2017 / 06
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●内部転換電子のエネルギーEIは、γ線のエネルギーEγ、軌道電子の結合エネルギーをEbとすると、EI=Eγ-Ebで与えられる。

●オージェ電子のエネルギーをEA、エックス線のエネルギーをEX、放出される軌道電子の結合エネルギーをEbとすると、EA=EX-Ebで与えられる。

●特性X線のエネルギーEXは、空席の空いた軌道電子の結合エネルギーをEf、空席を埋める軌道電子の結合エネルギーをEiとすると、EX=Ei-Efで与えられる。

●コンプトンエッジのエネルギーは、γ線が180度方向に散乱したときの、反跳電子のエネルギーで与えられる。
反跳電子のエネルギーは、入射γ線のエネルギーと散乱γ線のエネルギーの差で与えられる。

●低エネルギー光子は、検出器の中で光電効果により、光電子を放出し、光電子のエネルギーの高い軌道電子が埋めるときにX線が放出される。
このX線が検出器から逃げる場合、ピークエネルギーはγ線エネルギーとX線エネルギーの差で与えられる。

●励起した原子は、X線あるいはオージェ電子を放出する。
X線の放出割合を蛍光収率といい、原子番号とともに高くなる。

●KX線はK軌道の空席を埋めるときに放出され、LX線はL軌道の空席を埋めるときに放出される。
K軌道の結合エネルギーはL軌道の結合エネルギーより大きい。

●内部転換は、原子核の励起状態が転移するときにγ線の放出の代わりに軌道電子を放出するもので、軌道に空席ができるため特性X線あるいはオージェ電子が放出される。

●原子核の励起状態はγ線放出あるいは軌道電子放出でエネルギーの低い状態へ転移する。
軌道電子を放出する現象を内部転換という。

●内部転換で放出される軌道電子を内部転換電子という。

●内部転換係数は、ほぼ原子番号の3乗に比例。

●内部転換ではγ線の持つ運動量が内部転換電子と原子核に分配される。
この分配は軌道電子と原子核の結合の度合いによるので、γ線のエネルギーが大きいとこの結合が相対的に弱くなり、内部転換は起こりにくくなる。

●核力の中の対相互作用のために、偶数の方がより安定なので、偶数の核種の存在度が大きい。
対相互作用:(陽子あるいは中性子が対になるときにより安定になる)

●原子核の結合エネルギーはA個の核子とZ個の電子の質量の和から中性原子の質量を差し引いた質量を静止エネルギーに換算したものである。
これを核子当たりにした結合エネルギーが平均結合エネルギーである。
この値はおよそ8MeVであるが、核種により多少異なり、質量数がおよそ60の鉄で最大の値を持つ。
これより質量が大きくなると結合エネルギーは次第に小さくなり、質量が小さくなっても結合エネルギーは次第に小さくなる。
このことは、質量の大きな原子核は、核分裂で2つに割れるとエネルギーをとりだすことができ、また、質量の小さい核種を融合することによりエネルギーを取り出すことができることを示す。
このことがウランの核分裂によりエネルギーを取り出す原子力発電の基となり、核融合プラズマを用いた発電の基になっている。

●γ線を放出する割合=1/(1+α) α=内部転換係数

●壊変前後の質量数が電子質量の2倍より小さい場合は、原子核内の陽子が軌道電子を捕獲して中性子に変わりニュートリノを放出する電子捕獲が起こる。
壊変前後の質量数が電子質量の2倍より大きい場合は、陽電子とニュートリノが放出されるβ+壊変と電子捕獲のどちらかが起こる競合過程となる。






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【放射性壊変】
・陽電子を放出する壊変が起きる核種では、電子捕獲による壊変も起きる。

・β-壊変と電子捕獲の両者が起きる核種も存在する。

・陽子は核外では壊変しないが、核内では壊変することがある。

・核内の陽子はβ+壊変して中性子になることがある。

・核外では中性子は壊変して陽子になる。

・内部転換に伴って、特性X線が放出されることがある。

・内部転換ではニュートリノは放出されない。


【粒子加速装置】

・陽子が一定の周回軌道をとりながら加速される装置  『シンクロトロン』

・加速の際、粒子の軌道を曲げるために電磁石を使用している装置  『サイクロトロン』

・直流電場のみによって加速する装置  『ファン・デ・グラーフ型加速装置』

・直流磁場を利用する装置  『サイクロトロン』

・交流磁場を使用する装置  『ベータトロン』

・静磁場を使用する装置   『サイクロトロン』

・磁場の変化によって生じた電場を使用している装置  『ベータトロン』

・磁場の変化によって誘起される電場で加速する装置  『ベータトロン』

・重イオンの加速に使用される装置  
                  『直線加速器』
                  『サイクロトロン』
                  『ファン・デ・グラーフ型加速器』
                  『シンクロトロン』
                  『コッククロフト・ワルトン型加速器』


