り立つ<br>
　R＝0.407E<sup>1.38</sup>　　　（0.15MeV＜E＜0.8MeV）<br>
　R＝0.542E-0.133　　（0.8MeV＜E）<br>
　<strong>R＝0.5E　　　　　　（近似式）</strong></li>
<li>この式はアルミニウムに対して得られた式であるが、ほとんどの物質に対して近似的に使用できる</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3>陽電子</h3>
<ul>
<li>陽電子線が物質中を通過するとき、陽電子線が起こす相互作用は、同じ運動エネルギーのβ線や電子線の場合とほぼ同じである。しかし、物質内で陽電子線が運動エネルギーを失うとき、β線や電子線と異なる「陽電子消滅」という現象を起こす</li>
<li>陽電子消滅：陽電子線が物質内で運動エネルギーを失い、静止状態になるとすぐに近くの自由電子（陰電子）と結合する現象</li>
<li>陽電子消滅が起こると、結合した陽電子と陰電子が消滅し、代わりに0.511MeVのエネルギーを持った2本の「消滅放射線」と呼ばれる電磁波が互いに180°反対方向に発生する<br>
（厳密には必ずしも180°ではなく平均して0.5°程度の差異がある。このことを消滅放射線の角度動揺と呼び、PET検査における空間分解能の劣化の一因となる）</li>
</ul>
<h2>重荷電粒子と物質の相互作用</h2>
<h3>エネルギー損失</h3>
<ul>
<li>重荷電粒子線のエネルギー損失には衝突損失と放射損失があるが、制動放射による放射損失は無視できる。このため、重荷電粒子線のエネルギー損失は衝突損失が主である。<br>
<strong>衝突損失　≫　放射損失</strong></li>
<li>重荷電粒子の衝突損失は物質内の電子のクーロン力による相互作用</li>
<li>重荷電粒子線はまっすぐな飛跡に沿って付近の原子の軌道電子をはじき出し、原子の電離や励起を起こしながら運動エネルギーを失っていく</li>
</ul>
<h3>阻止能</h3>
<ul>
<li>
<p>物質中における重荷電粒子線の阻止能は、特別な場合を除き放射損失による放射阻止能を無視できるため、衝突損失による衝突阻止能S<sub>col</sub><br>
<strong>S　≒　S<sub>col</sub></strong></p>
</li>
<li>
<p>衝突阻止能はべーての式によって表される<br>
<strong>S<sub>col</sub> ∝ Z<sup>2</sup>/V<sup>2</sup> ＝　Z<sup>2</sup>M/2E ∝ 　Z<sup>2</sup>M/E</strong><br>
Z<sup>2</sup>：荷電粒子の原子番号<br>
V<sup>2</sup>：荷電粒子の速度<br>
E ：荷電粒子の運動エネルギー<br>
M ：荷電粒子の質量</p>
<ol>
<li>荷電粒子の質量に比例する</li>
<li>荷電粒子の原子番号（電荷数）の2乗に比例する</li>
<li>荷電粒子の運動エネルギーに反比例する</li>
<li>荷電粒子の速度の2乗に反比例する</li>
</ol>
</li>
</ul>
<h3>比電離・ブラッグ曲線</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/GINDNJ9.png" alt=""></p>
<ul>
<li>比電離：飛跡に沿った単位長さ当たりに電離されたイオン対の数。単位は（イオン対・cm<sup>-1</sup>）</li>
<li>重荷電粒子は物質中をまっすぐに進みながら運動エネルギーを失っていき、静止する直前に阻止能が非常に大きくなる</li>
<li>比電離と阻止能の関係
<ul>
<li>阻止能S＝W値×比電離</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3>重荷電粒子の飛程</h3>
<ul>
<li>α線の空気中の飛程
<ul>
<li>R＝0.318E<sup>3/2</sup></li>
</ul>
</li>
<li>荷電粒子線の飛程Rと阻止能S、荷電粒子線の運動エネルギーEとの関係
<ul>
<li>R∝E<sup>2</sup>/z<sup>2</sup>M</li>
<li>R∝Mv<sup>4</sup>/z<sup>2</sup></li>
</ul>
</li>
</ul>
<h2>中性子と物質の相互作用</h2>
<h3>中性子線の相互作用</h3>
<p><img src="https://i.imgur.com/jEbJGwj.png" alt=""></p>
<h3>中性子の分類</h3>
<table>
<thead>
<tr>
<th>名称</th>
<th>エネルギー</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>低速中性子</td>
<td>0～1keV</td>
</tr>
<tr>
<td>中速中性子</td>
<td>1～500keV</td>
</tr>
<tr>
<td>高速中性子</td>
<td>500keV以上</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<ul>
<li>低速中性子は熱中性子と熱外中性子に分かれるが熱平衡状態ではほとんどが熱中性子（0.025eV）</li>
</ul>
<h3>中性子の吸収</h3>
<ul>
<li>
<p>中性子の吸収では、原子核が中性子線を吸収することで質量数が１増加した複合核になる。複合核は非常に不安定な励起状態であり、中性子捕獲や核変換を起こし、γ線や荷電粒子を放出することで基底状態に戻ろうとする。</p>
</li>
<li>
<p><strong>中性子捕獲</strong></p>
<ul>
<li>中性子線による複合核がγ線を放出して基底状態になる現象で、放出されるγ線は捕獲γ線と呼ばれる</li>
<li>中性子捕獲では、反応の前後で核種の種類は変化しない</li>
<li>中性子捕獲は低速～中速中性子線のエネルギー範囲で起こる</li>
<li>中性子捕獲の断面積は中性子の速度をvとすると「中性子捕獲∝1/v」となる<br>→中性子の速度が遅い（エネルギーが低い）と中性子捕獲の起こる確率が高い</li>
</ul>
</li>
<li>
<p><strong>核変換</strong></p>
<ul>
<li>中性子線による複合核が荷電粒子を放出して別の種類の各種に変化する現象</li>
<li>核変換は高速中性子で起こりやすい</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h3>中性子の散乱</h3>
<ul>
<li>
<p>中性子と原子核による弾性散乱は、散乱前後で中性子線の運動エネルギーが保存されるかどうかで弾性散乱と非弾性散乱に分けられる</p>
</li>
<li>
<p><strong>弾性散乱</strong></p>
<ul>
<li>散乱前後で中性子線の運動エネルギーが保存される場合で、原子核の重さによって散乱の方向が変わる<br>
<img src="https://i.imgur.com/BlLBZub.png" alt=""></li>
</ul>
</li>
<li>
<p><strong>非弾性散乱</strong></p>
<ul>
<li>散乱前後で中性子線の運動エネルギーが保存されない場合</li>
<li>原子核に移行した中性子の運動エネルギーの一部がγ線として放出されるので、運動エネルギーが保存されない<br>
<img src="https://i.imgur.com/kitYa8E.png" alt=""></li>
</ul>
</li>
</ul>


