安全取扱（基礎）放射線や放射性同位元素などの安全取扱い（基礎）生命資源研究・支援センター

古嶋 昭博【放射線に関する基礎】
１．放射線の発生
放射性同位元素：放射性崩壊、放射能、半減期Ｘ線の発生：Ｘ線管
２．放射線の性質
放射線の種類：α線、β線、γ線、Ｘ線、中性子線物質との相互作用
透過力、放射線の減弱（吸収散乱）、距離逆２乗則
３．放射線に関する単位
放射線のエネルギー、放射能
放射線量：照射線量、吸収線量、等価当量、実効線量
４．放射線の測定
電離作用の利用：電離箱、GM 計数管
蛍光現象の利用：シンチレーションカウンタ、TLD、OSL 線量計、蛍光ガラス線量計
写真作用、半導体検出器∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽ ∽【放射線に関する基礎】
１．放射線の発生
１）放射線の種類
・電離放射線（放射線）電磁波：X 線、γ線
粒子線：α線、β線、電子線（e）、陽子線（p）、中性子線（n）２）放射性同位元素（Radioisotope、RI）
α線、β線、γ線、特性Ｘ線の発生
・α崩壊：α線（He の原子核）
（γ線）
・β崩壊
β-崩壊
：β-線（e-）
（γ線）
+++
β 崩壊
：β 線（e ）（γ線）
軌道電子捕獲（EC）
：特性Ｘ線
（γ線）
・核異性体転移（IT）：γ線３）放射能（Radioactivity）
B→C（親核種） （娘核種）
放射性核種の原子数：N 崩壊定数：λN＝N0 exp(-λt）
・・・・・・・（1）
半減期 T＝loge2 ／λ＝0.693／λ・・・・・・・（2）
放射能（Bq）：A
A＝λN・・・・・・・（3）t ／T
A＝A0 exp (-λt) ＝A0（l／2）
・・・・・・・（4）1

安全取扱（基礎）４）Ｘ線の発生Ｘ線管球：電子を高電圧で加速しターゲット（タングステン等）に衝突させＸ線を発生
電子の相互作用：制動放射（Bremstrahlung）、制動Ｘ線
２．放射線の性質
１）放射線の分類
・直接電離放射線
重荷電粒子：α線、陽子線（p）、重陽子線（d）等
電子：β線、電子線・間接電離放射線
中性子：中性子線
電磁波：Ｘ線、γ線
２）重荷電粒子
電離作用、励起作用、核反応
相互作用後直進
Bragg 曲線（電離能−飛程との関係）
飛程 α線（〜MeV）：空気中 〜cm
水中〜μm３）電子
電離作用、励起作用：吸収損失εa
制動放射（制動Ｘ線）：放射損失εrεr／εa≒Ｅ・Ｚ／800・・・・・・・（5）相互作用後方向が変わる：ジグザグ運動、後方散乱
最大飛程 β線（〜１MeV）：空気中 〜m
水中〜mm４）電磁波
光電効果：全エネルギー吸収、２次電子（e-）の発生
Compton 効果：一部エネルギー吸収、散乱線と反跳電子（e-）の発生
電子対生成：電子（e-）・陽電子（e+）の発生
これらの作用により発生する２次電子、反跳電子、電子、陽電子が「３）電子」と同様の電離・励起及び制動放射を行う
透過力：大５）中性子
核反応：原子核との相互作用（n，p）（n，d）（n，α）反応
これらの反応により発生する p，d，α線が「２）重荷電粒子」と同様の電離・励起、および核反応を行う
透過力：大６）放射線の透過力、減弱（１）物質による吸収散乱・α線
飛 程 （〜MeV）：空気中 〜cm、水中 〜μm・β線
最大飛程（〜1MeV）：空気中 〜m、 水中 〜mm
・電子線
最大飛程（〜10MeV）：水中〜５cm・γ線
I＝I0 exp（-μd）
・・・・・・・（6）μ：線減弱係数 μ＝f（hν，Z，ρ）
2

安全取扱（基礎）半価層 X＝loge2 ／μ＝0.693／μI＝I0（1／2）d／X
質量減弱係数μm＝μ／ρ≒f（hν，Z）

・・・・・・・（7）・・・・・・・（8）




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（２）距離の逆２乗則
成立条件
・吸収・散乱が無視できる（X・γ線 空気中）・線源が点状である
放射線の強度は線源からの距離（d）の２乗に逆比例する
I＝I0 ／d 2
７）他の作用へ・・・・・・・（9）

