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1. エックス線と物質との相互作用

(1) レーリー散乱
エックス線が電磁波として原子と弾性的に衝突して運動の向きを変える現象。
入射波と反射波の波長(エネルギー)が同じ。

(2) 光電効果
エックス線の光子が原子に衝突し、原子核の周りの軌道電子がエックス線の光子のエネルギーを吸収し光電子として放出される現象。光電効果によって発生した特性エックス線を蛍光エックス線という。



(3) コンプトン効果
エックス線の光子が自由電子と衝突し、電子が原子の外に飛び出す現象。飛び出した電子をコンプトン電子又は反跳電子と呼び、散乱して出てくるエックス線の波長は入射エックス線の波長より長くななる。



(4) 電子対生成
高エネルギーのエックス線の光子が、原子核のそばの強い電場でエックス線が消滅し、陰電子と陽電子の1対を生ずる現象。入射光子のエネルギーは、1.02MeV以上をもっていなければならない。




2.エックス線の線質
エックス線が物質中を通過すると、相互作用を起こしてその強さは減弱する。

I = I0 e−μx
I:エックス線が物質を通過した後の強さ
x:物体の厚さ
I0:物体の厚さが0の時のエックス線の強さ
μ:減弱係数 (物質の種類とエックス線エネルギーによって定まる)

下表はエックス線の線質の表現である。
波長の長いエックス線を軟らかい、短いエックス線を硬いと表現する。


3.エックス線の減弱
(1) 距離の逆二乗則
エックス線の強さは、距離が2倍離れた場合は1/4、3倍になれば1/9になる。
焦点から距離d1におけるエックス線強度をI1、距離d2におけるエックス線強度を I2とすると、次式のようになる。
I2 / I1 = ( d1 / d2 )2

(2) エックス線の遮蔽
2項の I = I0 e−μxはエックス線の減弱における基本式であるが、エックス線の線束が凄く細く、散乱線が検出器に入ってこないような場合に適用出来る。

(3) 線束が太い場合の減弱
(2)とは逆に線束が太い場合は透過線以外に、散乱線を検出することとなる。

IP = I + IS = I ( 1 + IS / I ) = I B
IP : 検出点での全エックス線強度
IS : 検出点に到達する散乱線の強度
I : 検出点に到達する透過線の強度
B : ビルドアップ(再生)係数

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