相互作用

<h1>ブラッグ・グレイ（Bragg-Gray）の空洞理論</h1>
<h2>二次電子平衡</h2>
<p>二次電子平衡：物質中に小さな容積を想定し、そこに出入りするエネルギーの収支が釣り合っている状態</p>
<ul>
<li>二次電子平衡は「絶対的電子平衡」と「相対的電子平衡」に分けられる</li>
<li>ブラッググレイの空洞理論は絶対的電子平衡下でのみ成り立つ</li>
</ul>
<h3>絶対的電子平衡</h3>
<p>絶対的電子平衡：物質中のある容積で発生した二次電子の初期運動エネルギーとその容積中に吸収されたエネルギーが等しい状態</p>
<ul>
<li>絶対的電子平衡下では空気吸収線量と空気衝突カーマは等しい<br>
<img src="https://i.imgur.com/fTrGho4.png" alt=""></li>
</ul>
<h3>相対的電子平衡（過渡平衡）</h3>
<p>相対的電子平衡：二次電子の飛程の間にX線、γ線が減弱する場合、容積内に付与されるエネルギーよりも二次電子の初期運動エネルギーが小さくなり、「吸収線量＞衝突カーマ」の関係になっている状態</p>
<ul>
<li>放射線治療領域のエネルギーでも一般に相対的電子平衡になる<br>
<img src="https://i.imgur.com/7i1Rklt.png" alt=""></li>
</ul>
<h2>ブラッグ・グレイの空洞理論</h2>
<h3>空洞理論</h3>
<ul>
<li>ブラッググレイの空洞理論：媒質中に空気を入れた場合の電子平衡に関する考察から、電離箱を用いて物質中の吸収線量を測定するための理論</li>
<li>この理論はあらゆる放射線・物質に適応できる<br>
<strong>E<sub>m</sub>＝j<sub>gas</sub>・W<sub>gas</sub>・S<sub>m,g</sub></strong><br>
　　E<sub>m</sub>：物質中の吸収線量（Gy）<br>
　　j<sub>gas</sub>：空洞気体中で単位質量当たりに生じたイオン対数（kg<sup>-1</sup>）<br>
　　W<sub>gas</sub>：気体中でイオン対を生成するのに必要な平均エネルギー（eV）<br>
　　　　　空気ではW<sub>air</sub>＝33.97（eV）＝5.44×10<sup>-18</sup>（J）<br>
　　S<sub>m,g</sub>：物質と気体に対する質量阻止能比</li>
</ul>
<p>上記の式を変形すると<br>
　<strong>E<sub>m</sub>＝Q/ｍ・W<sub>gas</sub>/ｅ・S<sub>med</sub>/S<sub>gas</sub></strong><br>
となる</p>
<h3>空洞理論の成立条件</h3>
<ol>
<li>空洞に流れ込んでくる二次電子の飛程の長さ程度では一次線は減弱しない</li>
<li>空洞内で一次線は相互作用しない</li>
<li>空洞の大きさは二次電子の飛程に比べ十分に小さい</li>
<li>二次電子の挙動は空洞が存在しても変わらない</li>
<li>これらの条件は絶対的電子平衡の成立下でのみ満たされる</li>
</ol>
<h3>空洞理論の仮定</h3>
<ol>
<li>空洞がない状態では荷電粒子平衡が成立している</li>
<li>媒質内においた空洞は荷電粒子フルエンスに影響しない</li>
<li>媒質内においた空洞は荷電粒子エネルギーと方向の分布に影響しない</li>
<li>空洞内で生成される荷電粒子は無視される</li>
<li>質量衝突阻止能比はエネルギーによって変化しない</li>
</ol>


