電磁放射線、

1) 古典的電気力学 - 荷電粒子 (またはそのシステム) の相互作用中に発生する自由電磁場の形成プロセス。 量子論において - 量子系の状態が変化するときの光子の生成（放出）のプロセス。

2) 自由電磁場 - 電磁波。

古典的な放射線理論、電気力学 - の基礎は、19 世紀前半に M. ファラデーと J. C. マクスウェルの著作で築かれ、ファラデーのアイデアを発展させ、放射線の法則に厳密な数学的形式を与えました。 マクスウェルの方程式から、真空中の電磁波はどの座標系でも同じ速度、つまり光速 c = 3・10 8 m/s で伝播することがわかりました。 マクスウェルの理論は、光学、電気、磁気現象を組み合わせた多くの物理現象を説明し、電気工学と無線工学の基礎となりましたが、多くの現象 (原子や分子のスペクトルなど) は、理論の作成後にのみ説明できました。放射線の量子論であり、その基礎は M. プラット、A. アインシュタイン、N. ボーア、P. ディラックらによって築かれました。放射線の理論は量子電気力学で完全に正当化され、1950 年代に研究が完了しました。 R.F.ファインマン、J.シュウィンガー、F.ダイソンらの。

放射プロセスと自由電磁場の特性（放射強度、放射スペクトル、その中のエネルギー分布、放射エネルギー束密度など）は、放射する荷電粒子（または粒子系）の特性とその条件に依存します。電気的および/または 磁場、放射線につながります。 したがって、荷電粒子が物質の原子との相互作用の結果として物質を通過すると、粒子の速度が変化し、いわゆる制動放射が発生します (下記を参照)。 自由電磁場は、波長範囲 λ に応じて、電波放射 (「電波」を参照)、赤外線放射、光放射、紫外線放射、X 線放射、ガンマ線放射と呼ばれます。

真空中、荷電粒子から遠く離れたところを均一かつ直線的に移動する荷電粒子の電磁場は無視できるほどであり、荷電粒子が運ぶ場も同じ速度で移動すると言えます。 荷電粒子のこの​​ような自己場の特性は、その速度の大きさと方向に依存し、それが一定であれば変化しません。 そのような粒子は放射しません。 荷電粒子の速度が変化した場合（たとえば、他の粒子との衝突時）、速度の変化の前後で自分の場が異なります。速度が変化すると、自分の場の一部が壊れるように再配置されます。オフになり、荷電粒子と関連付けられなくなり、自由場になります。 したがって、荷電粒子の速度が変化すると電磁波の形成が発生します。 速度の変化の理由はさまざまであり、これに応じてさまざまな種類の放射線（制動放射、磁気制動放射など）が発生します。 粒子システムの放出はその構造に依存します。 それは粒子の放射に似ている場合もあれば、双極子の放射 (双極子放射) または多重極子 (多極子放射) を表す場合もあります。

電子と陽電子の消滅中 (消滅と対の生成を参照)、自由電磁場 (光子) も形成されます。 消滅する粒子のエネルギーと運動量は保存され、電磁場に伝達されます。 これは、放射線場には常にエネルギーと運動量があることを意味します。

放射線プロセス中に生成される電磁波は、線源から出るエネルギーの流れを形成します。その密度は、時間 t で S(r,t) (ポインティング ベクトルは、流れに垂直な単位表面を流れる単位時間当たりのエネルギーです) です。放射する荷電粒子からの距離 r は、磁場 H(r,t) と電場 E(r,t) のベクトル積に比例します。

放射線プロセス中に単位時間当たりに荷電粒子によって失われる総エネルギー W は、無限に大きな半径 r の球を通るエネルギー束を計算することによって取得できます。

ここで、dΩ。 - 立体角要素、n - 放射線伝播方向の単位ベクトル長距離にある電荷系の固有場は距離とともに 1/r より速く減少し、線源から遠い距離にある放射線場は 1/r に減少します。 r.

エミッターのコヒーレンス。 2 つの同一の放射線源から空間内の特定の点に到達する放射線束の密度は、電気の強度 E 1 (r, t) と E 2 (r, t) の合計と磁気 H 1 (ソース 1 および 2 からの電磁波の r, t) および H 2 (r, t) フィールド:

2 つの正弦平面波を加算した結果は、特定の点に到達する位相によって異なります。 位相が同じ場合、場 E と H は 2 倍になり、特定の点での場のエネルギーは 1 つのソースからの場のエネルギーと比較して 4 倍増加します。 2 つの異なるソースからの波が逆位相で検出器に到達する場合、フィールドと (3) の [E 2 (r,t)H 1 (r,t)] の外積はゼロになります。 その結果、2 つのエミッターからのエネルギーは、1 つのエミッターからのエネルギーの 2 倍の量で特定の点に到達します。 N 個のエミッターの場合、そこからの波が同じ位相で特定の点に到達すると、エネルギーは N 2 倍になります。 このようなエミッターはコヒーレントと呼ばれます。 各エミッターから検出器に到達する波の位相がランダムである場合、異なるエミッターからのフィールドは、観測点で加算されるときに部分的に相殺されます。 次に、N 個の発生源から、検出器は 1 つの発生源からのエネルギーの N 倍のエネルギーを記録します。 このようなソース (およびその放出) はインコヒーレントと呼ばれます。 これらには、ほとんどすべての従来の光源 (ろうそくの炎、白熱灯、蛍光灯など) が含まれます。 それらでは、各原子または分子の放射の瞬間（およびそれに応じて、それらの放射の波が特定の点に到達する位相）はランダムです。 コヒーレント放射線源はレーザーであり、作動物質のすべての原子を同時に照射するための条件が作成されます。

放射線反応。放射する荷電粒子はエネルギーを失うため、放射の過程で粒子に作用する力が発生し、その速度が低下します。これは、放射反力または放射摩擦力と呼ばれます。 荷電粒子の非相対論的速度では、放射線反力は常に小さいですが、光速度に近い速度では、放射線反力が大きな役割を果たす可能性があります。 そのため、地球磁場では高エネルギーの宇宙線による電子の放射によるエネルギー損失が大きく、電子が地表に到達できなくなります。 同じエネルギーで質量が大きい宇宙線粒子は、電子よりも放射線によるエネルギー損失が少なく、地表に到達します。 したがって、地球の表面と衛星から記録された宇宙線の組成は異なる可能性があります。

