X線の生成場所はどこなのか

このQ&Aのポイント
  • X線は原子核の崩壊によって生成されるのではなく、原子核の周りを回る電子によって作り出されます。
  • α線、β線、γ線、X線、中性子線の中でX線の生成は独特であり、電子による過程が関与しています。
  • 放射性核種の原子核の崩壊によって生成されるのはα線やβ線などであり、X線は電子の運動によって生成されます。
回答を見る
  • ベストアンサー

X線は、どこで作り出されるのか

今回、X線についてお聞きしたく思います。 原発事故により、放射性核種が生成されると、α線、β線、γ線、X線、中性子線 が放出されると聞きます。またα線は、ヘリウムの原子核、β線は電子線、 γ線とX線は電磁波、中性子線は、その名のとおり、核子の中性子であると聞きます。 今回、お聞きしたいのは、α線、β線、γ線、X線、中性子線の5つ、すべてが、 放射性核種の原子核の崩壊によって、生成されるものなのかお聞きしたく、思います。 X線は、原子核の崩壊によって、生成されるものではなく、原子核の周りを回っている 電子によって、作り出されると言った話も聞きます。これが本当は分かりませんので、 確認のため、お聞きしたく思います。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • Tann3
  • ベストアンサー率51% (708/1381)
回答No.6

 No.5です。  Spring-8の自由電子レーザは、全然間違えていましたね。調べもしないで済みませんでした。  X線が電子由来と書きましたが、これは間違いなく、自由電子レーザではこの電子ビームをターゲットにぶつけるのではなく、ビーム自身を電磁的に蛇行させ、その制動X線(かな?)を利用しようというもののようですね。電磁的に蛇行の波長を変え、任意のエネルギーのX線もしくは光(レーザ)を得る、というもののようです。  こんな設備が作られていたのですね。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E7%94%B1%E9%9B%BB%E5%AD%90%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC

rosace2008
質問者

お礼

Tann3さん、NO.5、NO.6と、X線の発生メカニズム、またX線自由電子レーザー についても、詳しい解説を頂き、大変お世話になりました。 完全ではありませんが、X線について、鮮明ではありませんが、理解が増した 感があります。有難うございます。

その他の回答 (5)

  • Tann3
  • ベストアンサー率51% (708/1381)
回答No.5

 回答の中に、「ガンマ線とX線の違いは波長の違いにすぎません」とありますが、これは正しくありません。  「ガンマ線とX線に波長などの外見上の違いはなく、生成の原理が違う」ということです。  質問者さんのおっしゃるように、「原子核の反応から生まれる電磁波はガンマ線」で、「X線は原子核の周囲の電子によって生成される電磁波」です。ガンマ線もX線も、同じような波長をとり得ます。  電子と陽電子を含む、粒子と反粒子の対消滅によって発生する光子(電磁波)は、X線とは呼ばずガンマ線と呼ぶのが一般的だと思います。  たとえば、↓wikipediaを参照下さい。 http://ja.wikipedia.org/wiki/X%E7%B7%9A  X線は、原子核の周りを回る電子が、エネルギーの高い軌道から低い軌道に移るとき余剰のエネルギーを電磁波として放出するもの(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X線)とがあるようです。いずれも原子核由来ではなく、電子由来ということです。  X線は、通常は真空中で加速した電子ビーム(電気の流れ)を特定の標的物質にぶつけることにより発生させます。X線発生装置の構造は詳しく知りませんが、アンプなどに使う真空管や、蛍光灯のような原理で電子を放電・加速するものと想像しています。  No.2の回答の補足に書かれているのは、レーザーで電子にエネルギーを与えて高い軌道に移らせ(励起という)、その電子が低い軌道に戻るときに発するX線を利用するものではないかと思います。(私の想像ですので、違っているかもしれません)  このように、X線は、ガンマ線に比べ、発生や停止を人工的に制御できること、利用目的にあったエネルギーのX線が得られることにより、医療など広範囲に応用されているのはご承知のとおりです。放射線は恐れるべきですが、X線装置のある病院などを恐れる人がいないのは、完全に制御可能だからだと思います。  原子核反応から発生するガンマ線は、そう簡単に発生/停止を制御できませんので、使いにくいわけです。ただし、X線発生装置を持ち込めない場合には、弱いガンマ線の「密封線源」を用いて、非破壊検査などを行ないます。この場合の「密封線源」は、通常時は鉛の遮蔽容器に保存するなど、厳格な管理が必要です。