ブラッグ・グレイ（Bragg-Gray）の空洞理論

<h1>測定値の処理</h1>
<h2>標準偏差の計算</h2>
<h3>計数の標準偏差</h3>
<p>計数をn（カウント）とする<br>
　<strong>n±√n</strong></p>
<h3>計数率の標準偏差</h3>
<p>計数をn（カウント）、測定時間をt（s）とする<br>
　n/t±√n/t　→　n/t±√(n/t<sup>2</sup>) 　または　n/t±√(n/t/t)</p>
<p>⇒<strong>計数率±√(計数率/測定時間)</strong></p>
<h3>標準偏差の四則演算</h3>
<p>ある測定値をx,y、その標準偏差をδ<sub>x</sub>,δ<sub>y</sub>とする</p>
<ul>
<li><strong>和　(x+y)±√(δ<sub>x</sub><sup>2</sup>+δ<sub>y</sub><sup>2</sup>)</strong></li>
<li><strong>差　(x-y)±√(δ<sub>x</sub><sup>2</sup>+δ<sub>y</sub><sup>2</sup>)</strong></li>
<li>積　xy±xy√{(δ<sub>x</sub>/x)<sup>2</sup>+(δ<sub>y</sub>/y)<sup>2</sup>}</li>
<li>商　x/y±x/y√{(δ<sub>x</sub>/x)<sup>2</sup>+(δ<sub>y</sub>/y)<sup>2</sup>}</li>
</ul>
<h3>自然計数を差し引く時の標準偏差</h3>
<p>試料の測定値Ｎと測定時間ｔおよびバックグラウンドの測定値Ｎ<sub>b</sub>と測定時間ｔ<sub>b</sub>が与えられているときの正味の計数率と標準偏差<br>
　(N/t-N<sub>b</sub>/t<sub>b</sub>)±√{(N/t/t)+(N<sub>b</sub>/t<sub>b</sub>/t<sub>b</sub>)}</p>
<p>⇒<strong>計数率-BGの計数率±√{(計数率/測定時間)+(BGの計数率/BGの測定時間)}</strong></p>
<h3>試料とバックグラウンドの測定時間の適正配分</h3>
<p>試料の計数率をn<sub>s</sub>、測定時間をt<sub>s</sub>とし、バックグラウンドの計数率をn<sub>b</sub>、測定時間をt<sub>b</sub>とする<br>
　<strong>t<sub>b</sub>/t<sub>s</sub>＝√(n<sub>b</sub>/n<sub>s</sub>)</strong><br>
　<strong>t<sub>s</sub>+t<sub>b</sub>＝t<sub>total</sub></strong></p>
<p>例）1分測定した時、n<sub>s</sub>＋n<sub>b</sub>＝1600、n<sub>b</sub>＝100となった。全測定時間30分のとき適切な時間配分は？<br>
　t<sub>b</sub>/t<sub>s</sub>＝√(100/1600)＝1/4<br>
\begin{align}<br>
\begin{cases}<br>
t_s&amp;=4t_b \<br>
t_s+t_b&amp;=30<br>
\end{cases}<br>
\end{align}このことからt<sub>s</sub>＝24分、t<sub>b</sub>＝6分となる</p>
<h3>標準誤差</h3>
<p>標準誤差：複数回繰り返し測定した場合の平均値の標準偏差<br>
測定回数をN（回）、平均の平均値<ruby>X<rt>ー</rt></ruby>とする<br>
　<ruby>X<rt>ー</rt></ruby>±√<ruby>X<rt>ー</rt></ruby>/√N　⇒　<strong><ruby>X<rt>ー</rt></ruby>±√(<ruby>X<rt>ー</rt></ruby>/N)</strong></p>
<p>例）測定を4回行い、平均の平均値が100の時<br>
　100±√(100/4)＝100±√5</p>
<h3>時定数から標準偏差を求める</h3>
<p>時定数τ、測定値ｎとする<br>
　標準偏差σ＝√(n/2τ)<br>
　相対標準偏差σ＝1/√2τn</p>
<h2>GM計数管における分解時間による数え落としの補正</h2>
<p>真の計数率ｎ<sub>0</sub>（cps）、測定計数率ｎ(cps)、分解時間τ（s）とする</p>
<h3>数え落としの割合</h3>
<p>(ｎ<sub>0</sub>-n)/ｎ<sub>0</sub>＝ｎτ</p>
<h3>真の計数率</h3>
<p>ｎ<sub>0</sub>＝ｎ/(1-ｎτ)</p>
<h3>真の計数率から実測計数率を求める</h3>
<p>ｎ＝ｎ<sub>0</sub>/(1-ｎ<sub>0</sub>τ)</p>