放射線のコヒーレンス長。非相対論的および超相対論的な荷電粒子速度での放射線プロセスは、放射線場が形成される空間領域のサイズが異なります。 非相対論的な場合（粒子の速度 v が小さい場合）、放射場は光の速度で電荷から遠ざかり、放射プロセスはすぐに終了します。放射形成領域のサイズ（コヒーレンス長）Lは放射波長 λ よりもはるかに小さく、L~λv/s です。 粒子の速度が光の速度に近い場合（相対論的速度で）、結果として生じる放射場とそれを作成した粒子は移動します。 長い間かなり長い距離を飛んで、お互いに近づいたり散ったりしました。 放射場の形成はずっと長く続き、長さ L は波長 L~λγ よりもはるかに大きくなります (ここで、γ= -1/2 は粒子のローレンツ因子です)。

制動放射荷電粒子が物質の原子上に散乱するときに発生します。 電荷 e を持つ粒子が散乱中に速度を v 1 から v 2 に変化する時間 Δt が放射線 L/v の形成時間よりもはるかに短い場合、荷電粒子の速度の変化は瞬間的であると考えることができます。 この場合、角度と円周波数 ω にわたる放射エネルギーの分布は次の形式になります。

この式に v 1 から v 2 への散乱中の粒子速度の変化の確率を乗算し、得られた式をすべての v 2 にわたって積分することにより、周波数および角度にわたる制動放射エネルギーの分布 (周波数とは無関係) を得ることができます。 軽い粒子は原子と相互作用するときにより簡単に偏向されるため、制動放射の強度は高速粒子の質量の二乗に反比例します。 制動放射は、電子エネルギーが空気の場合は 83 MeV、Al の場合は 47 MeV、鉛の場合は -59 MeV である臨界エネルギーを超える場合、物質中の相対論的電子のエネルギー損失の主な原因です。

磁気制動放射線荷電粒子が磁場中を移動し、その移動の軌道が曲がるときに発生します。 一定で均一な磁場では、質量 m の荷電粒子の軌道は螺旋になります。つまり、磁場の方向に沿った一様運動と周波数 ωH = eH/γmс での磁場の周りの回転で構成されます。

粒子の動きの周期性により、粒子が発する波の周波数は ω H の倍数であることがわかります: ω = Mω H (N = 1,2,3 ... )。 磁場中での超相対論的粒子の放射はシンクロトロン放射と呼ばれます。 それは、ω H γ 3 程度の最大値をもつ広い周波数スペクトルを持ち、放出されるエネルギーの主な割合は周波数範囲 ω » ω H にあります。この場合の隣接する周波数間の間隔は、したがって、放射光のスペクトル内の周波数分布は、ほぼ連続的であると考えることができます。 周波数範囲 ω « ω Н γ 3 では、放射強度は周波数とともに ω 2/3 として増加し、周波数範囲 ω « ω Н γ 3 では、放射強度は周波数の増加とともに指数関数的に減少します。 シンクロトロン放射光は、角度発散が小さく (l/γ 程度)、粒子の軌道面内で偏光度が高くなります。 荷電粒子の非相対論的速度での磁気制動放射線はサイクロトロン放射線と呼ばれ、その周波数は ω = ω H です。

アンジュレータ放射超相対論的な荷電粒子が小さな横方向の周期偏差を持って移動するとき、たとえば周期的に変化する電場（そのような電場は、たとえば特別な装置、アンジュレータで形成される）の中を飛行するときに起こります。 アンジュレータ放射の周波数 ω は、次の関係により粒子の横振動の周波数 ω 0 に関係します。

ここで、θ は粒子速度 v とアンジュレーター放射の伝播方向との間の角度です。 このタイプの放射線の類似物は、単結晶内の荷電粒子のチャネリング中に発生する放射線であり、隣接する結晶グラフィック面間を移動する粒子が結晶内場との相互作用により横振動を経験するときに発生します。

ヴァビロフ・チェレンコフ放射線荷電粒子が媒質中を光の位相速度 c/ε 1/2 (ε は媒質の誘電率) を超える速度で均一に移動するときに観察されます。 この場合、粒子自身の場の一部がそれに遅れて、粒子の運動方向に対してある角度で伝播する電磁波を形成します (バビロフ・チェレンコフ放射を参照)。これは、等式 cos θ = c/vε 1 によって決定されます。 /2. この根本的に新しいタイプの放射線の発見と説明については、 幅広い用途荷電粒子の速度測定で、I.E.タム、I.M.フランク、P.A.チェレンコフが受賞 ノーベル賞 (1958).

遷移放射線(1946 年に V.L. ギンズブルグと I.M. フランクによって予測) 不均一な誘電特性を持つ空間内での荷電粒子の均一な直線運動によって発生します。 ほとんどの場合、粒子が誘電率の異なる 2 つの媒体間の界面を通過するときに形成されます (多くの場合、この放射線は遷移と見なされます。遷移放射線を参照)。 一定の速度で移動する粒子の固有場は媒体によって異なるため、媒体間の界面で固有場の再構築が発生し、放射が発生します。 遷移放射線は高速粒子の質量には依存せず、その強度は粒子の速度ではなくエネルギーに依存するため、これに基づいて超高エネルギー粒子を記録する独自の正確な方法を作成することが可能になります。

回折放射荷電粒子が物質の表面近くの真空中を飛行するときに、表面の不均一性との相互作用により粒子自体の磁場が変化するときに発生します。 回折放射は、物質の表面特性を研究するためにうまく使用されています。

荷電粒子系からの放射線。

放射できる最も単純なシステムは、可変双極子モーメントを持つ電気双極子、つまり、逆に帯電した 2 つの振動粒子のシステムです。 双極子場が変化するとき、たとえば粒子が粒子間を結ぶ直線 (双極子軸) に沿って振動するとき、場の一部が切れて電磁波が形成されます。 このような放射線は非等方性であり、異なる方向のエネルギーは同じではありません。粒子の振動軸に垂直な方向で最大となり、垂直方向には存在しません。中間の方向では、その強度は sinθ 2 に比例します (θ は放射線の方向と粒子の振動軸との間の角度）。 実際のエミッタは、一般に、反対に荷電した多数の粒子で構成されますが、多くの場合、システムから遠く離れた位置や動きの詳細を考慮することは重要ではありません。 この場合、同じ名前の電荷を電荷分布のいくつかの中心に「プル」することによって、実際の分布を単純化することができます。 システム全体が電気的に中性であれば、その放射は電気双極子の放射とほぼ考えることができます。

システムから双極子放射がない場合は、四重極またはより複雑なシステムである多重極として表すことができます。 電荷がその中を移動すると、電気四極子または多極子放射が発生します。 放射線源は、磁気双極子 (電流が流れる回路など) または磁気多重極を表すシステムであることもあります。 磁気双極子放射線の強度は、通常、電気双極子放射線の強度の 2 分の 1 (v/s) 小さく、電気四重極子放射線と同じオーダーの大きさです。

