2中心に置かれた電子が単振動をしているとき、振動方向に垂直な一方向に伝わっていく電磁波の様子を示したもので、紫色が電場を、赤色が磁場を表す。
電磁場といわれるように、電場と磁場が互いに影響し合って遠くまで伝播していきます。
3

図に電子の振動方向に垂直な水平面に伝わる電場のみを示した。

456

Rosalind Franklin

Francis Crick 37 James Watson 25

7BA
B

A

89電子が進行方向に加速または減速することで力を受けた場合の電磁波放射を制動放射(Bremsstrahlung)と呼びます。電子のエネルギーが高くなると、それにつれて放射光の指向性が強くなります

シンクロトロン放射
101112LαKα

白丸は電子線によって生成した正孔

Kβ-:n=1 -:n=2 -:n=313

14

スピン軌道相互作用による微細構造

主量子数ｎ，方位量子数ｌ，内量子数ｊｎｌｊ

1s1/2 2s1/2 2p1/2(2) 2p3/2(4)3s1/2 3p1/2 3p3/2 3d3/2(4) 3d5/2(6)j = l +1/2, 2l+2重2(2l+1)重j = l -1/2, 2l重15光学遷移 選択則
電気双極子近似16

Electron binding energies in eV for the elements in their natural forms
wyn Williams

Values compiled byElement K
L-I
L-II L-III M-IM-II M-III M-IV M-VN-I
N-II N-III
1s2s
2p1/2 2p3/2 3s
3p1/2 3p3/2 3d3/2 3d5/2 4s
4p1/2 4p3/2
12 Mg 1303.0+ 88.6* 49.6+ 49.21
13 Al 1559.0 117.8* 72.9* 72.5*14 Si 1839 149.7*b 99.8* 99.2*
19 K 3608.4* 378.6* 297.3* 294.6* 34.8* 18.3* 18.3*
20 Ca 4038.5* 438.4+ 349.7+ 346.2+ 44.3+ 25.4+ 25.4+
21 Sc 4492 498.0* 403.6* 398.7* 51.1* 28.3* 28.3*
22 Ti 4966 560.9+ 460.2+ 453.8+ 58.7+ 32.6+ 32.6+
23 V 5465 626.7+ 519.8+ 512.1+ 66.3+ 37.2+ 37.2+
24 Cr 5989 696.0+ 583.8+ 574.1+ 74.1+ 42.2+ 42.2+
25 Mn 6539 769.1+ 649.9+ 638.7+ 82.3+ 47.2+ 47.2+
26 Fe 7112 844.6+ 719.9+ 706.8+ 91.3+ 52.7+ 52.7+
27 Co 7709 925.1+ 793.2+ 778.1+ 101.0+ 58.9+ 59.9+
28 Ni 8333 1008.6+ 870.0+ 852.7+ 110.8+ 68.0+ 66.2+
29 Cu 8979 1096.7+ 952.3+ 932.7 122.5+ 77.3+ 75.1+
30 Zn 9659 1196.2* 1044.9* 1021.8* 139.8* 91.4* 88.6* 10.2* 10.1*
31 Ga 10367 1299.0*b 1143.2+ 1116.4+ 159.51 103.5+ 100.0+ 18.7+ 18.7+
32 Ge 11103 1414.6*b 1248.1*b 1217.0*b 180.1* 124.9* 120.8* 29.8* 29.2*
40 Zr 17998 2532 2307 2223 430.3+ 343.5+ 329.8+ 181.1+ 178.8+ 50.6+ 28.5+ 27.1+
41 Nb 18986 2698 2465 2371 466.6+ 376.1+ 360.6+ 205.0+ 202.3+ 56.4+ 32.6+ 30.8+
42 Mo 20000 2866 2625 2520 506.3+ 411.6+ 394.0+ 231.1+ 227.9+ 63.2+ 37.6+ 35.5+
43 Tc 21044 3043 2793 2677 544* 447.6* 417.7* 257.6* 253.9* 69.5* 42.3* 39.9*
44 Ru 22117 3224 2967 2838 586.1* 483.3+ 461.5+ 284.2+ 280.0+ 75.0+ 46.3+ 43.2+
45 Rh 23220 3412 3146 3004 628.1+ 521.3+ 496.5+ 311.9+ 307.2+ 81.4*b 50.5+ 47.3+
46 Pd 24350 3604 3330 3173 671.6+ 559.9+ 532.3+ 340.5+ 335.2+ 87.1*b 55.7+a 50.9+
47 Ag 25514 3806 3524 3351 719.0+ 603.8+ 573.0+ 374.0+ 368.3 97.0+ 63.7+ 58.3+
48 Cd 26711 4018 3727 3538 772.0+ 652.6+ 618.4+ 411.9+ 405.2+ 109.8+ 63.9+a 63.9+a17

