Ⅰ.放射線物理学

1．基礎物理 A. 力学 （2015　04　2014　02　04） a. 運動方程式　　 b. 力学的エネルギーと保存則　　 c. 角運動量　　 d. 解析力学　　 e. 特殊相対性理論 ○SI接頭辞 ペタP(1015)～テラT(1012)～ギガG(109)～メガM(106)～キロk(103)～ヘクトh(102)～デカda(101)～デシd(10-1)～センチc(10-2)～ミリm(10-3)～マイクロµ(10-6)～ナノn(10-9)～ピコp(10-12)～フェムトf(10-15) ○国際（SI）単位系　 （2016　記述） ・長さ：m 　：1 /299 792 458 秒に光が真空中を伝わる行程の長さ ・質量：kg 　：国際キログラム原器（Pt90 %,Ir10 % からなる合金で直径・高さともに39mmの円柱）の質量 ・時間：s 　：133Cs原子の放射の周期の 9 192 631 770 倍の継続時間 ・電流：A 　：長さ 1 メートルにつき 2 × 10−7 ニュートンの力を及ぼし合う一定の電流 ・熱力学温度：K 　：水の三重点の熱力学温度の 1/273.16 ・物質量：mo...

1．基礎物理 B. 電磁気学 a. 電場 ○同心球状電荷分布による電場　（2015　03） 　外部電位E　＝（Q1+Q2）／（4πε0c） 　内部電位E　＝（1/a-1/b+1/c×Q1／4πε0c+Q2／4πε0c b. 磁場 ○力の向き ・右ネジの法則　(2016　01) 　直線電流がつくる磁場は下向きで時計回り c. 電磁誘導　　 d. マクスウェル方程式　　 e. 電磁場のエネルギー　　 f. 導体に伴う静電場　　 g. 回路 C. 熱力学・統計力学 a. 温度と状態方程式　　 b. 熱力学的諸過程　　 c. 平衡条件と巨視的状態量　　 d. 量子統計力学 D. 量子力学 ○量子力学的運動量 ・運動量演算子Px $$Pｘ＝-iħ\frac { \partial }{ \partial ｘ } $$ 　ħ：ディラック定数、ħ ＝h/2π　 　∂：偏微分　　 　i：虚数 ・演算子の交換関係　(2016　02) 　{A 、B }　＝　A B -A B 　＝　0　：可換　　　 　{A 、B }　＝　A B -A B 　≠　0　：非可換 　演算子が可換ならば，同時にこれらの確定値（固有値...

2．原子、原子核 B. 原子核 a. 原子核の構造と模型 （2016　07、2016　05） ・原子核の半径R　＝　1.3×10-15×A1/3　［m］　 　A：質量数 ・原子の半径：10-10［m］ b. 大きさと密度の飽和性 c. 質量と結合エネルギー　 d. 核力、質量欠損　 （2012　10） ・核力（強い相互作用）によって生じる 　　→　距離が離れると効果がない ・質量60（Feくらい）近くで最大となる　 　　→　Feの結合エネルギー：8.8MeV ・核子当たりの平均結合エネルギーは1～9MeV ・陽子－陽子間にはクーロン力も働く ・α粒子は極大値を取り、約7MeV e. 安定同位体、放射性同位体　 （2015　05） 安定同位体：260（15％）　　　 放射性同位体：1500（85％） f. 放射性同位体の壊変形式　 ○α壊変　 （2017　06、2012　02） (A，Z)　→　(A-4，Z-2)　+　α　　 ・親核種からα粒子が飛び出す ・壊変条件：Q＞0 　Q値＝｛M親－(m娘+mα)｝×C2　　　 　M親：親核種の質量　 　m娘：娘核種の質量　 　C：光速 ・α粒子...

2. 原子、原子核 A. 原子 a. 原子の構造と模型 ○量子数　（2016　06、2015　04） 主量子数(n) 方位量子数(n)  磁気量子数 スピン 配置可能電子数 1（K殻） 0 0（s） ×2 2 2（L殻） 0 0、1 0（s） 1（p）＝-1、0、1  ×2 8 3（M殻） 0 0、1 0、1、2 0（s） 1（p）＝-1、0、1 2（d）＝-2、-1、0、1、2 ×2 18 b. 軌道電子の結合エネルギー c. 電離、励起 　（2012　10） 　W値：1イオン対を生成するのに必要なエネルギー 　　　　電離エネルギーの約2倍で、放射線の種類に依らない値 　　　　原子番号が大きい　→　W値が小さい 　　　　空気のW値＝34eV　　　 　　　　水素のイオン化エネルギー＝13.6eV d. 平均励起ポテンシャル　 f. 特性X 線　、オージェ電子 ○特性X線の発生 （2013　22） 　励起状態の原子が基底状態に戻るために放出する光子 ・K特性X線：K殻に生じた空位により生じた特性X線 　　　　　　　　　Kα，Kβなどがある 　K特性X線のエネルギー＝K殻結合エネルギー－L...