放射線の量子理論。量子電気力学では、量子系 (原子、分子、原子核など) による放射のプロセスを考慮します。その挙動は量子力学の法則に従います。 この場合、自由電磁場はこの場の量子、つまり光子のセットとして表されます。 光子 E のエネルギーはその周波数 v (v = ω/2π)、つまり E = hv (h はプランク定数) に比例し、運動量 p は波動ベクトル k に比例します: p = hk。 光子の放出は、エネルギー E 1 の状態からより低いエネルギー E 2 = E 1 - hv (エネルギー レベル E 1 からレベル E 2) の状態への系の量子遷移を伴います。 束縛された量子システム (原子など) のエネルギーは量子化されます。つまり、離散値のみを取ります。 このようなシステムの放射周波数も離散的です。 したがって、量子システムの放射は、特定の周波数を持つ個々のスペクトル線で構成されます。つまり、離散スペクトルを持ちます。 連続（固体）放射スペクトルは、量子遷移が発生する系の初期および最終エネルギーの値のシーケンスの一方（または両方）が連続している場合（たとえば、自由電子の再結合中）に得られます。そしてイオン）。

量子電気力学により、さまざまなシステムの放射線強度を計算し、非放射線遷移の確率、放射線伝達プロセスを考慮し、いわゆる放射線補正や量子システムの放射線のその他の特性を計算することが可能になりました。

励起と呼ばれる基底状態 (エネルギーが最小の状態) を除く原子のすべての状態は不安定です。 それらの中にいると、原子は一定時間（約 10 -8 秒）後に自発的に光子を放出します。 このような放射線は自発的または自発的と呼ばれます。 原子の自然放射の特性（伝播方向、強度、偏光）は、次のものには依存しません。 外部条件。 放射波長のセットは各化学元素の原子ごとに異なり、その原子スペクトルを表します。 原子の主な放射は双極子放射であり、これは電気双極子遷移の選択規則によって許可される量子遷移中、つまり原子の初期状態と最終状態の特性 (量子数) 間の特定の関係下でのみ発生します。 原子の多極子放射 (いわゆる禁制線) も特定の条件下で発生することがありますが、それが発生する遷移の確率は小さく、その強度は通常低いです。 原子核からの放射は、核エネルギーレベル間の量子遷移中に発生し、対応する選択規則によって決定されます。

さまざまな分子の放射は、その構成荷電粒子の振動および回転運動が発生し、電子振動回転構造を持つ複雑なスペクトルを持ちます (「分子スペクトル」を参照)。

運動量 hk とエネルギー hv を持つ光子の放出の確率は、(n k + 1) に比例します。ここで、n k は、放出の瞬間前のシステム内のまったく同じ光子の数です。 n k = 0 の場合は自然放出が発生し、n k ≠ 0 の場合は誘導放出も発生します。 誘導放射線の光子は、自然放射線とは対照的に、外部放射線の光子と同じ伝播方向、周波数、偏光を持ちます。 誘導放出の強度は外部放射線の光子の数に比例します。 誘導放出の存在は、1916 年に A. アインシュタインによって仮定され、誘導放出の確率を計算しました (アインシュタイン係数を参照)。 通常の条件下では、誘導放出の確率 (したがって強度) は低くなりますが、量子発生器 (レーザー) では、n k を増加させるために、作動物質 (エミッター) が外部放射線の光子を近くに保持する光共振器内に配置されます。それ。 物質によって放出される各光子は nk を増加させるため、特定の k の放射線の強度は、他のすべての k の光子の放射線強度が低い場合に急速に増加します。 その結果、量子発生器は、v値とk値の非常に狭い帯域を持つ誘導放射線、つまりコヒーレント放射線の発生源であることが判明しました。 このような放射線の場は非常に強力で、大きさが分子内場に匹敵する可能性があり、量子発生器の放射線 (レーザー放射線) と物質との相互作用は非線形になります (非線形光学を参照)。

さまざまな物体からの放射線は、その構造、特性、内部で発生するプロセスに関する情報を運びます。 その研究は強力であり、多くの場合、それらを研究する唯一の方法です（たとえば、宇宙体について）。 放射線の理論は、世界の現代の物理的像の形成において特別な役割を果たしています。 この理論が構築される過程で、相対性理論や量子力学が生まれ、新たな放射線源が生み出され、電波工学やエレクトロニクスなどの分野で多くの成果が得られました。

直訳：Akhiezer A. I.、Berestetsky V. B. 量子電気力学。 第4版 M.、1981年。 Landau L.D.、Lifshits E.M. 場の理論。 第8版 M.、2001年。 Tamm I.E. 電気理論の基礎。 第11版 M.、2003年。

放射能の重要な性質は電離放射線です。 研究者たちは、放射能の発見の当初から、生物にとってこの現象の危険性を発見していました。 したがって、放射性元素の特性を研究していた A. ベクレルと M. キュリー-スクウォドフスカは、ラジウム放射線により重度の皮膚火傷を負いました。

電離放射線とは、媒体との相互作用により異なる符号の電荷が形成される放射線のことです。 次のタイプが区別されます。 電離放射線: α線、β線、光子線、中性子線。 紫外線および光スペクトルの可視部分は電離放射線として分類されません。 上記の種類の放射線は、キャリアと放射線エネルギーに応じて異なる透過力を持っています（図 3.6）。

放射線エネルギーは電子ボルト (eV) で測定されます。 電位差 1 V の加速電場中を電子が移動するときに獲得するエネルギーは 1 eV と見なされます。実際には、キロ電子ボルト (1 keV = 103 eV) およびメガ電子ボルト (1 MeV = 10 eV)。 電子ボルトとエネルギーのシステム単位 J の関係は、次の式で与えられます: 1 eV = 1.6 10 -19 J。

アルファ線 (α 線) は電離放射線であり、核変換中に放出される比較的重い粒子 (2 つの陽子と 2 つの中性子からなるヘリウム原子核) の流れです。 α粒子のエネルギーは数メガ電子ボルトのオーダーであり、放射性核種によって異なります。 この場合、一部の放射性核種はいくつかのエネルギーのα粒子を放出します。

この種の放射線は粒子の経路長が短く、透過力が弱いという特徴があり、紙一枚でも遅れます。 たとえば、エネルギーが 4 MeV のアルファ粒子の空気中での飛程は 2.5 cm ですが、生物組織ではわずか 31 ミクロンです。 放射線は、死んだ細胞によって形成された皮膚の外層を透過することは事実上不可能です。 したがって、アルファ線は、アルファ粒子を放出する放射性物質が呼吸器系、消化器、または開いた傷や火傷の表面を通って体内に侵入するまでは危険ではありません。 放射性物質の危険度は、放射性物質が放出する粒子のエネルギーによって決まります。 原子1個のイオン化エネルギーは数電子ボルトから数十電子ボルトであるため、α粒子1個あたりは体内で最大10万個の分子をイオン化することができます。

