放射線、特にガンマ線、X線について

質問

ガンマ線、X線は電磁波ですが、これは鉛1cm程度で遮蔽できるでしょうか？

また、ガンマ線がCMOSイメージセンサ内で起こすシングルイベント（SEL）は
どのようなメカニズムで起こるのでしょうか。

回答No.1

spring135 · ベストアンサー

>ガンマ線、X線は電磁波ですが、これは鉛1cm程度で遮蔽できるでしょうか？

ガンマ線、X線のエネルギーによります。遮蔽というのは入射線量を減衰させることですが、入射線量の何分の1にしたいのかで必要な鉛の厚さは変わります。大雑把に

I=Io・exp(-μx)

で表されます。μは減衰定数、xは鉛の厚さ、Ioは入射波の強さ、Iは鉛の透過後の強さです。μはエネルギーに依存します。放射線の基礎を学んでください。

>また、ガンマ線がCMOSイメージセンサ内で起こすシングルイベント（SEL）は
どのようなメカニズムで起こるのでしょうか

電磁波のシングルイベントというのは聞いたことがありません。むしろトータル・ドーズが効いてくるでしょう。

回答No.2

Tann3

「遮へい」の意味が不明ですが、基本は「完全に遮断する」ことは不可能で、「どれだけ減衰させるか」ということです。減衰した結果が、許容限度以下になれば、「遮へい可能」ということでしょう。

　当然、全てのガンマ線、X線に同一の議論はできず、エネルギー（波長）によります。
　たとえば、こんな図を参照ください。

http://www.rist.or.jp/atomica/data/pict/09/09041003/02.gif

　これによると、福島で有名になった「セシウム137」のガンマ線は、グラフでは読み取りづらいですが、鉛１cmでは元の30%程度に減衰するだけです。５cmで1/100、10cmで１万分の1ぐらいでしょうか。
　「エネルギー（波長）と、元の放射線の強さ（強度）による」ということです。

＞ガンマ線がCMOSイメージセンサ内で起こすシングルイベント（SEL）

　放射線の影響は、すべて「電離」によるものです。
http://contest.japias.jp/tqj14/140054/tokusei.html
http://rcwww.kek.jp/kurasi/page-29.pdf

　ガンマ線、X線の場合は、物質を構成する原子・分子の軌道電子を叩き出し、正イオンと自由電子が生じることで起こる事象です。CMOSなどの半導体内では、この叩き出された電子によって「電流が流れた」状態となり、一過性の信号が流れてイメージセンサに誤信号が発生したり、ON/OFFが逆転したりするということでしょう。

　生体内では、同様の作用で細胞内のDNAなどを電離することで傷付け、異常な細胞が増殖する（＝癌）影響を与えます。生体内では「シングルイベント」とは呼びませんが、修復不可能な一過性事象という意味では、半導体内で発生するのと同じことです。

　原子核、電子といった「ミクロ」の世界で何が起こっているかをイメージしましょう。