Element K
1s

L-I
2s

L-II L-III M-I
2p1/2 2p3/2 3s

M-II M-III M-IV M-VN-I
3p1/2 3p3/2 3d3/2 3d5/2 4sN-II N-III
4p1/2 4p3/2

50 Sn 29200 4465 4156 3929 884.7+ 756.5+ 714.6+ 4g3.2+ 484.9+ 137.1+ 83.6+a83.6+a51 Sb 30491 4698 4380 4132 940+ 812.7+ 766.4+ 537.5+ 528.2+ 153.2+ 95.6+a 95.6+a72 Hf 65351 11271 10739 9561 2601 2365 2107 1716 1662 538* 438.2+ 380.7+
73 Ta 67416 11682 11136 9881 2708 2469 2194 1793 1735 563.4+ 463.4+ 400.9+74 W 69525 12100 11544 10207 2820 2575 2281 1949 1809 594.1+ 490.4+ 423.6175 Re 71676 12527 11959 10535 2932 2682 2367 1949 1883 625.4+ 518.7+ 446.8+
76 Os 73871 12968 12385 10871 3049 2792 2457 2031 1960 658.2+ 549.1+ 470.7+
77 Ir 76111 13419 12824 11215 3174 2909 2551 2116 2040 691.1+ 577.8+ 495.8+
78 Pt 78395 13880 13273 11564 3296 3027 2645 2202 2122 725.4+ 609.1+ 519.4+
79 Au 80725 14353 13734 11919 3425 3148 2743 2291 2206 762.1+ 642.7+ 546.3+
80 Hg 83102 14839 14209 12284 3562 3279 2847 2385 2295 802.2+ 680.2+ 576.6+
81 Tl 85530 15347 14698 12658 3704 3416 2957 2485 2389 846.2+ 720.5+ 609.5+
82 Pb 88005 15861 15200 13035 3851 3554 3066 2586 2484 891.8+ 761.9+ 643.5+
83 Bi 90526 16388 15711 13419 3999 3696 3177 2688 2580 939+ 805.2+ 678.8+

18

19

20

X線CT
ＣＴ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Tomographyの略。人体を透過したＸ線をコンピュータで計算し輪切りにした画像を撮影する検査原理
人体の周りをＸ線管球（Ｘ線を出す機器）を回転させながら多方向から照射し、検出されたデータをコンピュータで計算して人体の輪切りの画像を出力します。Ｘ線管球と検出器は向かい合うように設置され、患者さんはこれらが本体の中にあるので見ることができませんが、この間に患者さんを検査台に寝かせて調べたい部位にＸ線を照射しながら回転させることで輪切 りの画像（断層像）を得ることができます。実際の画像は、骨の部分などはＸ線の吸収が大きいので白く見え、空気などの吸収が少ない部分は黒く見えます。 たとえば脳内出血などの場合、漏出した血液は白く写りそれとは逆に脳梗塞などの血液が流れなく21なった範囲は正常なところより黒く写ります。

脳出血
22

胸部単純写真

胸部ＣＴ2324

右内頚動脈の狭窄25

26

27

X線のエネルギー∝ パルスの高さ

28

Si（Li）素子はp-i-n+構造のダイオードである。ダイオードは片方向にしか電流を流せず（整流作用がある）、電流が流れない方向に電圧をか けておき（逆バイアスする）その状態で光が入射すると禁制帯の電子が導電帯に励起され、励起された電子の分だけ電流が流れる。X線検出の場合、X線光子1 個の入射に対応する電流パルス1個1個を測定する。1パルスの瞬間的な電流値は入射したX線のエネルギーに比例するので電流パルスの波高を測定することで X線のエネルギーが求められる。

Carrier:holeCarrier:electron29

30

イメージングプレート•

ＩＰは、医療用の高性能Ｘ線フィルムとして開発されたが、Ｘ線だけでなく、α線、β線、γ線、紫外線、重イオン線、中性子線（但し間接的）等あらゆる放射能に対して感度を有する。
ＩＰを用いた放射能分布計測については、主に以下のような特徴が挙げられる。（武部,１９９６）
１） 高感度２） 広い測定範囲、直線性がよい
３） 広い測定エネルギー範囲
４） 高い空間分解能
５） 広い線量率特性６） 高速読み出し可能
７） 消去し、再利用可能
８） 暗室、化学操作不要

Fig.1-1 IP層構成図(BAS-SR)

31

Fig.1-2 BaFBr:Eu2+輝尽性発光体のメカニズム(Iwabuchi et al., 1994)