ベータ線は、α線に比べて透過力が高いβ粒子（電子と陽電子）の流れです。 放出された粒子は連続エネルギー スペクトルを持ち、特定の放射性核種に特徴的なゼロから特定の最大値までのエネルギーに分布しています。 さまざまな放射性核種のβスペクトルの最大エネルギーは、数keVから数MeVの範囲にあります。

β 粒子の飛程は空気中では数メートル、生体組織中では数センチメートルに達することがあります。 したがって、4 MeV のエネルギーを持つ電子の到達距離は、空気中では 17.8 m、生体組織中では 2.6 cm ですが、薄い金属シートによって容易に保持されます。 α線源と同様に、β活性放射性核種は摂取するとより危険です。

光子放射線には、X 線とガンマ線 (γ 線) が含まれます。 放射性崩壊の後、最終生成物の原子核は励起状態で現れることがよくあります。 この状態からより低いエネルギー準位（通常の状態）への原子核の遷移は、ガンマ量子の放出によって起こります。 したがって、γ線は核内起源であり、波長が10 -8 ～10 -11 nmのかなり硬い電磁放射線です。

γ 線量子 E (eV) のエネルギーは、次の関係により波長に関係します。

ここで、λ はナノメートル (1 nm = 10 -9 m) 単位で表されます。

γ線は光速で伝播するため、α線やβ線に比べて透過力が非常に高くなります。 それらを止めることができるのは太い鉛か、 コンクリートスラブ。 γ線のエネルギーが高いほど、したがってその波長が短いほど、透過能力は高くなります。 通常、ガンマ線のエネルギーは数keVから数MeVの範囲にあります。

γ線とは異なり、X線は原子起源であり、電子が遠くの軌道から原子核に近い軌道に移行する際に励起された原子内で生成されるか、物質中の荷電粒子が減速するときに発生します。 したがって、前者は離散的なエネルギー スペクトルを持ち、特性と呼ばれます。後者は連続的なスペクトルを持ち、制動放射と呼ばれます。 X 線のエネルギー範囲は数百電子ボルトから数十キロ電子ボルトです。 これらの放射線の起源は異なりますが、性質は同じであるため、X 線と γ 線は光子放射線と呼ばれます。

光子放射線の影響により、体全体が照射されます。 これは、体が外部線源からの放射線にさらされたときの主な損傷要因です。

中性子放射線は、重原子核の分裂中やその他の核反応中に発生します。 原子力発電所の中性子線源は原子炉であり、その中性子束密度は 10 10 ～ 10 14 中性子/(cm s) です。 α 粒子または γ 量子による衝撃の影響下で中性子を放出する物質と混合された天然または人工の放射性核種を含む同位体源。 このようなソースは、制御機器や測定機器の校正に使用されます。 それらは 10 7 ～10 8 中性子/秒程度の束を生成します。

エネルギーに応じて、中性子は次のタイプに分類されます。低速中性子または熱中性子（平均エネルギーは約 0.025 eV）。 共鳴（最大0.5 keVのエネルギー）; 中間体 (0.5 keV ～ 0.5 MeV のエネルギー); 高速 (0.5 ～ 20 MeV のエネルギー); 超高速 (エネルギーが 20 MeV 以上)。

中性子が物質と相互作用すると、中性子散乱と、重い原子核の強制核分裂を含む核反応という 2 種類のプロセスが観察されます。 後者のタイプの相互作用は、原子爆発中 (制御されていない連鎖反応) および原子炉内 (制御された連鎖反応) で発生する連鎖反応の発生に関連しており、膨大な量のエネルギーの放出を伴います。

中性子線の透過力はγ線に匹敵します。 熱中性子は、ホウ素、グラファイト、鉛、リチウム、ガドリニウム、その他の物質を含む物質に効果的に吸収されます。 高速中性子は、パラフィン、水、コンクリートなどによって効果的に減速されます。

線量測定の基本概念。 異なる種類の電離放射線は異なる透過能力を持ち、生体組織に異なる影響を与えます。 この場合、放射線による被害が大きいほど、生体に影響を与えるエネルギーも大きくなります。 電離曝露中に身体に伝達されるエネルギー量は線量と呼ばれます。

電離放射線の線量の物理的基礎は、照射媒体の原子またはその核、電子および分子との相互作用の過程での放射線エネルギーの変換であり、その結果、このエネルギーの一部が物質に吸収されます。 吸収エネルギーは、観測された放射線誘発効果につながるプロセスの根本原因であるため、線量測定量は吸収された放射線エネルギーに関連します。

放射線量は、食物、水、または空気への曝露の結果として体外にあるか体内にあるかに関係なく、あらゆる放射性核種またはそれらの混合物から受ける可能性があります。 線量の計算は、照射領域のサイズとその場所、被ばくしたのが一人か集団か、そしてどのくらいの時間かによって異なります。

照射された生物の単位質量あたりに吸収されるエネルギー量は吸収線量と呼ばれ、グレー (Gy) の SI 単位で測定されます。 グレーの単位は、ジュールを質量キログラムで割ったものです (J/kg)。 ただし、吸収線量の値は、同じ吸収線量では、α線と中性子線の方がβ線やγ線よりもはるかに危険であるという事実を考慮していません。 したがって、身体への損傷の程度をより正確に評価するには、特定の種類の放射線が生体に損傷を与える能力を反映して、吸収線量を特定の係数だけ増加させる必要があります。 この係数は放射線加重係数と呼ばれます。 β 線と γ 線の値は 1、α 線 - 20、中性子線の値は中性子のエネルギーに応じて 5 ～ 20 の範囲で変化します。

この方法で再計算された線量は等価線量と呼ばれ、SI 系ではシーベルト (Sv) で測定されます。 シーベルトの寸法はグレイの寸法と同じです - J/kg。 単位時間当たりに受ける線量は、SI システムでは線量率として分類され、Gy/s または Sv/s の寸法を持ちます。 SI システムでは、時間、日、年などの非システム単位の使用が許可されているため、線量を計算する際には、Sv/h、Sv/日、Sv/年などの寸法が使用されます。

これまで、地球物理学、地質学、そして一部の放射線生態学では、非全身線量単位である X 線が使用されてきました。 この値は原子時代の黎明期 (1928 年) に導入され、被曝線量の測定に使用されました。 X 線は、1 立方センチメートルの乾燥空気中に 1 単位の電荷に等しいイオンの総電荷を生成する γ 線の線量に等しくなります。 空気中のγ線の被ばく線量を測定する場合、X 線とグレーの関係が使用されます: 1 P = 8.77 mJ/kg または 8.77 mGy。 したがって、1 Gy = 114 R となります。

線量測定では、もう 1 つの体外単位が保存されています。rad は吸収放射線量に等しく、1 kg の照射物質が 0.01 J に等しいエネルギーを吸収します。したがって、I rad = 100 erg/g = 0.01 Gy 。 このユニットは現在使用されなくなっています。