・高エネルギー領域(~1MeV/核子)の重イオンの加速に適している装置  『シンクロトロン』

・高周波加速を行っている装置    
                  『サイクロトロン』
                  『シンクロトロン』
                  『直線加速器』


・静電型加速器           『コッククロフト・ワルトン型加速器』

・ほぼ一定の周回軌道を保って荷電粒子を加速する装置  『シンクロトロン』

・コッククロフト・ワルトン型加速装置は、倍電圧回路により高電圧を発生させ荷電粒子を加速する。

・線形加速器は、空洞共振器を並べた加速管中で高周波電界により荷電粒子を加速する。

・サイクロトロンでは、角速度一定の条件で円軌道運動させ、軌道半径を大きくしながら加速する。

・シンクロトロンでは、磁場を変化させて一定の軌道を周回させ、高周波電場により加速する。

・直線加速器では、直線軸上に電極を並べ、高周波電場を用いて加速する。

・コッククロフト・ワルトン型加速器では、直流電場を多段の整流器とコンデンサを結合した回路で発生させ加速する。

『原子、原子核の構造』

・粒子を静止質量の小さい順に並べると、電子<μ粒子<陽子<中性子<α粒子 である。
・原子番号は、核内の陽子の数に等しい。
・質量数が等しい核種を同重体という。
・陽子の数が等しい核種を同位体という。
・陽子は中性子より質量は小さい
・陽子と中性子の間で核力が作用する。
・中性子が単独で存在する場合はβ-壊変する。
・重陽子の質量は、陽子と中性子の質量の和より小さい。
・ビスマスより原子番号が大きい元素はすべて不安定である。
・同位体はZ1=Z2、N1≠N2
・核異性体はZ1=Z2、N1=N2
・核異性体は互いに陽子と中性子の数が等しい。
・中性子の静止質量は陽子と電子の静止質量の和より大きい。
・1MeVの中性子の組織吸収線量は主に反跳陽子による。
・核子の数が等しい核同士を同重体という。
・同じ核種で寿命の長い励起状態と基底状態とにある核どうしを核異性体という。
・同位体の関係にある原子核は、原子番号が同じで質量数が異なる。
・同重体の関係にある原子核は、原子番号が異なり、質量数が同じである。
・核異性体の関係にある原子核は、原子番号および質量数が同じである。
・同中性子体の関係にある原子核は、中性子数が等しく、原子番号が異なる。
・原子核の半径Rは、その質量数Aの関数として表される。r0を定数とすると、R=r0A^1/3の式になる。
・水素原子の大きさ(直径)は、1.0×10^-10mである。
・水素原子核の直径(m)は、3×10^-15mである。
・直接関係のあるもの
 電子の非弾性散乱 ------ 軌道電子
 陽子の弾性散乱  ------ 原子核
 電子の制動放射  ------ 原子核
 電子のエネルギー損失 ------ 阻止能
 α線       ------ トンネル効果
 特性X線      ------ 原子エネルギー準位
 オージェ電子   ------ 内部転換
 制動X線      ------ 荷電粒子
 ニュートリノ   ------ β+壊変
 γ線       ------ 原子核エネルギー準位
 軌道電子     ------ 内部転換
 α線       ------ 弾性散乱
 β線       ------ 連続スペクトル
 γ線       ------ 質量エネルギー吸収係数
 制動X線      ------ 高速電子
 ニュートリノ   ------ β-線
 α線       ------ ラザフォード散乱
 陽電子      ------ 消滅放射線
 中性子線     ------ 捕獲γ線
 γ線       ------ トムソン散乱
 陽電子      ------ 電子対消滅
 α線       ------ ブラッグピーク
 光電子      ------ 軌道電子
 特性X線      ------ 軌道電子
 コンプトン効果  ------ クライン・仁科の式
 制動放射線    ------ 原子核のクーロン場
 γ線のカスケード放出 ------ サム効果
 蛍光収率     ------ 特性X線
 チェレンコフ光  ------ 荷電粒子