32

33

34

X線分光法• 励起源分光分析法• X線蛍光X線分析• 電子線 EPMA
電子プローブⅩ線マイクロアナライザー• 荷電粒子（陽子） PIXE（Particle Induced X−ray Emission）

35

36

蛍光X線 （XRF：X-ray Fluorescene Analysis)

物質にX線をあてると、そのエネルギーによって、原子から電子が飛び出していきます。すると次に、空いた電子の席に、外側の軌道から別の電子が落ちていきます。その電子はエネルギーの高いところからエネルギーの低いところに移ったので、余 分なエネルギーがX線として外へ出て行きます。このX線には元素によって波長が決まっているので、その波長を分析すれば、物質にどんな元素が含まれるかが わかります。またX線の強さをはかれば、元素の含有量を測ることもできます。
37

• 元素分析、（例 和歌山カレー事件）、• 励起Ｘ線のエネルギー ＞ 蛍光Ｘ線のエネ
ルギー•

マトリックス効果(Marix effects):蛍光Ｘ線の強度が構成元素の濃度に比例しない。（Fig.）
38

蛍光Ⅹ線スペクトルには，制動放射による連続Ⅹ線は生じないため，バックグラウンドの少ないスペクトルが得られる。

蛍光Ⅹ線分析法の特徴（1）一般に測定試料は化学的処理を必要とせず、また試料は測定により破壊されることがない。
（2）適用元素はNaからUまでの全元素であり，測定時間も一般に短い。また同時に多元素を分析することも可能である。
（3）分析可能な範囲は1ppm程度から100％までの広い濃度域をカバーし、しかも分析精度が高い。
39

マトリックス効果

40

http://pfwww.kek.jp/iida/xrf.htm

41

Competition between X-ray fluorescence and Auger electron emission42• 城、足立、飯塚「構造生物学とその解析法：第6章X線吸収分光法（1997共立）」より• Fig.に示すようにX線吸収端から数100eVにわたって微細構造が現れる。
• XAFSは注目するエネルギー領域によって2つに分けられる。
• 吸収端から約50ey程度までに見られる微細構造を
XANES(X-ray• absorptionnearedgestructure),• 約50eV以上のエネルギー領域の微細構造をEXAFS(extendedX-rayabsorptioninestructure)と区別してよび,それぞれ吸収原子の近傍構造に関して相補的な情報を与える。
43

XANES(X-ray Asorption Nar Ege Sructure)
特性吸収端にごく近いエネルギー領域では,内殻電子は原子内のより高いエネルギーの束縛状態,あるいはイオン化準位のすぐ上の準連続状態に遷移する。どちらの状態も原子の配置やポテンシャルの変化に敏感であるので,XANESでは原子の価数など電子状態に関する情報が得られる。また多重散乱の効果もこの領域に観測され,XANESは,分子の対称性や結合角度などEXAFSとは相補的な構造情報を与える可能性をもっている。

44

• EXAFS(Extended X-ray Absorption Fine Structure)• 特性吸収端より約50eV以上高エネルギーの領域では,X線を吸収した内殻電子はもはや原子内の束縛状態にとどまらず,核の束縛を離れて光電子として飛び出していく。このとき原子が孤立して存在している場合には光電子は発散していく球面波で記述され,スペクトルには微細構造は現われない。
しかしFig.のように,近傍に他の原子が存在する場合には光電子が散乱されて戻ってくる確率が生じ,干渉の結果,遷移モーメントが変調されて微細構造が現われる。この微細構造は吸収原子の近傍にある原子の距離,個数,種類といった情報を含んでいる。

45

46

47

48

49

50

Powderdiffraction

Cone shape⇒
Line51

Diffraction fromSingle crystal

Diffracted beam⇒Spots
なぜspotになるのかは来週詳しく述べます。
52

53

54

Electron binding energies in eV for the elements in their natural forms
wyn Williams