身体が受ける線量を計算するときは、身体の一部（臓器、組織）が他の部分よりも放射線に対して敏感であることを考慮する必要があります。 特に、同じ等価用量では、肺損傷の可能性が、例えば肺損傷の可能性が高くなります。 甲状腺。 インテル

ネイティブコミッション 放射線防護(ICRP) は、人間のさまざまな臓器や生体組織への放射線量を評価する際に使用が推奨される換算係数を開発しました (図 3.7)。

特定の臓器の等価線量に対応する係数を乗算し、すべての臓器および組織で合計した後、身体に対する放射線の全体的な影響を反映する実効等価線量が得られます。 この線量もシーベルトで測定されます。 記載された線量の概念は、個別に受けた線量のみを特徴づけます。

人々の集団に対する放射線の影響を研究する必要がある場合、集団実効等価線量の概念が使用されます。集団実効等価線量は、個人の実効等価線量の合計に等しく、マン・シーベルト（man-Sv）で測定されます。

多くの放射性核種は非常にゆっくりと崩壊し、遠い将来に人口に影響を与えるため、地球上に住むさらに多くの世代がそのような線源から集団実効等価線量を受けることになります。 示された線量を評価するために、予想される（総）集団実効等価線量の概念が導入されており、これにより、一定の放射線源の作用による集団への被害を予測することが可能になります。 わかりやすくするために、上で説明した概念体系を図に示します。 3.8.

電離放射線は以下のことを組み合わせたものです。 さまざまな種類物質をイオン化する能力、つまりその中に荷電粒子、つまりイオンを形成する能力を持つ微粒子と物理場。

セクション III. 生命の安全管理とその保証のための経済メカニズム

電離放射線には、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、中性子線など、いくつかの種類があります。

アルファ線

正に帯電したアルファ粒子の形成には、ヘリウム原子核の一部である 2 つの陽子と 2 つの中性子が関与します。 アルファ粒子は原子核の崩壊中に形成され、1.8 ～ 15 MeV の初期運動エネルギーを持つことができます。 特性アルファ線は電離性が高く、透過性が低いです。 移動すると、アルファ粒子は急速にエネルギーを失うため、薄いプラスチックの表面を乗り越えるのに十分ではないという事実が生じます。 一般に、加速器を使用して得られる高エネルギーのアルファ粒子を考慮しなければ、外部からのアルファ粒子への曝露は人体に害を及ぼすことはありませんが、体内への粒子の浸透は健康に危険を及ぼす可能性があります。放射性核種 半減期が長く、強い電離性を持っています。 アルファ粒子を摂取すると、多くの場合、ベータ線やガンマ線よりもさらに危険となる可能性があります。

ベータ線

光速に近い速度を持つ荷電ベータ粒子は、ベータ崩壊の結果として形成されます。 ベータ線はアルファ線よりも透過力が高く、化学反応、発光、ガスのイオン化を引き起こし、写真乾板に影響を与える可能性があります。 荷電ベータ粒子（エネルギーが 1 MeV 以下）の流れに対する保護としては、厚さ 3 ～ 5 mm の通常のアルミニウム板を使用するだけで十分です。

光子放射線: ガンマ線と X 線

光子放射線には、X 線 (制動放射および特性) とガンマ線の 2 種類の放射線が含まれます。

最も一般的な種類の光子放射線は、非常に高エネルギーで超短波長のガンマ粒子であり、高エネルギーで電荷のない光子の流れです。 アルファ線やベータ線とは異なり、ガンマ粒子は磁場や電場によって偏向されず、非常に大きな透過力を持っています。 ガンマ線は、一定量および一定期間曝露されると、放射線障害を引き起こし、さまざまながんを引き起こす可能性があります。 このような重い粒子だけがガンマ粒子の流れの広がりを防ぐことができます。 化学元素、鉛、劣化ウラン、タングステンなど。

中性子線

中性子線の発生源には、核爆発、原子炉、実験室および産業施設が考えられます。

中性子自体は電気的に中性で不安定な粒子（自由中性子の半減期は約10分）であり、電荷を持たないため物質との相互作用が弱く、透過力が高いという特徴があります。 中性子線は非常に危険であるため、中性子線から身を守るために、主に水素を含む多くの特別な材料が使用されています。 中性子線は、通常の水、ポリエチレン、パラフィン、および重金属水酸化物の溶液によって最もよく吸収されます。

電離放射線は物質にどのような影響を与えるのでしょうか?

すべての種類の電離放射線は、多かれ少なかれさまざまな物質に影響を与えますが、その影響はガンマ粒子と中性子で最も顕著です。 したがって、長期間暴露すると、特性が大幅に変化する可能性があります。 さまざまな素材、 変化 化学組成物質は誘電体をイオン化し、生体組織に破壊的な影響を与えます。 自然のバックグラウンド放射線は人体に大きな害を与えませんが、人工的な電離放射線源を取り扱う場合は、細心の注意を払い、身体への放射線被曝レベルを最小限に抑えるために必要な措置をすべて講じる必要があります。

電離放射線の種類とその性質

電離放射線は、粒子および電磁量子の流れに与えられた名前であり、その結果、媒体上に異なる荷電イオンが形成されます。

放射線の種類が異なると、一定量のエネルギーの放出が伴い、透過能力も異なるため、身体に与える影響も異なります。 人間にとって最大の危険は、 放射性放射線、y線、x線、中性子線、a線、b線など。

X 線と y 線は量子エネルギーの流れです。 ガンマ線は X 線よりも短い波長を持っています。 これらの放射線は、その性質と特性により、互いにほとんど違いがなく、高い透過能力、伝播の直進性、および通過する媒体内で二次放射線と散乱放射線を生成する能力を備えています。 ただし、X 線は通常電子デバイスを使用して生成されますが、γ 線は不安定な同位体または放射性同位体によって放出されます。

残りの種類の電離放射線は高速で移動する物質の粒子 (原子) であり、電荷を帯びるものもあれば、電荷を帯びていないものもあります。

中性子は、放射性変換によって生成される唯一の非荷電粒子であり、陽子の質量と等しい質量を持っています。 これらの粒子は電気的に中性であるため、生体組織を含むあらゆる物質に深く浸透します。 中性子は原子核を構成する基本粒子です。

物質を通過するとき、それらは原子核とのみ相互作用し、エネルギーの一部を原子核に伝達し、それ自体がその運動の方向を変更します。 原子核は電子殻から「飛び出し」、物質を通過してイオン化を引き起こします。

電子は、すべての安定した原子に存在する、負に帯電した軽い粒子です。 電子は物質の放射性崩壊中に非常に頻繁に使用され、ベータ粒子と呼ばれます。 それらは実験室条件でも入手できます。 電子が物質を通過するときに失われるエネルギーは、励起とイオン化、および制動放射の形成に費やされます。

