ブログをご覧の皆さん、こんにちは。
先週から光子と物質の相互作用に関しての記事を掲載しています。
放射線取扱主任者試験では、光子と物質の相互作用として光電効果、コンプトン散乱、電子対生成は非常に重要で毎年必ず出題されています。過去問題でしっかりと勉強しておくことが大切です。
光子と物質の相互作用に関しては、第二種試験の管理技術Ⅰ（2018年度までの課目）の問題で基本的な文章問題が多くあります。今日はそれらの問題を掲載します。
非常に良い問題ばかりですので文章全体を覚えるくらいの気持ちで解いて下さい。
第二種試験
2018年度管理技術Ⅰ問5Ⅲ
（中略）
γ線のエネルギーが一定値を超えると、物質との相互作用で電子対生成を生じ、スペクトルには陽電子と関わりの深い構造が現われる。陽電子は生成地点近傍で電子と対消滅し、主に（I）の消滅放射線を2本生じる。この2本がともに検出器外へ逃れると、全吸収よりも（I）の2倍だけ低いエネルギーが検出器に与えられ、ピーク（カ）として現われる（ダブルエスケープピーク）。また、1本のみが逃れると、全吸収より
も（I）だけ低い位置にピーク（キ）として現われる（シングルエスケープピーク）。
以上のことなどから、グラフ横軸の1チャンネルは（J）keVに相当する。この値から、ピーク②は検出器外部から入射した（K）の全吸収ピークと推定される。
2017年度管理技術Ⅰ問1Ⅰ
密封放射線源として最もよく使われているものの一つに、137Cs γ線源がある。その線源から放出される主なγ線のエネルギーは（ア）keVであり、Csの原子核がβ壊変して生成した（A）の原子核の励起状態から放出されるものである。このエネルギーのγ線が生体に入射すると、（B）と（C）を起こすが、しきい値のある（D）は起こさない。
2015年度管理技術Ⅰ問2Ⅰ
60Co線源からのγ線が物質に入射したときの相互作用を考える際、これらのγ線のエネルギーは（B）のしきい値、（ア）MeVより大きいが、（B）の頻度は一般的には無視できる。最も頻度の高い相互作用は（C）である。この過程ではγ線が物質中の電子と衝突して、そのエネルギーの一部を電子に与え、高速電子が生成する。（C）を繰り返すことによって、γ線のエネルギーは減少し、最終的には（D）によってγ線は消滅する。
2013年度管理技術Ⅰ問2Ⅱ
137Cs線源から放出されるγ線のエネルギーは、電子対生成に必要なしきい値より低いので、電子対生成を起こさない。ちなみに電子対生成のしきい値は電子の静止エネルギーの2倍で約（G）MeVである。この線源からのγ線光子と物質との相互作用で最も起きやすいのは（H）散乱である。この相互作用の結果、光子のエネルギーの一部は電子に与えられるので、光子のエネルギーは減少する。この過程で発生する二次電子は（H）電子と呼ばれる。光子のエネルギーが減少してくると（I）の断面積が大きくなる。（I）では、軌道電子が光子のエネルギーを吸収して飛び出し、軌道には空孔が生じる。放出された電子の運動エネルギーは、光子の全エネルギーから、軌道電子の（J）を減じた値となる。
2012年度管理技術Ⅰ問2Ⅰ
光子放射線であるX線やγ線は、物質中で（A）、（B）、（C）を起こす。このうち、（A）と（C）の場合には光子は消滅するが、（B）の場合には反跳電子にエネルギーを与えた分だけ、光子自身のエネルギーは減少する。（C）によって生成する陽電子も含めて、これらの相互作用によって物質中に多くの二次電子が生成する。これらの二次電子は物質を構成する原子・分子を電離したり、（D）することによって運動エネルギーを失っていく。（C）によって生成した陽電子は、運動エネルギーを失った後に物質中の電子と結びついて、正反対の方向に2本の（ア）keVの（E）を放出する。このエネルギーは電子の（F）と等価である。
2011年度管理技術Ⅰ問5Ⅱ
高エネルギーの光子（γ線やX線）が物質に入射すると、主にコンプトン散乱、光電効果及び電子対生成の3種類の相互作用を介して、光子のエネルギーが物質に与えられる。
コンプトン散乱では、入射した光子のエネルギーの一部が軌道電子に与えられ、反跳電子が放出される。また、入射した光子は散乱されて進行方向が変わり、エネルギーは低下する。このとき、散乱された光子の波長は、入射した光子の波長に比べて（G）なる。
散乱された光子のエネルギーは散乱角度に依存し、散乱角度が180°のとき、すなわち入射方向へ散乱されるときに最小になる。入射光子のエネルギーが511keVならば、散乱光子のエネルギーの最小値は（エ）keVであり、波高スペクトルの（オ）keVに相当する位置付近にはコンプトンエッジが観測される。また、この光子の波長は、散乱によって（カ）mだけ（G）なった。なお、プランク定数は4.14×10-18keV･sとする。
光電効果では、入射した光子はエネルギーをすべて軌道電子に与えて消滅し、光電子が放出される。また、光電子が放出された後に、入射光子とは異なるエネルギーの光子が発生することがある。これは、放出された電子の軌道に生じた空席へ外側の軌道の電子が遷移した際に、その余剰エネルギーが光子として放出されたもので（H）と呼ばれる。また、（H）の代わりに、（I）が放出される場合もある。
電子対生成では、入射した光子のエネルギーはすべて電子と陽電子の生成及び電子と陽電子の運動エネルギーに費やされ、光子は消滅する。電子対生成にはしきい値があり、光子のエネルギーが（キ）keVよりも小さいときは起こらない。このしきい値は、電子（ク）個分の静止質量のエネルギーに相当する。
2010年度管理技術Ⅰ問4Ⅲ
放射性同位元素から放出される光子と物質との相互作用について考えてみる。ここでのキーワードは光子のエネルギーである。
光子のエネルギーすべてを吸収して原子核内の（a）が放出される現象を（K）と呼ぶ。放出される電子の得たエネルギーは、光子の全エネルギーではなく、それから（a）の束縛エネルギーを差し引いたものである。
高エネルギーの光子は電子と衝突し、電子を原子から飛び出させると同時に自分自身もエネルギーを失って、波長の（ア）光子、すなわち、散乱光子となる。このような散乱現象を（L）と呼ぶ。したがって、このような（L）を繰り返しているうちに、光子はそのエネルギーが低下し、ついには（K）を起こして原子に吸収される。
光子のエネルギーが低い場合は、（a）の束縛エネルギーの方が高いために、散乱によって光子エネルギーが変化しないことがあり、このような減少を（M）と呼ぶ。一方、（イ）MeV以上の高エネルギーの光子が原子核の近傍を通過する際、光子は消滅して、電子とその反粒子である（b）の対を生成することがある。この現象を（N）と呼ぶ。
