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う〜ん。単純だったお話が無理矢理複雑にされている感があります。なんだか学生にとっては不幸なお話みたい。
学校だときちんと説明があるはずですが、おさらいしてみよう。
よくテキストに書かれている、カーマ=衝突カーマ+放射カーマとあるのは、
・衝突カーマや放射カーマが先にあって、その合計としてカーマを定義しているのではない
ことに注意して欲しい。
衝突カーマや放射カーマはバーチャルな量です。二次荷電粒子の発生点の外側にある媒質があったら、その物質の相互作用で消費されることが予測されるエネルギーに過ぎん。衝突カーマや放射カーマをそれぞれ計測してそれを足し合わせるものではないのです。
衝突カーマや放射カーマってどういうこと?
衝突カーマとは、二次荷電粒子の発生点の周囲に媒質があったならば、二次電子(荷電粒子)が方向を変えながら進行する際に、直接クーロン相互作用により電離や励起を通じて付与すると考えられるエネルギーの総和です。
なるほど、直接電離作用か。放射カーマは?
放射カーマとは、二次荷電粒子の発生点の周囲に媒質があったならば、二次電子(荷電粒子)が制動放射や特性X線等に変換し再度非荷電放射線を発生させることで失うと考えられるエネルギーの総和です。
なるほど、また、光子を介することによる間接電離作用か。
ある領域におけるカーマと吸収線量を考えた場合に放射カーマはその領域外で失うエネルギーであるとみなせますので、その領域と周囲との間で二次荷電粒子平衡が成り立つとすると、衝突カーマと吸収線量がほぼ等しいことが納得できるでしょう。
何だ、そんなことだったのか。用語が難しくてびびっていた。二次荷電粒子平衡のことは気にしないといけないのかなあ。
二次荷電粒子平衡は放射線診断で使われる比較的ビーム径の大きい放射線の場合には、そのビーム内の微小領域では十分に成り立っていると考えらる(ただし、物質の境界面近くを除く)。また、放射線診断で使用されるX線やY線のエネルギー領域では、放射カーマとして失われるエネルギーは無視できるほど小さい(1.5MeVの光子であってもその割合は0.4%に過ぎない)ので、カーマと吸収線量は同じであるとみなしてよいのです。
概念は比較的単純だから、学生さんは迷い道に入り込まずについてきて欲しい。放射線になったつもりでお風呂の中で考えるとよいかも。
10個のX線光子(80kVの管電圧で発生させ2.5mmのアルミニウムでろ過)を直径20cmの水の円柱に入射させています。光電吸収によりエネルギーを失った光子やコンプトン散乱により方向を変えた光子や相互作用することなくファントムを透過した光子が確認できます。ただし、反跳電子や光電子の飛跡は短くこの図では確認が困難です。
ヘリカルCTでのX線の飛跡シミュレーション
出典:医療放射線防護連絡協議会「医療放射線管理測定マニュアル」
自由空気中の空気カーマ
医療法施行規則などでは、「自由空気中の空気カーマ率」という用語が使われています。
ここでの「自由空気中」とは散乱体からの後方散乱を含まないと言う意味です。
「もの」によって、吸収されるエネルギー[J]は重量あたりで異なるのではないですか?
そのとおり異なります。
このため、空気吸収線量や水吸収線量など吸収体を通常は明示しています。
そもそも、吸収されたエネルギー量[J]をどうやって測るのですか?
吸収されたエネルギーは電離に費やされるので、
できた電荷量を計測しています。
できた電荷は電圧をかければ集められるので計測できます。
(他にもあるが類似した原理)
吸収は厚いサンプルで100%起こっていると仮定して、やってきた電磁波あるいはB線の持つエネルギー量を仮定するのですか?
飛んできた放射線が吸収体でどの程度のエネルギーを失うかは、
・放射線の条件(種類やエネルギー)
通常は、全吸収されたピークの情報を使う。 吸収線量から飛んできた放射線粒子の個数への換算はこの性質を利用して計算できます。
制動X線と蛍光X線はどう違うのですか?
・不確実性のロンダリング装置(としての統計学?)
・電子スピン共鳴法を用いた線量推計
・非医療目的での放射線を利用した人体のイメージング
・甲状腺検査の結果の解釈を巡る議論
・リスク・コミュニケーション活動の評価
・WHOと米国の水道水中の放射性物質の基準の違い
・ソーシャル・ネットワーキング・サービス
・原子力発電所内のI-131
・太平洋で採れるサンマの放射性セシウム濃度
・川の魚と海の魚でのセシウム濃度の違い
・土壌中のストロンチウム90
・電子スピン共鳴法を用いた線量推計
・放射性セシウムのCodexの基準と日本の食品の基準
・子孫核種 progeny nuclide
・ホット・パーティクル hot particle
・原子力発電所事故後の体表面スクリーニング
・子孫核種 progeny nuclide
・余命損失 Loss of life expectancy
・県民健康調査 Fukushima Health Survey
・サブマージョン submersion
・安定ヨウ素剤 stable iodine tablets
・放射線リスクコミュニケーション 相談員支援センター Support center for social workers engaged in recovery from the nuclear disaster