プラズマとエックス線の違いは？

質問

プラズマの発生原理は高エネルギーを原子にぶつけると原子の外殻から徐々に原子核と電子に分かれていく。そしてこの電気的な集合体の総称という事で理解していて。
一方、X線の発生原理は、原子核の周りを回る電子に高速の電子をぶつける事で、K殻にある電子を弾き飛ばす（特性Ｘ線）、電子ビームが他の物質の原子核や軌道電子と相互干渉して運動エネルギーの一部を放出するもの（制動放射)と理解しております。
すごく原理が似ている気がするのです。そこで、

(1)プラズマ(特に低温-大気圧マイクロプラズマ)というものが発生している時には（フリーラジカル以外にUVも発生していると論文がありましたが）基本的にはエックス線も少なからず発生しているのでしょうか？？
(2)もしそうであればやはり人体に悪影響はあるのでしょうか？？

(3)プラズマ(特に低温-大気圧マイクロプラズマ)の発生原理とエックス線の発生原理の違いはどこにあるのでしょうか？？

回答No.2

gamma_46 · ベストアンサー

プラズマは、物質の状態の一つの形。狭義には電離気体のこと。
X線は電磁波の一種。光子のエネルギーが約1keVから1MeV(波長に換算すると約10から0.01オングストローム)。

電離気体を発生するためには、中性原子から電子を引き離す必要があり、電子を引き離すためにはエネルギーを印加する必要があります。エネルギーの加え方には、高エネルギーの電子衝突や高強度レーザーが作る電場等を使います。

中性原子と電子が衝突すると、衝突する電子のエネルギーが低いと（大雑把に言って10eV,あるいは 1.6x10^-18J以下）では、中性原子内の電子は高い軌道に上がるだけで、一定時間が経つとまた低い軌道に戻ります。この時に高い軌道と低い軌道のエネルギー差が光となって放射されます（蛍光）。このように放射される光子のエネルギー（光の波長の逆数）は軌道の高低差に比例します。プラズマからX線発生を発生するためには、原子核に近い内殻の電子を持ち上げる必要があるので、1keV(1千万度)以上の温度が必要です。
制動放射は、荷電粒子が加速度を受ける時に放射するものであり、高速電子が原子核の近くを通過する際の軌道の曲がり（これも衝突といいます）や、磁場で急激に曲げられる時に放射が発生します。当然、放射エネルギーに応じて電子の運動エネルギーは減少します。
X線写真に用いられるX線管は、電子を数十keVに加速して金属（タングステン等）にぶつけます、この時、内殻電子が励起されて元に戻る時に発生する特性X線を使います。制動放射も発生しますがこれはエネルギースペクトルが広いもので、あまり利用はされません。

さて、（１）大気圧マイクロプラズマの温度は高くないので、可視光から紫外線(UV)です、注入パワーによっては温度が上がり、真空紫外も発生する場合あるでしょうが大気で吸収されるので観測できません。低温・大気圧プラズマではX線は無視できる程度でしょう。
（２）従って、人体に影響はありません。紫外線の方が怖いです。職業的に常に浴びていると白内障、皮膚がんの可能性を考えないと。（３）上記のとおりです。

物理の教科書を買うか、図書館で借りてお読みになり、基本を理解することをお勧めします。物理は数字（あるいは量）で議論しないと全く意味をなしませんので、できれば大変でも数式を使って理解するようにして下さい。

お礼

初心者にも丁寧でわかりやすい解説を御教授いただきありがとうございます。概要はとても良く分かりました。やはり数式で理解する事が大切なのですね。頑張ります！！

回答No.1

Tacosan

プラズマは物質の 1状態であるのに対し X線は電磁波の 1種だから全然違う.

液体と可視光は同じですか? 固体と赤外線は似たようなものですか?

ちなみにその特性X線の説明はおかしい. X線, 出てないじゃん.

補足

タイトルと質問の内容が正確に一致してませんでした。なに分専門外なので質問がうまく伝わらずにすみません。

特性X線（電離→緩和→生じたエネルギーの差の分、放出される。という事ですね。）

(1)プラズマが発生するとフリーラジカルなどの活性酸素種が出現するといういう事だけ知っていたのですが、最近になりUVなどの電磁波も検出される事をしりました。そこでさらに短波長であるX線も少なからず検出されてしまうのではないかと私のとんでもない疑問が浮かんでしまったのですがどうでしょうか？
まったくの勘違いでしたらすみません。