アルファ粒子はヘリウム原子の核であり、軌道電子がなく、結合した 2 つの陽子と 2 つの中性子で構成されています。 これらは正の電荷を持ち、比較的重く、物質を通過するときに高密度の物質のイオン化を引き起こします。

通常、アルファ粒子は、天然重元素 (ラジウム、トリウム、ウラン、ポロニウムなど) の放射性崩壊中に放出されます。

物質を通過する荷電粒子（ヘリウム原子の電子と核）は原子の電子と相互作用し、それぞれ 35 eV と 34 eV を失います。 この場合、エネルギーの半分はイオン化（原子から電子の分離）に費やされ、残りの半分は媒体の原子と分子の励起（原子核からより離れた殻への電子の移動）に費やされます。 。

媒質中の単位経路長あたりのアルファ粒子によって形成されるイオン化および励起された原子の数は、p 粒子の数百倍です (表 5.1)。

表5.1。 筋肉組織内のさまざまなエネルギーの a 粒子および b 粒子の範囲

これは、a 粒子の質量が b 粒子の質量よりも約 7000 倍大きいため、同じエネルギーでは、その速度は b 粒子の速度よりも大幅に遅くなります。

放射性崩壊中に放出されるアルファ粒子の速度は約 20,000 km/s ですが、ベータ粒子の速度は光速に近く、200 ～ 270,000 km/s になります。 明らかに、粒子の速度が遅いほど、媒体の原子と粒子が相互作用する確率は大きくなり、したがって媒体内の単位経路あたりのエネルギー損失が大きくなり、走行距離が少なくなります。 テーブルから 5.1 より、筋肉組織内のα粒子の範囲は、同じエネルギーのβ粒子の範囲よりも1000分の1であることがわかります。

電離放射線が生体を通過するとき、そのエネルギーは生体組織や細胞に不均一に伝達されます。 その結果、そうではないにもかかわらず、 たくさんの組織にエネルギーが吸収されると、生体物質の一部の細胞が重大な損傷を受けます。 細胞および組織に局在する電離放射線の全体的な影響を表に示します。 5.2.

表5.2。 電離放射線の生物学的影響

分子の一次放射線による化学変化は、次の 2 つのメカニズムに基づく可能性があります。1) 直接作用。放射線と相互作用するときに特定の分子が直接変化 (イオン化、励起) を受けるとき。 2) 間接作用。分子が電離放射線のエネルギーを直接吸収せず、別の分子からの伝達によってエネルギーを受け取る場合。

生物組織では、質量の 60 ～ 70% が水であることが知られています。 そこで、水の照射を例にして、放射線の直接的影響と間接的影響の違いを考えてみましょう。

水の分子が荷電粒子によってイオン化され、電子を失うと仮定します。

H2O -> H20+e - 。

イオン化した水分子は別の中性水分子と反応して、反応性の高いヒドロキシルラジカル OH を形成します。

H2O+H2O -> H3O+ + OH*。

また、放出された電子は、周囲の水分子に非常に迅速にエネルギーを伝達し、その結果、高度に励起された水分子 H2O* が生成され、これが解離して 2 つのラジカル H* と OH* を形成します。

H2O+e- -> H2O*H’ + OH’。

フリーラジカルには不対電子が含まれており、非常に反応性が高くなります。 水中での寿命はわずか10-5秒です。 この間に、それらは互いに再結合するか、溶解した基質と反応します。

水に溶解した酸素の存在下では、フリーラジカルヒドロペルオキシド HO2、過酸化水素 H2O2、原子状酸素などの他の放射線分解生成物も生成されます。

H*+ O2 -> HO2;
HO*2 + HO2 -> H2O2 +20。

生物の細胞内では、特に吸収物質が大きくて多成分の生体分子である場合、状況は水が照射される場合よりもはるかに複雑になります。 この場合、有機ラジカル D* が生成されますが、これも非常に高い反応性を特徴とします。 大量のエネルギーを持っているため、化学結合の切断を容易に引き起こす可能性があります。 このプロセスは、イオン対の形成と最終化学生成物の形成の間に最も頻繁に発生します。

また、酸素の影響により生体効果が増強されます。 フリーラジカルと酸素の相互作用の結果として形成される反応性の高い生成物 DO2* (D* + O2 -> DO2*) は、照射されたシステム内で新しい分子の形成を引き起こします。

水の放射線分解中に得られるフリーラジカルと酸化分子は、高い化学活性を持ち、タンパク質、酵素などの分子と化学反応を起こします。 構造要素生体組織、それは体内の生物学的プロセスの変化につながります。 その結果、代謝プロセスが中断され、酵素系の活性が抑制され、組織の成長が遅くなり停止し、体の特徴ではない新しい化合物、つまり毒素が現れます。 これは、個々のシステムまたは体全体の重要な機能の混乱につながります。

フリーラジカルによって引き起こされる化学反応には、放射線の影響を受けない何百、何千もの分子が関与します。 これは、生物物体に対する電離放射線の作用の特異性です。 他の種類のエネルギー (熱、電気など) が生体に同量吸収されても、電離放射線が引き起こすような変化は生じません。

放射線の人体に対する望ましくない放射線影響は、従来、体性（ソーマ、ギリシャ語で「体」）と遺伝性（遺伝）に分けられます。

身体的影響は放射線を受けた人に直接現れ、遺伝的影響はその子孫に現れます。

過去数十年にわたり、人類は多数の人工放射性核種を作成してきましたが、その使用は地球の自然放射線バックグラウンドへのさらなる負荷となり、人々の放射線量を増加させます。 しかし、もっぱら平和利用を目的とした電離放射線は人間にとって有用であり、今日では放射性核種やその他の電離放射線源を使用しない知識分野や国家経済分野を特定することは困難です。 21 世紀初頭までに、「平和原子」は医学、産業、 農業、微生物学、エネルギー、宇宙探査などの分野。

放射線の種類と電離放射線と物質の相互作用

原子力エネルギーの使用は、現代文明の存続にとって極めて重要な必要性であると同時に、このエネルギー源は可能な限り合理的かつ慎重に使用されなければならないため、大きな責任を負っています。

放射性核種の便利な特徴

放射性崩壊のおかげで、放射性核種は「信号を発し」、それによってその位置が特定されます。 使用する 特別な装置たとえ単一の原子の崩壊からの信号を記録することにより、科学者は組織や細胞で起こるさまざまな化学的および生物学的プロセスの研究に役立つ指標としてこれらの物質を使用することを学びました。