・内部転換電子のエネルギーは、原子の軌道電子の結合エネルギーが関係する。
・吸収端のエネルギーは、原子の軌道電子の結合エネルギーが関係する。
・特性X線のエネルギーは、原子の軌道電子の結合エネルギーが関係する。
・電子の結合エネルギーが関係するもの
 内部転換電子のエネルギー
 オージェ電子のエネルギー
 特性X線のエネルギー
 低エネルギー光子スペクトル測定におけるエスケープピークのエネルギー
・陽子と電子の運動エネルギーが同じ場合、電子のほうが制動放射を起こしやすい。
・安定な重い原子核では、陽子より中性子の方が多い。
・陽子は核外では壊変しない。
・核内の陽子は電子捕獲して、中性子になることがある。
・中性原子の軌道電子数は、原子番号に等しい。
・重い原子核は、中性子が陽子より多い。
・β壊変後の娘核はその親核と同重核の関係にある。
・安定な核種を構成する核子の組み合わせは、陽子・中性子共に偶数の場合が多い。
・原子は、それに固有の励起状態がある。
・原子核のエネルギー準位が最低のエネルギー準位にある原子核の状態を基底状態という。
・原子の電子軌道のうち、もっとも内側の軌道はK軌道である。
・特性X線の振動数の平方根と原子番号とが直接関係にあることをモーズリーの法則という。
・特性X線は、原子核から放出されることはない。
・K-X線の波長は、原子番号の増加とともに短くなる。
・K-X線のエネルギーは、原子番号の増加とともに高くなる。
・電子捕獲に伴って特性X線が放出されることがある。
・光電効果に伴って、特性X線が放出されることがある。
・特性X線のエネルギー分布は、線スペクトルである。
・内部転換は、特性X線放出の原因となる。
・同じ原子から放出されるK-X線のエネルギーはL-X線のエネルギーよりも大きい。
・同じ原子から放出されるK-X線の波長はL-X線の波長より短い。
・γ線は、原子核のエネルギー準位間の遷移に伴い発生する。
・熱中性子を水に照射すると、捕獲γ線を発生する。
・内部転換に伴って特性X線が放出されることがある。
・特性X線放出とオージェ電子放出とは、互いに競争する過程である。
・Niの特性X線を放出するものは64Cu。
・高速電子の電離励起作用は、特性X線を放出する。
・光電効果は、特性X線を放出する。
・軌道電子捕獲(EC)は、特性X線を放出する。
・内部転換は、特性X線を放出する。
・蛍光収率は、特性X線とオージェ電子の放出率の和に対する特性X線の放出率の割合である。
・蛍光収率は原子番号に依存する。
・K殻電離に伴って、L殻電子がオージェ電子として放出されることがある。
・原子のK殻における蛍光収率は原子番号の増加に従い高くなる。
・内部転換電子のエネルギーは、K殻よりL殻から放出される場合の方が大きい。
・K殻オージェ電子のエネルギーはL殻オージェ電子のエネルギーより大きい。
・同じγ線で放出される光電子のエネルギーは、K殻よりL殻からの方が大きい。
・オージェ電子は、不連続エネルギー分布をもつ。
・電子捕獲に伴って、オージェ電子が放出されることがある。
・光電効果、電子捕獲はオージェ電子を放出する。
・オージェ電子放出の起因事象
 γ線による光電子の放出
 内部転換による電子の放出
 軌道電子捕獲による壊変
・制動放射線のエネルギースペクトルは連続スペクトルである。
・制動放射の放射エネルギーは、物質の原子番号が高いほど大きい。
・制動放射線は、吸収物質の原子番号が大きくなるにつれて発生しやすくなる。
・β線は、制動放射線の発生に関係が深い。
・β線は、連続スペクトルを示す。
・電子対生成は、連続スペクトルを示す。
・コンプトン散乱により放出される光子は、連続なエネルギースペクトルを有する放射線。
・電子の制動により放出される光子は、連続なエネルギースペクトルを有する放射線。
・252Cfから放出される中性子は、連続なエネルギースペクトルを有する放射線。
・内部転換電子のエネルギースペクトルは線スペクトル。
・オージェ電子のエネルギースペクトルは線スペクトル。
・単色光子の電子対生成によって発生した陽電子と陰電子のエネルギーの和のエネルギースペクトルは線スペクトル。
・中性子の質量は陽子の質量より大きい。
・陽子のスピンは1/2である。
・原子核の半径は質量数の3分の1乗に比例する。