noname#175206
noname#175206
回答No.4

 放射線は、放射性同位体が放射性崩壊するときに放出される粒子線、あるいは電磁波のことで、α 線、β 線、γ 線をさして用いられますが、X 線や、加速器ビームの照射によって生成する中性子線などの二次粒子線、宇宙線など、同じ程度あるいはそれ以上のエネルギーをもつ粒子線、電磁波を含めていうこともあります。  程度に差はありますが、一般に、物質中で透過力をもつことが特徴です。放射性崩壊で不安定核がよりエネルギーの低い核へ変化するとき、そのエネルギー差が放射線粒子のもつエネルギーとなります。  α線は電気素量の2倍の電荷を帯びるヘリウム原子核の粒子線、β線は電子線(β+崩壊では陽電子線)、γ 線および X 線は波長の短い電磁波(あるいは光子線)です。  内部転換で放出される軌道電子も一種の放射線とみなすことができます。  これらの放射線は親核の寿命のためにしだいに減衰していくのが特徴ですが、これに対し、原子炉での核分裂や、加速器ビームによる核反応の際には、反応と同時に多くの中性子線やγ線が発生します。  放射線の物質との相互作用は、個々の放射線で特色がありますが、大別して、α線などの荷電粒子、中性子線などの中性粒子、γ線などの電磁波に分けて考えられます。  荷電粒子は物質中に飛び込むと、多数の原子の中を高速で飛び抜けていく間に、原子内の電子をたたき出したり(電離作用)、高い励起状態にもち上げたりすることによって、次第にエネルギーを失っていき、最後には静止します。  このとき、物質中を通過する長さ、つまり飛程は粒子の最初の運動エネルギーと物質で決まります。電離作用は粒子の荷電の大きいほど、また、エネルギーが低いほど強いです。  電子線の場合には電離だけでなく、制動放射を放出することでも電子はそのエネルギーを失っていきます。また原子核に散乱されて、その方向を途中で大きく変えることも見られます。  中性子は電離作用がなく、原子核との散乱でのみエネルギーを失うので、その透過力は荷電粒子に比べきわめて高いです。  γ線は光子ビームであるので物質との相互作用で光子は消滅し、光子の数としてのビーム強度が通過距離とともに指数関数的に減少します。  光子と物質との相互作用としては、原子から軌道電子を放出させる光電効果、電子による散乱であるコンプトン散乱、電子と陽電子を生み出す対創成の過程があります。

rosace2008
質問者

お礼

cozycube1さん、難しい内容の事柄を、分かりやすくご説明頂き、 有難うございます。噛み砕いて、説明頂き、大変嬉しく感じて おります。素人の私が、理解しようとすると、なかなか難しい 分野です。

  • foobar
  • ベストアンサー率44% (1423/3185)
回答No.3

核壊変に伴って放出される電磁波はγ線と呼び、X線とはいいません。 また現在では高エネルギーの加速器などを使ってγ線と同程度以下の波長の電磁波も発生できますが、これは核壊変により生成されるものではないのでγ線とは呼ばずX線(あるいは光子や電磁波)と呼ばれるのだそうです。(電子、陽電子の対消滅で生じる電磁波もX線ですね。)

rosace2008
質問者

補足

foobarさん、分かり易く、噛み砕いた回答を寄せていただき、 有難うございます。 また電子、陽電子の対消滅でも、X線が生成されることを知るこ とができ、目からウロコです。 参考のため、お聞きします。電子、陽電子は、粒子と反粒子の 関係ですね。クォークと反クォークも、同じ粒子と反粒子の 関係になると思います。 粒子と反粒子がぶつかると、光子になると聞きます。 電子と陽電子の対衝突だけでなく、その他のタイプの粒子と 反粒子による対衝突でも、やはりX線が生成されるのでしょうか? それとも、粒子と反粒子の対消滅で、X線が生成されるのは、 電子と陽電子の対衝突の場合だけなのでしょうか?

  • rnakamra
  • ベストアンサー率59% (761/1282)
回答No.2

γ線とX線の違いは波長の違いにすぎません。波長が短い(光子1個のエネルギーが大きい)のがγ線、波長が長い(光子1個のエネルギーが小さい)のがX線です。(とはいってもX線の波長は可視光の1/1000程度(原子スケールレベル)とかなり短いです。) 原子核の崩壊に伴い過剰なエネルギーの一部が電磁波として放出されます。このエネルギーはかなり大きくMeVオーダーとなり、このエネルギーの大きさだとγ線と呼ばれます。(X線は数~数十keVオーダー)原子核から直接X線がでてくることはまずないでしょう。 原子核崩壊に伴いX線が出てくる状況としては以下のことが考えられます。 ・崩壊に伴い発生する放射線が周りの原子の周囲にある電子を弾き飛ばし、その電子のエネルギー準位に応じた特性X線が発生する。 ・崩壊に伴い発生する荷電放射線(α線,β線)が周りの原子に衝突するなどして減速する際に制動放射としてX線が発生する。 ・放射線で弾き飛ばされた高エネルギーの電子が減速する際に制動放射としてX線が発生する。 特性X線であればその波長は電子を飛ばされた原子の種類で決まったものになります。 制動放射であれば連続的な波長のX線が発生します。

