〜光子と物質の相互作用〜 光電効果・コンプトン効果・電子生成のどれが断面積が大きいかを示した表 |
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| 光電効果 | コンプトン効果 | 電子対生成 | |
| 鉛 | 〜 ０．６MeV | ０．６MeV 〜 ５MeV | ５MeV 〜 |
| 水 | 〜 ０．０４MeV | ０．０４MeV 〜 ３０MeV | ３０MeV 〜 |
| 断面積とエネルギー（E)の関係 | 原子番号（Z）依存性 | ||
| 光電効果 | E３．５〜Eに逆比例 | Zの５乗に比例 | |
| コンプトン効果 | 全断面積は単調に減少する | Zに比例 | |
| 電子対生成 | １．０２２MeV以上で起こる。単調増加。 | Zの２乗に比例 | |
〜ポイント〜 |
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| ○α線は主に軌道電子との非弾性散乱（電離･励起）によりエネルギーを失い、原子核との弾性散乱により、大きな角度で散乱されることがある（ラザフォード散乱）。 | |||
| ○β線のエネルギー損失には軌道電子との非弾性散乱（電離・励起）による衝突損失と、制動放射による放射損失がある。 | |||
| ○荷電粒子の衝突阻止能は電荷Zの２乗に比例し、粒子速度の２乗に逆比例する。 | |||
| ○原子核は質量数の１/３乗に比例する。 | |||
| ○線減弱係数は物質の密度とγ線エネルギーに関係する。 | |||
| ○コンプトン効果の線減弱係数は光子エネルギーの増加と共に減少する。 | |||
| ○コンプトン効果の質量減弱係数は物質の電子密度に比例する。 | |||
| ○α線の空気中での飛程はα線のエネルギーの３/２乗に比例する。 | |||
| ○重荷電粒子の質量衝阻止能は、物質の原子番号（Z）に比例し、質量数（A）に逆比例する。（Z/Aはほとんどの物質でおよそ０．５なので、質量衝突阻止能は物質の種類にあまり依存しない） | |||
〜中性子検出器〜 |
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| １）熱中性子に対して大きな断面積を持つ核反応を利用する方法。１０Ｂ（ｎ、α）７Ｌｉ、３Ｈｅ（ｎ、ｐ）２Ｈ、６Ｌｉ（ｎ、α）３Ｈ 等 | |||
| ２）高速中性子と水素との弾性散乱による反跳陽子を利用する方法。 | |||
| ３）中性子による放射化反応を利用する方法。 | |||
○重荷電粒子の後方散乱は物質中の原子核との弾性散乱による。
○光電吸収は原子番号の大きいほど、光子エネルギーが低いほど頻度が高い。
| ○衝突損失は入射電子のエネルギーの大きさにより |
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| 〜 １４０ｅＶ | →入射電子のエネルギーの増大と共に衝突損失も増大 |
| １４０ｅＶ 〜 ｍ０ｃ２ | →エネルギーの増加と共に衝突損失は減少 |
| ２ｍ０ｃ２ | →最小電離 |
| ２ｍ０ｃ２ 〜 | →エネルギーの増大と共に衝突損失は増加 |
○質量衝突阻止能は電子のエネルギーが１４０ｅＶの時の極大値を示し、２ｍ０ｃ２あたりで最小値（最小電離）を示す。
○励起関数 ・・ 核反応断面積と入射エネルギーの量的関係
○熱中性子のエネルギーは０．０２５ｅＶ（２２００ｍ/ｓ）程度である。
○質量衝突阻止能は電子のエネルギーが１０ＭｅＶ以上の高エネルギーになると水より空気の方が大きくなる。
○密度が大きいほど、衝突阻止能は減少する。これは密度効果と呼ばれる。
○Ｅ：電子のエネルギー、Ｚ：原子番号とすると、放射損失と衝突損失の比は放射損失/衝突損失＝ＥＺ/８２０で示される。