測定値の処理

<h1>放射線検出器　-電離作用を利用した検出器-</h1>
<h2>気体の電離を利用した検出器</h2>
<h4>気体の電離における印加電圧と収集イオン数の関係</h4>
<p><img src="https://i.imgur.com/4zUOUhO.png" alt=""></p>
<ul>
<li>再結合領域
<ul>
<li>印加電圧が低く、電離されたイオンが再結合する</li>
</ul>
</li>
<li>電離領域
<ul>
<li>一次電離で生じたイオンがすべて収集される</li>
<li>エネルギー測定が可能</li>
</ul>
</li>
<li>比例領域
<ul>
<li>ガス増幅された電荷が一次電離のイオンに比例する</li>
<li>エネルギー測定が可能</li>
</ul>
</li>
<li>境界領域（制限比例領域）
<ul>
<li>ガス増幅の比例性がない</li>
</ul>
</li>
<li>GM領域
<ul>
<li>一次電離に関係なく一定波高のパルスが得られる</li>
<li>エネルギー測定は不可能</li>
</ul>
</li>
<li>連続放電領域
<ul>
<li>放電が連続的に起こる</li>
</ul>
</li>
</ul>
<h4>イオン再結合</h4>
<ul>
<li>電極管電圧：低いほど再結合は起こりやすい</li>
<li>電極間距離：大きくなるほど再結合は起こりやすい</li>
<li>電離箱の形状：円筒型では周辺近傍で再結合が起こりやすい</li>
<li>電極サイズ：小さいほど再結合は起こりやすい</li>
<li>線量率：大きくなるにつれて再結合は起こりやすい</li>
<li>連続放射線とパルス放射線：パルス放射線のほうが再結合は起こりやすい</li>
</ul>
<h3>電離箱線量計</h3>
<h4>電離箱の種類</h4>
<ul>
<li>直流電離箱：イオン対を電流として取り出す</li>
<li>パルス型電流箱：電荷の移動による電極電圧の変動として取り出す</li>
</ul>
<h4>電離箱の特徴</h4>
<ul>
<li>電離箱は大きいほど感度が高い<br>
　体積が大きいと電離容積が増えるため感度が高くなる</li>
<li>印加電圧が高いほど一般再結合は少ない</li>
<li>保護電極（ガードリング）は漏れ電流を減らす役割をする</li>
<li>照射室の温度と気圧の補正は必要であるが、湿度は無視される</li>
<li>ビルドアップキャップによって二次電子平衡となる</li>
<li>一定強度のX線照射では気圧が高くなると線量計の感度が上がり、気温が高くなると感度が下がる</li>
</ul>
<h3>自由空気電離箱</h3>
<ul>
<li>照射線量の絶対測定利用される</li>
<li></li>
</ul>