Values compiled byElement K
L-IL-II L-III M-IM-II M-III M-IV M-V
N-IN-II N-III1s2s
2p1/2 2p3/2 3s
3p1/2 3p3/2 3d3/2 3d5/2 4s
4p1/2 4p3/2
12 Mg 1303.0+ 88.6* 49.6+ 49.21
13 Al 1559.0 117.8* 72.9* 72.5*
14 Si 1839 149.7*b 99.8* 99.2*
19 K 3608.4* 378.6* 297.3* 294.6* 34.8* 18.3* 18.3*
20 Ca 4038.5* 438.4+ 349.7+ 346.2+ 44.3+ 25.4+ 25.4+
21 Sc 4492 498.0* 403.6* 398.7* 51.1* 28.3* 28.3*
22 Ti 4966 560.9+ 460.2+ 453.8+ 58.7+ 32.6+ 32.6+
23 V 5465 626.7+ 519.8+ 512.1+ 66.3+ 37.2+ 37.2+
24 Cr 5989 696.0+ 583.8+ 574.1+ 74.1+ 42.2+ 42.2+
25 Mn 6539 769.1+ 649.9+ 638.7+ 82.3+ 47.2+ 47.2+
26 Fe 7112 844.6+ 719.9+ 706.8+ 91.3+ 52.7+ 52.7+
27 Co 7709 925.1+ 793.2+ 778.1+ 101.0+ 58.9+ 59.9+
28 Ni 8333 1008.6+ 870.0+ 852.7+ 110.8+ 68.0+ 66.2+
29 Cu 8979 1096.7+ 952.3+ 932.7 122.5+ 77.3+ 75.1+
30 Zn 9659 1196.2* 1044.9* 1021.8* 139.8* 91.4* 88.6* 10.2* 10.1*31 Ga 10367 1299.0*b 1143.2+ 1116.4+ 159.51 103.5+ 100.0+ 18.7+ 18.7+
32 Ge 11103 1414.6*b 1248.1*b 1217.0*b 180.1* 124.9* 120.8* 29.8* 29.2*
40 Zr 17998 2532 2307 2223 430.3+ 343.5+ 329.8+ 181.1+ 178.8+ 50.6+ 28.5+ 27.1+
41 Nb 18986 2698 2465 2371 466.6+ 376.1+ 360.6+ 205.0+ 202.3+ 56.4+ 32.6+ 30.8+
42 Mo 20000 2866 2625 2520 506.3+ 411.6+ 394.0+ 231.1+ 227.9+ 63.2+ 37.6+ 35.5+
43 Tc 21044 3043 2793 2677 544* 447.6* 417.7* 257.6* 253.9* 69.5* 42.3* 39.9*
44 Ru 22117 3224 2967 2838 586.1* 483.3+ 461.5+ 284.2+ 280.0+ 75.0+ 46.3+ 43.2+
45 Rh 23220 3412 3146 3004 628.1+ 521.3+ 496.5+ 311.9+ 307.2+ 81.4*b 50.5+ 47.3+
46 Pd 24350 3604 3330 3173 671.6+ 559.9+ 532.3+ 340.5+ 335.2+ 87.1*b 55.7+a 50.9+
47 Ag 25514 3806 3524 3351 719.0+ 603.8+ 573.0+ 374.0+ 368.3 97.0+ 63.7+ 58.3+
48 Cd 26711 4018 3727 3538 772.0+ 652.6+ 618.4+ 411.9+ 405.2+ 109.8+ 63.9+a 63.9+a55

Element K1s

L-I2s

L-II L-III M-I
2p1/2 2p3/2 3s

M-II M-III M-IV M-VN-I
3p1/2 3p3/2 3d3/2 3d5/2 4s

N-II N-III
4p1/2 4p3/2

50 Sn 29200 4465 4156 3929 884.7+ 756.5+ 714.6+ 4g3.2+ 484.9+ 137.1+ 83.6+a83.6+a51 Sb 30491 4698 4380 4132 940+ 812.7+ 766.4+ 537.5+ 528.2+ 153.2+ 95.6+a 95.6+a72 Hf 65351 11271 10739 9561 2601 2365 2107 1716 1662 538* 438.2+ 380.7+
73 Ta 67416 11682 11136 9881 2708 2469 2194 1793 1735 563.4+ 463.4+ 400.9+
74 W 69525 12100 11544 10207 2820 2575 2281 1949 1809 594.1+ 490.4+ 423.61
75 Re 71676 12527 11959 10535 2932 2682 2367 1949 1883 625.4+ 518.7+ 446.8+
76 Os 73871 12968 12385 10871 3049 2792 2457 2031 1960 658.2+ 549.1+ 470.7+
77 Ir 76111 13419 12824 11215 3174 2909 2551 2116 2040 691.1+ 577.8+ 495.8+
78 Pt 78395 13880 13273 11564 3296 3027 2645 2202 2122 725.4+ 609.1+ 519.4+
79 Au 80725 14353 13734 11919 3425 3148 2743 2291 2206 762.1+ 642.7+ 546.3+
80 Hg 83102 14839 14209 12284 3562 3279 2847 2385 2295 802.2+ 680.2+ 576.6+
81 Tl 85530 15347 14698 12658 3704 3416 2957 2485 2389 846.2+ 720.5+ 609.5+
82 Pb 88005 15861 15200 13035 3851 3554 3066 2586 2484 891.8+ 761.9+ 643.5+
83 Bi 90526 16388 15711 13419 3999 3696 3177 2688 2580 939+ 805.2+ 678.8+56