人工電離放射線源の種類

すべての人工の電離放射線源は 2 つのタイプに分類できます。

• 医療 - 病気の診断 (X 線や透視装置など) と放射線治療手順 (がん治療のための放射線治療装置など) の実行の両方に使用されます。 AI の医療源には、放射性医薬品 (放射性同位体、またはそれらとさまざまな無機物や有機物との化合物) も含まれます。 有機物）、病気の診断と治療の両方に使用できます。
• 産業用 - 人間が生成した放射性核種および発生装置:
  • エネルギー分野（原子力発電所の原子炉）。
  • 農業（品種改良や肥料の効果の研究）
  • 防衛分野（原子力船の燃料）。
  • 建設現場（金属構造物の非破壊検査）。

静的データによると、2011 年の世界市場における放射性核種製品の生産量は 120 億ドルで、この数字は 2030 年までに 6 倍に増加すると予想されています。

今日は物理学における放射線とは何かについて話します。 電子遷移の性質について話して、電磁スケールを与えてみましょう。

神と原子

物質の構造は、2000 年以上前に科学者の興味の対象となりました。 古代ギリシャの哲学者は、空気と火、土と水の違い、なぜ大理石は白く石炭は黒いのかについて質問しました。 彼らは、相互に依存するコンポーネントの複雑なシステムを作成し、相互に反論したり、サポートしたりしました。 そして、落雷や日の出など、最も不可解な現象は神の働きによるものと考えられていました。

ある日、 長い年月ある科学者は、寺院の階段を見ていて、石の上に立つそれぞれの足が小さな物質の粒子を運び去っていることに気づきました。 時間が経つと、大理石の形が変わり、真ん中がたわんでしまいました。 この科学者の名前はレウキッポスで、彼は最小の粒子を分割不可能な原子と呼びました。 これは、物理学における放射線とは何かを研究する道を始めました。

イースターと光

その後、暗黒の時代が到来し、科学は放棄されました。 自然の力を研究しようとした人は皆、魔女や魔術師と呼ばれました。 しかし、奇妙なことに、科学のさらなる発展に弾みを与えたのは宗教でした。 物理学における放射線とは何かという研究は天文学から始まりました。

当時、イースターを祝う時間は毎回異なって計算されていました。 春分、26 日の月の周期、および 7 日の週の間の関係の複雑なシステムにより、イースターを祝うための日付表の作成が数年以上妨げられていました。 しかし、教会はすべてを事前に計画しなければなりませんでした。 したがって、教皇レオ 10 世は、より正確な表の作成を命じました。 これには、月、星、太陽の動きを注意深く観察する必要がありました。 そして最終的に、ニコラウス・コペルニクスは、地球は平らではなく、宇宙の中心でもないことに気づきました。 惑星は太陽の周りを公転する球です。 そして月は地球の軌道上にある球体です。 もちろん、「これは物理学における放射線の存在とどのような関係があるのでしょうか?」と疑問に思う人もいるかもしれません。 今それを明らかにしましょう。

楕円形と梁

その後、ケプラーは、惑星が楕円軌道を運動し、この運動は不均一であることを確立することによってコペルニクスの系を補足しました。 しかし、まさにその第一歩が、人類に天文学への関心を植え付けたのです。 そして、そこには、「星とは何ですか?」、「なぜ人はその光線を見るのですか?」という疑問が浮かび上がりました。 「ある著名人は他の著名人とどう違うのか?」 ただし、最初に、巨大なオブジェクトから最小のオブジェクトに移行する必要があります。 そして、物理学の概念である放射線に行き着きます。

アトムとレーズン

19 世紀の終わりには、物質の最小の化学単位である原子について十分な知識が蓄積されていました。 それらは電気的に中性であるが、正と負の両方に帯電した元素を含むことが知られていました。

パンの中のレーズンのように、正の電荷が負の場に分布しているとか、原子は異なる電荷を帯びた液体部分の一滴であるなど、多くの仮定がなされてきました。 しかし、ラザフォードの経験がすべてを明らかにしました。 彼は、原子の中心に正の重い原子核があり、その周りに軽い負の電子があることを証明しました。 そして、殻の構成は原子ごとに異なります。 ここに、電子遷移の物理学における放射線の特殊性があります。

ホウ素と軌道

科学者たちが原子の軽い負の部分が電子であることを発見したとき、なぜ電子は原子核に落ちないのかという別の疑問が生じました。 結局のところ、マクスウェルの理論によれば、移動する電荷は放射するため、エネルギーが失われます。 しかし、原子は宇宙が存在する限り存在し、消滅することはありませんでした。 ボーアが助けに来た。 彼は、電子は原子核の周りの特定の静止軌道上にあり、その中にのみ存在できると仮定しました。 軌道間の電子の移動は、エネルギーの吸収または放出を伴うジャークによって実行されます。 このエネルギーは、たとえば光の量子である可能性があります。 要するに、素粒子物理学における放射線の定義の概要を説明しました。

水素と写真

当初、写真技術は商業プロジェクトとして発明されました。 人々は何世紀にもわたって残りたいと考えていましたが、誰もが芸術家に肖像画を注文できるわけではありませんでした。 そして、写真は安価であり、それほど多額の投資を必要としませんでした。 その後、ガラスと硝酸銀の芸術が軍事に応用されました。 そして科学は感光材料を利用し始めました。

最初にスペクトルを撮影した。 高温の水素が特定の線を放出することは長い間知られていました。 二人の間の距離はある法則に従いました。 しかし、ヘリウムのスペクトルはより複雑で、水素と同じ一連の線と、さらにもう 1 つの線が含まれていました。 2 番目のシリーズは、最初のシリーズで導かれた法則には従わなくなりました。 ここでボーアの理論が役に立ちました。

水素原子には電子が 1 つだけ存在し、すべての高い励起軌道から 1 つの低い励起軌道に移動できることが判明しました。 これが最初の一連のセリフでした。 重い原子はより複雑になります。

レンズ、回折格子、スペクトル

これが物理学における放射線の使用の始まりとなりました。 スペクトル分析は、物質の組成、量、構造を決定するための最も強力で信頼性の高い方法の 1 つです。

1. 電子放出スペクトルから、物体に何が含まれているか、特定の成分の割合がわかります。 この方法は、生物学、医学から量子物理学に至るまで、科学のあらゆる分野で使用されています。
2. 吸収スペクトルは、固体の格子内のどのイオンがどの位置に存在するかを示します。
3. 回転スペクトルは、原子内で分子がどれだけ離れているか、各元素がどのような数の結合を持っているかを示します。

そして、電磁放射の適用範囲は無数にあります。

• 電波は、非常に遠い天体の構造や惑星の内部を調査します。
• 熱放射はプロセスのエネルギーを示します。
• 可視光は最も明るい星がどの方向にあるのかを教えてくれます。
• 紫外線は、高エネルギー相互作用が起こっていることを明らかにします。
• X 線のスペクトル自体により、人々は物質 (人体を含む) の構造を研究することができ、宇宙物体にこれらの線が存在すると、焦点に中性子星、超新星爆発、またはブラック ホールがあることを科学者に知らせることができます。望遠鏡の。