電離作用を利用した検出器

<h1>放射線検出器　-励起を利用した検出器-</h1>
<h2>シンチレーション検出器</h2>
<h3>シンチレータの種類</h3>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">無機シンチレータ</td>
        <td style="text-align: center">有機シンチレータ</td>
        <td style="text-align: center">気体シンチレータ</td>
    </tr>
        <td>NaI(Tl)シンチレータ<br>CsI(Tl)シンチレータ<br>BGOシンチレータ<br>ZnS(Ag)シンチレータ<br>LiI(Eu)シンチレータ</td>
        <td>アントラセン<br>スチルベン<br>プラスチックシンチレータ<br>液体シンチレータ</td>
        <td>キセノン(Xe)<br>クリプトン(Kr)<br>アルゴン(Ar)</td>
</table>
<h3>無機シンチレータの種類・特性</h3>
<ul>
<li>検出効率が高い</li>
<li>エネルギー解析が可能</li>
<li>光の減衰が長い　⇒　高計数率特性は劣る</li>
<li>原子番号・密度が高い　⇒　光子の測定に適する</li>
</ul>
<h4>NaI(Tl)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>中・高エネルギーのγ線（X線）測定に適する</li>
<li>潮解性がある（アルミケースに密封されているため、α線・β線の測定はできない）</li>
<li>発光効率が高い</li>
<li>シンチレータの中ではエネルギー分解能が良好（半導体検出器には劣る）</li>
<li>機械的衝撃や熱的変化に弱い</li>
</ul>
<h4>CsI(Tl)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>X線・γ線だけでなく、α線やβ線の分離測定が可能</li>
<li>潮解性がない</li>
<li>機械的衝撃や熱的変化に強い</li>
<li>発光効率はNaI(Tl)の約半分</li>
</ul>
<h4>BGOシンチレータ</h4>
<ul>
<li>γ線に対して高い検出効率を持つ</li>
<li>潮解性がない</li>
<li>加工しやすく、ガンマカメラやPET、CTに利用されている</li>
<li>機械的衝撃に強い</li>
</ul>
<h4>ZnS(Ag)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>α線の測定にのみ用いられる（光の透過性が悪いため、薄い膜状に塗布して使われる）</li>
<li>エネルギー測定には不向き</li>
<li>NaI(Tl)と同じくらい高感度</li>
</ul>
<h4>LiI(Eu)シンチレータ</h4>
<ul>
<li>低エネルギー中性子（熱中性子）の測定に適する</li>
<li>吸湿性がある</li>
<li><sup>6</sup>Li(n,α)<sup>3</sup>H反応によって放出されるエネルギーが大きいため、γ線との区別が容易</li>
</ul>
<h3>有機シンチレータの種類・特性</h3>
<ul>
<li>光の減衰時間が短い　⇒　高速計数や早い同時計数に適する</li>
<li>実効原子番号が低い　⇒　α線やβ線の測定に適する</li>
<li>構成原子に水素を多く含む　⇒　速い中性子の検出に適する</li>
<li>発光効率が低い　⇒　エネルギー分解能が悪い</li>
<li>発光量とエネルギーの比例性が悪い</li>
</ul>
<h4>アントラセン</h4>
<ul>
<li>主としてβ線の測定に利用される</li>
<li>昇華性がある</li>
<li>発光効率が高い</li>
<li>有機シンチレータの中では減衰時間が長い</li>
</ul>
<h4>プラスチックシンチレータ</h4>
<ul>
<li>α線やβ線、γ線、高速中性子線などに利用される</li>
<li>大型のシンチレータが作成可能　⇒　自己吸収あり</li>
<li>薄いシンチレータも作成可能　⇒　重イオンの測定に利用される</li>
<li>減衰時間が短い　⇒　高速計測に適する</li>
</ul>
<h4>液体シンチレータ</h4>
<ul>
<li>溶媒にはトルエン、キシレンなどが用いられ、溶質は第一（PPOなど）と第二（POPOPなど）からなる</li>
<li>第二溶質を波長シフタと呼び、主として低エネルギーβ線核種およびα線の測定に使用される</li>
<li>低エネルギーβ線核種（<sup>3</sup>Hや<sup>14</sup>C）の測定に使用されるが、α線や高速中性子線の測定も可能</li>
<li>減衰時間の差異を利用したパルス波形弁別測定が可能</li>
</ul>
<hr>
<h4>液体シンチレーションカウンタの利点と欠点</h4>
<p>利点</p>
<ol>
<li>放射性試料自身の自己吸収がない</li>
<li>放射性試料とシンチレータとの間の空気層や検出器窓による放射線吸収がない</li>
<li>放射性試料は液体シンチレーション溶液で囲まれているので4π計測が可能<br>
　⇒幾何学的効率の補正が不要</li>
</ol>
<p>欠点</p>
<ol>
<li>放射性試料を溶解することに起因するクエンチング（消光現象）がある
<ul>
<li>科学クエンチング、酸素クエンチング　⇒　発光以前</li>
<li>色クエンチング、濃度クエンチング　⇒　発光以後</li>
</ul>
</li>
<li>ケミカルルミネセンス、フォトルミネセンスが生じる
<ul>
<li>ケミカルルミネセンス：化学反応によって引き起こされる疑似発光で、アルカリや過酸化物の添加などで生じる</li>
<li>フォトルミネセンス　：サンプルやバイアルに紫外線が当たることで起こる疑似発光</li>
</ul>
</li>
<li>放射性試料を液体シンチレーション溶液に溶解する必要がある</li>
</ol>
<h4>クエンチングの補正方法</h4>
<ol>
<li>内部標準（線源）法</li>
<li>外部標準（線源）法：ESC法</li>
<li>試料チャネル比法</li>
<li>外部標準（線源）チャネル比法：ESCR法</li>
<li>効率トレーサ法</li>
</ol>
<h2>熱ルミネセンス線量計（TLD）</h2>
<h3>熱ルミネセンス線量計の特徴</h3>
<ul>
<li>グロー曲線（加熱温度と蛍光量の関係を表した曲線）を用い、グロー曲線内の面積を積分することにより照射した放射線量を求める</li>
<li>エネルギー測定には適さない</li>
<li>積算線量の測定をする</li>
</ul>
<h3>熱ルミネセンス線量計の代表的な素子</h3>
<ul>
<li>[CaSiO<sub>4</sub>：Tm]</li>
<li>[Mg<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>：Tb]</li>
<li>[LiF：Mg]</li>
<li>[BeO：Na]</li>
</ul>
<h3>熱ルミネセンス線量計の長所・短所</h3>
