ブラッグ曲線
ブラッグ曲線(ブラッグきょくせん、Bragg curve)とは、アルファ線や陽子線など重荷電粒子が物質中を透過する際に示す、単位長さあたりの電離数(比電離)の変化(エネルギーの吸収量変化)を示す曲線である。1903年、イギリスの物理学者ウィリアム・ヘンリー・ブラッグ (William Henry Bragg) によって発見された。
質量の小さい荷電粒子は物質中を通過するときに散乱するが、質量が大きい重荷電粒子は散乱せずに進行(入射)方向の物質を電離しながらエネルギーを失って行く。物質中を進む重荷電粒子は運動エネルギーを失って速度が低下するに従い、速度の2乗に比例して大きな抵抗を受けるため、ある一定速度まで遅くなると急激に停止する。このとき、停止点近傍では非常に大きな電離を受け、大線量を発生する。この現象を利用するものが重粒子線療法である。
高速の荷電粒子が物質内を通過するとき、その荷電粒子はその経路に沿って物質原子を電離し、イオンと電子との対を作る。入射した荷電粒子は次第にエネルギーを失って行く。 荷電粒子は物質内の経路を単位距離進むにつれてエネルギー損が増大して行き、いずれ停止する。 この荷電粒子の通過距離とエネルギー損の関係をプロットしたものを、発見者のウィリアム・ヘンリー・ブラッグに因んでブラッグ曲線 (Bragg curve) と呼ぶ。 物質内を進む荷電粒子が停止する直前、エネルギー損は最大になり、続いて急激に(ほぼ)ゼロにまで低下する。この極大部分はブラッグピーク (Bragg peak) と呼ばれる。 この現象は放射線療法において非常に実際的な重要性を有する。また、ブラッグピーク後のブラッグ曲線の接線が比電離ゼロの軸と交わる点(距離)のことを飛程という。
右図は単位距離ごとのエネルギー損(阻止能)を示したものである。この図でわかるように、大気中を飛行するアルファ粒子の電離密度は、その値が極大に達するまで増加し続ける。 5.