ピュアブラックボディ

しかし、物理学における熱放射とは何かを研究する特別なセクションがあります。 原子光とは異なり、光の熱放射は連続スペクトルを持ちます。 そして、計算に最適なモデル オブジェクトは完全に黒い物体です。 これは、そこに当たるすべての光を「キャッチ」しますが、光を解放することはありません。 奇妙なことに、完全に黒い物体は放射線を放出し、最大波長はモデルの温度に依存します。 古典物理学では、熱放射はパラドックスを引き起こし、加熱された物体はどんどんエネルギーを放射し、最終的には紫外線領域でそのエネルギーが宇宙を破壊することが判明しました。

マックス・プランクはこのパラドックスを解決することができました。 彼は放射線の公式に新しい量、量子を導入しました。 特別な物理的な意味を与えることなく、彼は世界全体を発見しました。 現在、量の量子化は現代科学の基礎です。 科学者は、場と現象が不可分の要素である量子で構成されていることに気づきました。 これは物質のより深い研究につながりました。 例えば、 現代世界半導体に属します。 以前は、すべてが単純でした。金属は電流を通し、他の物質は誘電体でした。 また、シリコンやゲルマニウム（半導体）などの物質は、電気に関して不可解な動作をします。 それらの特性を制御する方法を学ぶには、全体的な理論を作成し、すべてを計算する必要がありました p-n機能トランジション。

電離放射線（以下、IR）は、物質との相互作用により原子や分子の電離を引き起こす放射線です。 この相互作用により、原子が励起され、原子殻から個々の電子 (負に荷電した粒子) が分離されます。 その結果、1 つ以上の電子が奪われ、原子は正に帯電したイオンに変わり、一次イオン化が発生します。 II には、電磁放射線 (ガンマ線) と荷電粒子および中性粒子の流れ、つまり粒子線 (アルファ線、ベータ線、中性子線) が含まれます。

アルファ線粒子線のことを指します。 これは、ウラン、ラジウム、トリウムなどの重元素の原子の崩壊によって生じる、重い正に帯電したアルファ粒子 (ヘリウム原子の核) の流れです。 粒子は重いため、物質内でのアルファ粒子の範囲 (つまり、アルファ粒子がイオン化を引き起こす経路) は非常に短いことがわかります。生物学的媒体では 100 分の 1 ミリメートル、空気では 2.5 ～ 8 cm です。 したがって、通常の紙や皮膚の外側の死んだ層は、これらの粒子を捕捉することができます。

しかし、アルファ粒子を放出する物質は長寿命です。 このような物質が食物、空気、または傷を通して体内に侵入した結果、それらは血流によって全身に運ばれ、代謝と体の保護を担当する器官（脾臓やリンパ節など）に沈着します。身体の内部被曝を引き起こします。 このような身体の内部被曝の危険性は非常に高いです。 これらのアルファ粒子は、非常に多くのイオン (組織内の 1 ミクロンの経路あたり最大数千対のイオン) を生成します。 イオン化は、それらの多くの特徴を決定します。 化学反応、物質、特に生体組織で発生します（強力な酸化剤、遊離水素と酸素の形成など）。

ベータ線（ベータ線、またはベータ粒子の流れ）は、粒子状の放射線も指します。 これは、特定の原子核の放射性ベータ崩壊中に放出される電子 (β- 放射線、またはほとんどの場合、単なる β-放射線) または陽電子 (β+ 放射線) の流れです。 中性子が陽子に変換するとき、または陽子が中性子に変換するときに、それぞれ電子または陽電子が原子核内で生成されます。

電子はアルファ粒子よりもかなり小さく、物質（体）の深さ 10 ～ 15 センチメートルまで侵入できます（アルファ粒子の場合は 100 分の 1 ミリメートルを参照）。 ベータ線は物質を通過する際、その原子の電子および原子核と相互作用し、エネルギーを費やして完全に停止するまで動きを遅くします。 これらの特性により、ベータ線から保護するには、適切な厚さの有機ガラス スクリーンがあれば十分です。 医療における表面放射線療法、間質放射線療法、および腔内放射線療法のためのベータ放射線の使用は、これらと同じ特性に基づいています。

中性子線- 別のタイプの粒子放射線。 中性子線は、中性子（電荷を持たない素粒子）の流れです。 中性子には電離効果はありませんが、物質の核上の弾性散乱と非弾性散乱により、非常に重要な電離効果が発生します。

中性子によって照射された物質は、放射性特性を獲得する可能性があります。つまり、いわゆる誘導放射能を受ける可能性があります。 中性子線は、粒子加速器の動作中、原子炉、産業施設および実験施設内、核爆発中などに発生します。中性子線は最大の透過能力を持っています。 中性子線に対する保護に最適な材料は、水素を含む材料です。

ガンマ線とX線電磁放射に属します。

これら 2 種類の放射線の基本的な違いは、その発生メカニズムにあります。 X線放射線は核外起源であり、ガンマ線放射線は核崩壊の産物です。

X線放射は1895年に物理学者レントゲンによって発見されました。 これは目に見えない放射線であり、程度はさまざまですが、あらゆる物質に浸透する可能性があります。 それは、10 -12 から 10 -7 程度の波長を持つ電磁放射です。 X 線の発生源は、X 線管、一部の放射性核種 (ベータ線放射体など)、加速器、および電子蓄積装置 (シンクロトロン放射光) です。

X 線管には、陰極と陽極 (それぞれ陰極と陽極) という 2 つの電極があります。 陰極が加熱されると、電子放出（固体または液体の表面から電子が放出される現象）が発生します。 陰極から逃げる電子は電場によって加速され、陽極の表面に衝突し、そこで急激に減速され、X 線が放射されます。 可視光と同様に、X 線により写真フィルムが黒くなります。 これは、医療にとって基本的な特性の 1 つです。つまり、透過性放射線であるため、その助けを借りて患者を照らすことができます。 組織の密度が異なると、X 線の吸収も異なります。これにより、さまざまな種類の内臓疾患を非常に早い段階で診断できます。

ガンマ線は核内起源のものです。 それは、放射性原子核の崩壊、原子核の励起状態から基底状態への遷移、高速荷電粒子と物質の相互作用、電子陽電子対の消滅などの際に発生します。

ガンマ線の高い透過力は、その短波長によって説明されます。 ガンマ線の流れを弱めるために、かなりの質量数を持つ物質（鉛、タングステン、ウランなど）やあらゆる種類の高密度組成物（金属フィラーを含むさまざまなコンクリート）が使用されます。