<p>長所</p>
<ol>
<li>小型軽量であり、フェーディングが少なく比較的長時間の測定が可能</li>
<li>素子にもよるが、線量測定範囲が広い</li>
<li>照射後、リーダーを用いて迅速に測定可能</li>
<li>素子の選択範囲が広い</li>
<li>補償フィルタホルダを用いれば、X線、γ線及びβ線の混在場でも分離測定が可能</li>
<li>熱アニーリングにより繰り返し使用可能<br>
短所</li>
<li>素子間の感度のばらつきが比較的大きい</li>
<li>使用開始時にアニーリングを必要とする</li>
<li>衝撃によって疑似発光する可能性がある</li>
<li>高温・多湿下ではフェーディングが大きくなる</li>
<li>素子によっては初期フェーディングが大きい</li>
<li>一度測定を行うと初期化されるため、再測定（再読取り）ができない</li>
<li>器械的強度が弱く比較的高価である</li>
</ol>
<h2>蛍光ガラス線量計</h2>
<h3>蛍光ガラス線量計の特徴</h3>
<ul>
<li>銀活性リン酸塩ガラスを用いた蓄積型放射線検出器</li>
<li>個人被ばく線量測定や長期環境モニタリングに適する</li>
</ul>
<p><img src="https://i.imgur.com/pvzxjx0.png" alt=""></p>
<h3>蛍光ガラス線量計の長所・短所</h3>
<p>長所</p>
<ol>
<li>フェーディングが極めて少ないため、長期間の積算線量が測定可能</li>
<li>感度が高く、線量測定範囲が広い。また、線量率依存性が小さい</li>
<li>素子間の感度のばらつきが小さい</li>
<li>測定値読み取り後も何度も読み取ることが可能</li>
<li>熱アニーリングにより再使用が可能</li>
<li>小型軽量<br>
短所</li>
<li>蛍光のビルドアップがある（70℃で30～40分間の加熱処理を行うか、室温であれば約24時間経過後に読み取り作業を小野なう必要がある）</li>
<li>プレドーズ（ガラス素子固有の傾向成分）を測定値から差し引くことが必要</li>
<li>低エネルギーX線、γ線ではエネルギー依存性が悪くなる</li>
</ol>
<h2>光刺激ルミネセンス線量計（OSL）</h2>
<h3>光刺激ルミネセンス線量計の特徴</h3>
<ul>
<li>蛍光には「ルミネセンス（420nm）」と「レーザー光（532nm）」が混在しているため、バンドカットフィルタを用いてPMTに入る緑色の光をカットし弁別する</li>
</ul>
<p><img src="https://i.imgur.com/XcdgLyX.png" alt=""></p>
<h3>光刺激ルミネセンス線量計の長所・短所</h3>
<p>長所</p>
<ol>
<li>素子のフェーディングが極めて少なく、長時間の集積線量が測定可能</li>
<li>感度が高く、線量測定範囲が広い。線量直線性も良好</li>
<li>繰り返し測定可能</li>
<li>エネルギー特性が良い</li>
<li>光アニーリングにより再使用可能<br>
短所</li>
<li>素子間の感度のばらつきが若干ある</li>
</ol>
<h2>各種線量計の比較</h2>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center"></td>
        <td style="text-align: center">TLD</td>
        <td style="text-align: center">蛍光ガラス線量計</td>
        <td style="text-align: center">OSL線量計</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">検出部</td>
        <td style="text-align: center">LiF,BeOなど</td>
        <td style="text-align: center">銀活性リン酸塩ガラス</td>
        <td style="text-align: center">酸化アルミニウム</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">測定線量範囲</td>
        <td style="text-align: center">素子によって異なる</td>
        <td style="text-align: center">10μGy～10Gy</td>
        <td style="text-align: center">10μGy～10Gy</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">測定対象放射線</td>
        <td style="text-align: center">X,γ,β,熱中性子(LiF) </td>
        <td style="text-align: center">X,γ,β</td>
        <td style="text-align: center">X,γ,β</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">読み取り方法</td>
        <td style="text-align: center">加熱処理</td>
        <td style="text-align: center">紫外線照射</td>
        <td style="text-align: center">可視光照射</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">読み取り回数</td>
        <td style="text-align: center">一度のみ</td>
        <td style="text-align: center">繰り返し可能</td>
        <td style="text-align: center">繰り返し可能</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">アニーリング</td>
        <td style="text-align: center">加熱処理</td>
        <td style="text-align: center">加熱処理</td>
        <td style="text-align: center">可視光照射</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">フェーディング</td>
        <td style="text-align: center">素子によって異なる</td>
        <td style="text-align: center">極めて小さい</td>
        <td style="text-align: center">極めて小さい</td>
    </tr>
</table>