半価層（Ｘ１／２＝０．６９３／μ） |
鉛（半価層） | 鉛（１/１０価層） | 水（半価層） | 水（１/１０価層） | |
| ０．５ＭｅＶ | ０．４ｃｍ | １．２５ｃｍ | １５ｃｍ | ５０ｃｍ | |
| １．０ＭｅＶ | １．１ｃｍ | ３．５ｃｍ | １９ｃｍ | ６２．５ｃｍ | |
| １．５ＭｅＶ | １．５ｃｍ | ５．０ｃｍ | ２０ｃｍ | ７０ｃｍ | |
| ２．０ＭｅＶ | １．９ｃｍ | ６．０ｃｍ | ２２．５ｃｍ | ７５ｃｍ | |
デュエヌ・フントの法則 λｍｉｎ＝１．２４／Ｖｍａｘ ［ｎｍ] Ｖの単位はｋＶ |
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| １０−１１[ｍ] ＝ １０−２[ｎｍ] → １２４ｋＶ | |||||
| １０−１２[ｍ] ＝ １０−３[ｎｍ] → １．２４ＭｅＶ | |||||
| １０−１３[ｍ] ＝ １０−４[ｎｍ] → １２．４ＭｅＶ | |||||
| ２．４８×１０−１３[ｍ]＝２．４８×１０−４[ｎｍ] → ５ＭｅＶ | |||||
○原子番号の増加とともに特性Ｘ線の放出が増加し、オージェ電子の放射確率が減少する。
○原子番号が３０を超えると特性Ｘ線の放出確率がオージェ電子の放出確率より大きくなる。
○核反応の起こる断面積は原子衝突の起こる断面積のほぼ１０−１０〜１０−８
○モーズリの法則は特性Ｘ線の振動数とターゲット物質の原子番号との関係を示している。
○原子量Ａの元素物質のＡグラムをその物質の１グラム原子という。
○ボーアの水素原子模型について軌道電子の角運動量はプランク定数ｈを２πで割った値の整数倍である。
○Ｌ殻→Ｋ殻で発生する特性Ｘ線をＫα Ｍ殻→Ｋ殻で発生する特性Ｘ線をＫβ 確率はＫαが高い。
| 量 | 記号 | ＳＩ単位 | 特別な単位 |
| 粒子フルエンス | Φ | ｍ−２ | |
| エネルギーフルエンス | ψ | Ｊｍ−２ | |
| 断面積 | σ | ｍ２ | ｂ |
| 線減弱係数 | μ | ｍ−１ | |
| 質量減弱係数 | μ/ρ | ｍ２ｋｇ−１ | |
| 質量エネルギー転移係数 | μｔｒ/ρ | ｍ２ｋｇ−１ | |
| 質量エネルギー吸収係数 | μｅｎ/ρ | ｍ２ｋｇ−１ | |
| 阻止能 | Ｓ | Ｊｍ−１ | |
| 全質量阻止能 | Ｓ/ρ | Ｊｍ２ｋｇ−１ | |
| 線エネルギー付与（ＬＥＴ） | Ｌｄ | Ｊｍ−１ | |
| Ｗ値 | Ｗ | Ｊ | |
| 吸収線量 | Ｄ | Ｊｋｇ−１ | Ｇｙ ｒａｄ |
| カーマ | Ｋ | Ｊｋｇ−１ | Ｇｙ ｒａｄ |
| 照射線量 | Ｘ | Ｃｋｇ−１ | Ｒ |
| 崩壊定数 | λ | ｓ−１ | |
| 放射能 | Ａ | ｓ−１ | Ｂｑ Ｃｉ |
| 線量当量 | Ｈ | Ｊｋｇ−１ | Ｓｖ |
○質量阻止能は荷電粒子に利用される。
○水の屈折率１．３３より電子のエネルギーが２５２ｋｅＶ以上でチェレンコフ光は発生する。
○荷電粒子が透明な誘電物質中で、その速度がその物質中の光速度より速い場合にチェレンコフ放射が起こる。
○カーマ（Ｊ/ｋｇ）は非荷電粒子のみに適応できる量である。非荷電粒子によって放出された全荷電粒子の初期運動エネルギーの総和。
○主量子数（ｎ）は原子のエネルギーを決定する因子である。
○内部量子数（ｊ）は原子全体の角運動量を決定する。
○方位量子数（ｌ）は軌道電子の角運動量を決定する。
○スピン量子数（ｓ）は１/２または-１/２である。
○磁気量子数（ｍ）は２ｌ＋１個存在する。
○原子核の全角運動量は核子の軌道角運動量とスピン角運動量との和である。
○質量エネルギー吸収係数≦質量エネルギー転移係数≦質量減弱係数