物理作用（電離・励起作用）

化学作用（酸化、還元、解離等）

生物作用

３．放射線に関する単位
１）放射能
単位時間に崩壊する放射性核種の原子数単位 Bq（Becquerel、ベクレル）、dps ［ 旧単位 Ci（Curie）、キュリー］
１Bq＝１dps
・・・・・・・（10）１Ci＝3.7×l0 10 Bq
・・・・・・・（11）２）エネルギー
放射線のエネルギーeV（Electron volt、エレクトロンボルト）-l9
１eV＝1.6×10Ｊ・・・・・・・（12）３）照射線量X 線、γ線の空気に対する電離能X 線、γ線の空気中での強度（量）単位 C／kg クーロン毎キログラム ［ 旧単位 R（Rontgen、レントゲン）］
１R＝2.58×10 -4 C／kg
・・・・・・・（13）４）吸収線量放射線との相互作用により物質に吸収されるエネルギー
単位 Gy（Gray、グレイ）、J／kg ［ 旧単位 rad、ラド］
１Gy＝１J／kg＝100 rad・・・・・・・（14）５）等価当量、実効線量
放射線防護に用いる量、人体の被曝線量を評価する量
単位 Sv（Sievert、シーベルト） ［ 旧単位 rem、レム］
１Sv＝100 rem
・・・・・・・（15）ある臓器･組織(T)の等価線量 HT（Sv）は、臓器･組織(T)での吸収線量 DT･R（Gy）と放射線荷重係数 WR を用いて
HT＝ΣR WR・DT･R・・・・・・・（16）となる。
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安全取扱（基礎）
放射線の種類

放射線荷重係数 (WR)X・γ線、β線・電子線1陽子線

5中性子線

5〜20

α線、重粒子、核分裂片

20（ICRP1990 年勧告より）

また、人体への確率的影響を評価する実効線量 E（Sv）は、組織荷重係数 WT を用いて
E＝ΣT WT・ΣR WR・DT･R＝ΣT WT・HT・・・・・・・（17）となる。
※ 組織荷重係数とは、全身が均等に照射された結果生じる影響の損害の総計に対するその組織･臓器の相対的割合である。

４．放射線の測定
１）気体の電離を利用した計測器（１）電離箱電離気体：空気、アルゴンガス
測定機構：放射線によって発生したイオンを収集し電気量又は電流として測定（利 用）
Ｘ線、γ線の照射線量の測定
Ｘ線、γ線、電子線等の吸収線量の測定
放射線施設管理、環境モニタリング（２）ＧＭ計数管
電離気体：アルゴンガス、ヘリウムガス測定機構：個々の放射線により発生したイオンをパルス計測（利 用）
β線の測定、放射能の測定
放射線施設管理、環境モニタリング
２）シンチレーションカウンタ
蛍光作用（Scintillation）の利用蛍光体（Scintillator）：NaI（Tl）、CsI（Tl）、BGO、ZnWO4、CdWO4、アントラセン、プラスチック、液体測定機構
シンチレータに放射線が入射 → 瞬間的に蛍光を発する →蛍光を光電子増倍管で電気パルスに変換、増幅利用 → 測定
（利 用）
放射線のエネルギー測定、放射能の測定
放射線施設管理、環境モニタリング
３）熱蛍光線量計（TLD、Thermoluminescent dosimeter）
熱蛍光作用の利用
熱蛍光素子：LiF、CaSO4、BeO、Mg2SiO4、UgB4O7
サイズ Rod 形：1〜2 mmφ×10 mm、Disk 形：5 mmφ×0.5 mm
測定機構：放射線の照射により結晶体が励起、エネルギーを蓄積
素子を一定の温度（200〜300℃）で加熱
吸収エネルギーに比例した蛍光を発する（熱蛍光）
蛍光を光電子増倍管で受けて定量（利 用）
吸収線量、照射線量の測定
個人被曝線量の測定

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安全取扱（基礎）４）ＯＳＬ線量計（Optically Stimulated Luminescence）
光刺激ルミネセンスの利用
ルミネセンス素子：酸化アルミニウム
測定機構：発光のメカニズムは、TLD と似ているが熱の代わりに光を使用蓄積されたエネルギーを蛍光により測定（利 用）
個人被曝線量の測定
５）蛍光ガラス線量計
ラジオフォトルミネセンス（RPL、Radio-photo-luminescence）の利用
ガラス素子：銀活性リン酸塩ガラス
測定機構：OSL 線量計のように紫外線励起によりオレンジ色の蛍光を発光
蛍光量は吸収したエネルギー量に比例（利 用）
個人被曝線量、環境放射線量の測定
吸収線量、照射線量の測定
６）半導体検出器
半導体中での電子・正孔対の発生の利用
半導体：Si、Ge、CdTe、CZT（CdZnTe）
測定機構：放射線により発生した電子・正孔対を電気パルスまたは電流として測定（利 用）
放射線のエネルギー、放射能、放射線量の測定
個人被曝線量の測定
７）写真乳剤
写真作用（銀粒子 AgBr の還元）の利用
感光材料：Ｘ線フィルム（医療用、工業用）、原子核乾板
オートラジオグラフィ用乳剤・フィルム（利 用）
医療用Ｘ線写真、工業用Ｘ線写真（非破壊検査）
オートラジオグラフィ（ミクロ、マクロ）
放射線量測定（黒化度）
粒子線の飛跡の観察（核物理学）
個人被曝線量の測定（以前、フィルムバッジとして使用されていた）ver.1.0 2017 年 4 月

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