励起を利用した検出器

<h1>放射線検出器　-その他の検出器-</h1>
<h2>着色作用を利用した検出器</h2>
<h3>写真乳剤</h3>
<ol>
<li>X線・γ線、荷電粒子線や中性子線の検出が可能</li>
<li>個人被ばく線量計としてフィルムバッジがある</li>
<li>現像まで長い時間が空くとフェーディング（退行現象）によって黒化度が低下する</li>
<li>エネルギー依存性が大きい</li>
<li>カブリ現象により不正確な記録になることがあるため、温度や湿度に注意が必要</li>
</ol>
<h3>ラジオクロミックフィルム</h3>
<ol>
<li>人体の軟部組織に近い元素を用いたフィルム</li>
<li>放射線の照射量に応じて青色に着色される</li>
<li>現像作業は行わない</li>
<li>繰り返し読み取りが可能</li>
<li>保存温度により感度が変化する</li>
<li>再使用が不可能</li>
</ol>
<ul>
<li>X線フィルムとラジオクロミックフィルムの比較</li>
</ul>
<table>
<thead>
<tr>
<th></th>
<th>X線フィルム</th>
<th>ラジオクロミックフィルム</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>現像処理</td>
<td>必要</td>
<td>不要</td>
</tr>
<tr>
<td>明屋での使用</td>
<td>不可能</td>
<td>可能</td>
</tr>
<tr>
<td>空間分解能</td>
<td>高い</td>
<td>高い</td>
</tr>
<tr>
<td>エネルギー依存性</td>
<td>大きい</td>
<td>小さい</td>
</tr>
<tr>
<td>測定可能な線量範囲</td>
<td>0.1mGy～100Gy</td>
<td>10mGy～100Gy</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<h2>化学作用を利用した検出器</h2>
<h3>化学線量計</h3>
<ul>
<li>吸収線量の絶対測定に用いられる</li>
<li>高線量の測定に用いられ、個人被ばく線量計に使われることはない</li>
</ul>
<h3>フリッケ線量計（鉄線量計）</h3>
<ol>
<li>酸化反応を利用（第一鉄イオン(Fe<sup>2+</sup>)から第二鉄イオン(Fe<sup>3+</sup>)へ酸化）</li>
<li>G値：15.5[100eV<sup>-1</sup>]（G値は線量率に依存しないが、酸素濃度により変化する）</li>
<li>光を照射して分光光度計で吸光度を測定する</li>
</ol>
<h3>セリウム線量計</h3>
<ol>
<li>還元反応を利用（第二セリウムイオン(Ce<sup>4+</sup>)から第一セリウムイオン(Ce<sup>3+</sup>へ還元）</li>
<li>G値：2.34[100eV<sup>-1</sup>]（G値は線量率に依存せず、酸素濃度により変化しない）</li>
<li>光を照射して分光光度計で吸光度を測定する</li>
</ol>
<h2>飛跡を利用した検出器</h2>
<h3>固体飛跡検出器（CR-39）</h3>
<ol>
<li>エッチピットの形と大きさから入社荷電粒子の種類やエネルギーを同定可能</li>
<li>原理的に光子線（X線・γ線）には反応しない</li>
<li>小型化可能</li>
<li>電磁場に影響されない</li>
</ol>


その他の検出器

<h1>放射能測定</h1>
<h2>放射能測定に用いる主な検出器</h2>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">α線</td>
        <td style="text-align: center">β線</td>
        <td style="text-align: center">γ線</td>
    </tr>
        <td>ZnSシンチレータ<br>表面障壁型半導体検出器<br>窓なしガスフロー計数管<br>液体シンチレータ<br>グリッド付きパルス電離箱</td>
        <td>GM計数管<br>液体シンチレータ<br>プラスチックシンチレータ<br>ガスフロー計数管<br>表面障壁型半導体検出器</td>
        <td>NaI(Tl)シンチレータ<br>Ge半導体検出器<br>Si半導体検出器<br>CdZnTe半導体検出器<br>電離箱</td>
</table>
<h2>絶対測定と相対測定</h2>
<h3>絶対測定</h3>
<p>放射性同位元素の崩壊定義に基づき、単位時間あたりの崩壊数を数えて放射能を決定する方法</p>
<ul>
<li>定位立体角測定法（端窓型GM計数管）</li>
<li>2π・4πガスフロー型計数管</li>
<li>β-γ（γ-γ）同時計測法</li>
<li>液体シンチレータ検出器</li>
</ul>
<h4>定位立体角測定法</h4>
<ul>
<li>端窓型GM計数管を用いる<br>
<img src="https://i.imgur.com/2y46LC7.png" alt=""><br>
幾何学的効率G=1/2{1-d/√(d<sup>2</sup>+r<sup>2</sup>)}<br>
　d：線源と検出器との距離<br>
　r：GM計数管の半径</li>
</ul>
<h4>β-γ同時計測法</h4>
<ul>
<li>β線とγ線を同時に放出する核種の放射能測定</li>
<li>β線検出器（GM計数管など）とγ線検出器（NaI(Tl)シンチレーション検出器など）を相対的に配置し、同時計数回路に接続する</li>
</ul>
<p><img src="https://i.imgur.com/qmBjzo1.png" alt=""></p>
<h3>絶対測定における補正項の比較</h3>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">補正項</td>
        <td style="text-align: center">定位立体角<br>測定法</td>
        <td style="text-align: center">ガスフロー比例<br>計数管</td>
        <td style="text-align: center">ガスフローGM<br>計数管</td>
        <td style="text-align: center">液体シンチレータ<br>検出器</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">検出器の固有効率</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">幾何学的効率</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4π:1、2π:0.5)</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4π:1、2π:0.5)</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">入射窓や空気層<br>での吸収</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">線源の自己吸収</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">後方散乱</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4πでは不要)</td>
        <td style="text-align: center">△<br>(4πでは不要)</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td style="text-align: center">分解時間</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
        <td style="text-align: center">〇</td>
        <td style="text-align: center">×</td>
    </tr>
    <tr>
        <td　colspan="5">（〇：補正必要　　×：補正不要＝1）</td>
    </tr>
    </table>
<h3>相対測定</h3>
<p>放射線が既知の基準試料と測定試料の測定値を比較することにより測定試料の放射能を決定する方法。一定条件の下で校正された測定器による測定も相対測定法に属する</p>