2．原子、原子核 C. 核反応 a. 実験室系と重心系 ・実験室系 　実験室に対して静止した座標系 ・重心系 　重心に対して静止した座標系（重心と一緒に動くような座標系） 　→　弾性散乱における実験室系と重心系 b. 散乱、捕獲 c. 核反応とQ 値　 （2016　08、2015　06、2012　03） ○核反応式：A（x，y）B 　A：標的原子核　x：入射粒子　 　y：放出粒子　　B：反跳原子核 ○Q値 　核反応前後の質量欠損をエネルギーに換算した値 　Q　＝　（MA+Mx）×C2　－（MB+My）×C2 　 　Q値＞0ならば発熱反応で、閾エネルギーはない 　Q値＜0ならば吸熱反応で、閾エネルギーはある 　閾値Emin＝　-Q　×（MA+Mx）÷MA d. 発熱反応、吸熱反応　　　 e. しきいエネルギー　　　 f. 核破砕 D. 核磁気、スピン ○ボソン （ボース統計に従う粒子：ボース粒子） ・ゲージ粒子 　素粒子間の相互作用（力）を伝え運ぶ粒子 　スピンはすべて1となる ―　光子（フォトン） 　　- 電磁相互作用を媒介する 　　　ガンマ線の正体であるためγで表されることが多い ―...

C. 電子線と物質との相互作用 a. 衝突、散乱 b. 制動放射 ○制動X線の発生 （2014　24、2013　22、2012　21） ・単位時間の発生強度I$$I＝K×I×Z×{ V }^{ 2 }$$ ・制動放射線の発生効率η$$η＝K×Z×V［％］$$ ＊診断領域ではηは1％未満である。 　K：定数(1.1×10-9) 　I：管電流 　Z：ターゲットの原子番号 　V：管電圧 ○制動X線の強度分布(角度) （2017　12、2014　07） ・ゾンマーフェルトの理論式I(θ)$$I(θ)＝A-\frac { { sin }^{ 2 }θ }{ { (1-βcosθ) }^{ 6 } } $$ 　θ：ターゲットへ入射した電子の進行方向を0°とした角度 ・入射電子のエネルギーが増加した場合(10MeV以上) 　βが1に近づく　→　θ＝0°(前方)の強度が増加 ・入射電子のエネルギーが減少した場合(30～150keV程度) 　βが0に近づく　→　θ＝90°(側方)の強度が増加 ○管電圧と制動放射線の最大エネルギーの関係 ・デュエンハントの法則　（2013　22） 　加速電子のエネルギーE...

電磁波と物質との相互作用 A. 種類 a. 直接電離放射線（荷電粒子）、間接電離放射線（光子、中性子） b. （電離性）電磁放射線、粒子放射線 B. 電磁波と物質との相互作用 a. 古典散乱 〈トムソン散乱、レイリー散乱、コヒーレント散乱〉 （2016　記述） ・トムソン散乱（非干渉性散乱） 　自由電子との相互作用 　光子のエネルギーは変化せず、進行方向が変化する ・レイリー散乱(干渉性散乱) 　軌道電子との相互作用 　光子のエネルギーは変化せず、進行方向が変化する b. 光電効果　 （2012　05） ・光子のエネルギーEe　＝　Er － Eb　　　 　Er：光子のエネルギー　　　 　Eb：軌道電子のエネルギー ・光電子エネルギー 　K殻光電子　＜　L殻光電子 ・吸収端 　エネルギー：L吸収端　<　K吸収端 ・反応断面積τ　∝　Z5×Er-3.5 　Z：ターゲットの原子番号 ・光子の粒子性を示す反応 ・光電ピーク(全エネルギーピーク) 　：放出されたγ線がすべてのエネルギーを電子に与えて検出器に検出されるピーク ・入射光子のエネルギーがK殻電子電離エネルギーよりも大きい場合、 　光電...

D. 重荷電粒子線と物質との相互作用 a. ブラッグピーク 　(2015　09) 　エネルギーが大きいとピークの幅は大きくなる　 b. 大角ク−ロン散乱、多重ク−ロン散乱 ○多重クーロン散乱　 　（2012　07） 　物質を通過する荷電粒子は物質中の原子核のクーロン場によって多数回の散乱を受ける 　モリエール理論で説明される c. フラグメンテーション　　 d. 核反応 e. 飛程 　（2017　15、2014　08、2012　08） 　$$飛程R∝\frac { 1 }{ m } ×(\frac { E }{ Z } )^{ 2 }∝\frac { m }{ z^{ 2 } } ×{ v }^{ 4 }　$$　 　E：荷電粒子のエネルギー　v：荷電粒子の速度　 　z：荷電粒子の原子番号　　m：荷電粒子の原子番号 ＊α粒子の飛程R　≒　0.3E3/2　（空中での場合） ・最大飛程　>　外挿(実用)飛程　>　平均飛程 ・質量が大きいため、進行方向は変わらない。停止付近で阻止能が大きくなる ・陽子の飛程（2015　41、2012　46） 　水中で200MeVで25.96cm　 f. 阻止能...