・一般に、中性子過剰核はβ-壊変する。
・水素原子の発光スペクトルのうち、もっとも短い波長はライマン系列に属している。
・原子番号および質量数が同じで半減期の異なる原子核は異性体であるという。
・中性子のスピンは1/2である。
・核異性体の定義は、『陽子と中性子のどちらの数もお互いに等しく、エネルギー準位の異なる原子核』
・核異性体は、同じ核子構成で、寿命の長い励起状態と基底状態の核種
・複数の陽子が原子核内に存在しても、安定なのは、核力があるからである。
・安定な原子核で陽子数と中性子数が共に偶数である割合は、そのどちらか一方が奇数である割合より大きい。
・原子核の質量は、構成粒子の質量の総和より結合エネルギー分だけ小さい。
・原子核の核子当たりの結合エネルギーは、質量数が60近辺で最大となり、質量数がさらに大きくなると徐々に小さくなる。
・原子核の核子当たりの結合エネルギーは、質量数が4の場合に極大となる。
・原子核の結合エネルギーは、核子の種類に依存する。
・核子当たりの結合エネルギーは、質量数60付近で最大となる。
・原子核内の陽子と陽子との間には、核力のほかにクーロン力が働く。
・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10^8分の1である。
・自発核分裂で生じる核分裂片のエネルギー分布は、連続スペクトルである。
・核内の陽子は、電子を捕獲して中性子になることがある。
・自由中性子はβ-壊変して自由陽子にかわる。
・水素原子の電子の結合エネルギーは、13.6eVである。
・238U核の核子1個当たりの結合エネルギーは、約7.5MeVである。
・2H原子核の結合エネルギーは2.2MeVである。
・中性原子の軌道電子数は、原子番号に等しい。
・原子核の半径は質量数の3乗根に比例する。
・原子核のエネルギー準位は核子の結合状態によって決まる。
・原子のエネルギー準位は軌道電子の状態によって決まる。
・質量欠損をエネルギーに換算したものを結合エネルギーという。
・原子核の半径は、核子の1/3乗に比例する。
・天然同位体存在度は天然に存在する元素に関する核同位体の原子数百分率である。
・核力は引力である。
・1uは、931.5MeVに等しい。
・原子質量単位(u)では、1uは0.93GeVに等しい。
・電子の静止エネルギーの値は0.51MeVである。
・電子のコンプトン波長は陽子のコンプトン波長より長い。
・原子の角運動量は、不連続な値をとる。
・α粒子の質量は、電子の質量の7000倍である。
・FeとUとLaを核子当たりの結合エネルギーの大きい順にならべると、Fe>La>U
・ウラン核での核子当たりの平均結合エネルギーは、7.5MeVである。
・ヘリウム原子核4Heの結合エネルギー(MeV)は,30MeVである。
・質量数20以上の安定な原子核の核子当たりの結合エネルギーの範囲は、7.0~9.0MeVである。
・Ni、Ba、Uについて、核子の平均結合エネルギーを大きい順に並べた場合、Ni>Ba>U
・蛍光収率の値は1を超えない。
・ファノ因子の値は1を超えない。
・同位体存在度の値は1を超えない。

『基礎知識』

・エネルギーEのγ線の運動量はEを光速度で割った(除した)ものである。
・質量mの粒子の運動量は、mに粒子の速度を乗じたものである。
・静止質量m0の静止エネルギーはm0に光速度の二乗を乗じたものである。
・粒子のド・ブロイ波長は粒子の運動量に反比例する。
・電荷qの粒子が電場Eによって受ける力は(q×E)である。
・光子のエネルギーは、(光子の)振動数に比例する。
・光子の運動量は、エネルギーに比例する。
・光子は粒子性とともに波動性を示す。
・X線とγ線はいずれも光子である。
・ヘリウム原子核は、100MVの電位差で加速されると200MeVの運動エネルギーを得る。
・水素原子の直径は約1×10^-10である。
・光子の波長をλ、プランク定数をhとするとき、光子の運動量を表す式は、h/λである。

徳川たかし

Author:徳川たかし
勉強できない筆者が資格試験に挑みます( ̄▽ ̄)ニパー






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