放射能測定

<h1>エネルギー測定</h1>
<h2>エネルギー測定に用いる主な検出器</h2>
<table>
    <tr>
        <td style="text-align: center">α線</td>
        <td style="text-align: center">β線</td>
        <td style="text-align: center">γ線</td>
    </tr>
        <td>表面障壁型半導体検出器<br>液体シンチレーション検出器<br>グリッド付きパルス電離箱<br>ガスフロー計数管</td>
        <td>Si半導体検出器<br>プラスチックシンチレーション検出器<br>液体シンチレーション検出器</td>
        <td>高純度Ge半導体検出器<br>NaI(Tl)シンチレータ<br>Ge(Li)半導体検出器</td>
</table>
<h2>γ線のエネルギー測定</h2>
<h3>γ線のスペクトル図</h3>
<p><s>γ線のスペクトル図</s></p>
<ul>
<li>
<p>光電ピーク</p>
<ul>
<li>放射線測定器に入射したガンマ線が、検出器に当たってすべてのエネルギーを電子に与えて止まるときに発生するピーク</li>
<li>全エネルギー吸収ピーク、全吸収ピークとも呼ぶ</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>コンプトンスペクトル</p>
<ul>
<li>γ線がコンプトン散乱を起こし検出器から出て行ってしまう場合があり、この時にコンプトン連続部という連続的なスペクトルが観測される。散乱を起こす角度により電子に与えるエネルギーが変化するため、連続的なスペクトルとなる</li>
<li>散乱角が180°の時、電子に与えるエネルギーが最大となり、この時観測されるのがコンプトン連続部のもっと高い領域となる。この領域をコンプトン端（コンプトンエッジ）と呼ぶ</li>
<li>E<sub>max</sub>=E<sub>γ</sub>/(1+(0.51/2E<sub>γ</sub>))<br>E<sub>max</sub>：反跳電子のエネルギー<br>E<sub>γ</sub>：入射γ線のエネルギー</li>
</ul>
</li>
<li>
<p>後方散乱ピーク</p>
<ul>
<li>γ線が周囲の物質とコンプトン散乱を起こし、エネルギーを一部失った散乱γ線が再びシンチレータに入り光電効果を起こしたもの</li>
<li>E<sub>min</sub>=E<sub>γ</sub>/(1+(2E<sub>γ</sub>/0.51))<br>E<sub>min</sub>：反跳電子のエネルギー</li>
</ul>
</li>
</ul>


エネルギー測定

放射性物質の性質や化学反応についてを学ぶ科目です。

放射線化学

診療放射線技師はさまざまな機器を取り扱って業務を行います。それらの機器についての分野であり、放射線発生から画像化する仕組みまでを学ぶ科目です。

診療画像機器学

生体のあらゆるレベルで放射線が生物に及ぼす所作用について学ぶ科目です。

放射線生物学

放射性同位体を用いた核医学検査で必要な知識や技術を習得するための科目です。臓器の機能情報を得られたり、定量的に評価を行うことができます。

核医学検査技術学

放射線治療についての基礎知識から、臨床的な専門知識を学ぶ科目です。様々な治療が行われており、それらの構造や放射線の特性について学ぶ必要があります。

放射線治療技術学

医用画像工学と医療情報学についての科目です。

医用画像情報学

電磁気学、電気工学、電子工学についての科目です。

医用工学

放射線と物質との相互作用について学ぶ科目です。放射線を業務上取り扱ったり、専門科目を学んだりする上で基礎になります。

放射線物理学

X線、CT、MRIなどの画像検査技術を用いて、疾患や損傷の診断を行う医学分野です。放射線の性質や検査技術の原理、画像解析などを学び、適切な診断や治療計画の立案に貢献します

診療画像検査学

基礎医学大要とは、医学の基本的な理論や知識を学ぶ分野です。生物学、生化学、解剖学、生理学、薬理学などが含まれ、疾患の病態生理学の理解や治療法の開発に役立ちます

基礎医学大要

X線撮影の原理や装置の操作方法、被写体の位置や撮影条件などを学ぶ医学分野です。X線画像の正確な解釈や、被写体への放射線被ばくのリスク評価、安全対策についても研究され、放射線技師や医療従事者にとって重要な知識・技術について

X線撮影技術学

医療画像の取得や解析に必要な技術を研究する学問分野です。X線、CT、MRIなどの画像検査装置の原理や、画像の品質管理や処理方法、データ解析手法などを学び、医療現場での適切な画像評価や治療計画の立案に貢献します。また、新しい画像技術の開発や応用にも関与しています。

画像工学

放射線安全管理学は、放射線による被ばくの危険性を最小限に抑えるために、放射線管理者や放射線作業者に必要な知識・技術を研究する学問分野です。放射線の基礎的な性質や被ばくの影響、放射線防護装置の使用方法、安全管理体制の構築方法などを学び、医療現場や産業現場での放射線被ばく防止に貢献します。

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