rosace2008
質問者

補足

nakamraさん、昔高校の物理の授業で教わったくらいの知識しか持ち合わせていない 私にとっては、お陰様で、今回、より詳しい情報、知識を得ることが出来ました。 有難うございます。回答を頂いた部分について、再度確認の形で、簡単にお聞きした く思います。 >γ線とX線の違いは波長の違いにすぎません。波長が短い(光子1個のエネルギーが大き >い)のがγ線、波長が長い(光子1個のエネルギーが小さい)のがX線です。(とはいって >もX線の波長は可視光の1/1000程度(原子スケールレベル)とかなり短いです。) 兵庫県の播磨科学公園都市に、SPring-8と言う施設があると思います。 和歌山県の毒入りカレー事件に使われたヒ素の分析に使われ、その分析 結果が、裁判で証拠として使われた施設です。もちろんご存知と思います が。 今年、完成したしたのかな。SPring-8と言う施設に、X線自由電子レーザー と言う0.1nmより短波長のX線を生成できる施設を完成したと言った話を 聞きます。 このタイプのレーザーを使うと、今までように、タンパク質の立体構造を 結晶化することなく、そのまま、X線自由電子レーザーを当てて、立体構造 を得ることが出来ると聞きます。 0.1nmより短波長のX線も、nakamraさんの上記の三行目で述べられている X線の範囲に入るものとして解釈して、よろしいのでしょうか?

  • ROKABAURA
  • ベストアンサー率35% (513/1452)
回答No.1

太陽などの核融合反応でもおこる。 タングステンなど重い物質にエネルギーを加えれば それでもX線が出る。 そういった原理でX線管などがある。 電子軌道のエネルギー変化から起こることはその通りとされている。

rosace2008
質問者

お礼

ROKABAURAさん、素人の私には、一番わかり易いご回答を頂き、有難うございます。

関連するQ&A

  • 放射性核種物質が放出する放射線について

    今回、原発事故で放射性物質、言い換えれば放射性核種とも言うのでしょうか この放射性核種が放出する放射線について、お聞きしたく思います。 二点程お聞きしたく思います。 放射性核種の物質は、原子核が壊変しやすく、α線、β線、γ線、その外に、 中性子線、X線などを放出されると聞いています。 またα線の本体は、ヘリウムの原子核で、β線の本体は電子(この場合、原子核 の周りを回っている電子ではなく、原子核の中から放出されるもの)、γ線の本体 が、電磁波と言った事は聞いています。 最初の質問をさせて下さい。 放射性核種物質の原子核が壊変し、α線、β線、γ線、中性子線、X線などが 放出されるわけですが、中性子線、X線が放出される場合は、特定の崩壊とか、 特定の名称で呼ばれているのでしょうか? α線、β線、γ線は、それぞれ原子核が、α崩壊、β崩壊、γ崩壊する事によっ て、放出される放射線だと聞いています。 二つ目の質問をさせてください。 同じくγ線、中性子線について、お聞きします。α線やβ線の本体は、それぞれ ヘリウムの原子核、電子だと理解しているのですが、γ線や中性子線については、 いまひとつよく分りません。γ線は紫外線より波長が短い電磁波としか、聞いてお りません。具体的には、どう言った物質なのでしょうか? 同じように、中性子線についても、陽子とともに、原子核を構成している中性子 が本体なのかも、よく知りません。 またX線についても、最初の質問同様に、原子核を構成するどう言った物質が作り 出すものかも、よく分りません。 ご迷惑をおかけしますが、教えていただきたく思います。

  • 放射性元素の放出する放射線について

    今回、放射性元素について、お聞きしたく思います。 初歩的な質問で、誠にすみません。インターネットのウェブページで調べてみた内容を書いてみます。以下の内容が、正しいのかもお聞きしたく思います。 原発事故では、キセノン131、セシウム137などが生成されやすいと聞きます。 キセノン131、セシウム137は、それぞれβ崩壊して、β線、電子線を出し、セシウム131、バリウム137に変わるとも聞きます。通常の原発運転でも、濃縮ウランの内の、燃えないウラン238の場合は中性子を取り込み、β崩壊してプルトニウム239に変わると聞きます。 また原子炉の中で生まれる主なプルトニウムの同位体は、核分裂を起こすプルトニウム239と241、核分裂を起こさないプルトニウム238と240、242、244の6種類が出来るとも聞きます。さらに、このプルトニウムの同位体は、241は、β線を出し、他の238、239、240、242、そして244はα線を放出するとも聞きます。 前置きが、長くなりました。上に揚げた放射性物質は、β崩壊、α崩壊をしやすい放射性物質ようなのですが、他の崩壊も実際には起こり得る反応のでしょうか? キセノン131、セシウム137の場合を例に出してお聞きします。β崩壊して、それぞれセシウム131、バリウム137に変わる反応だけでなく、α崩壊やγ崩壊も起こしたり、また中性子線を放出したりして、別な元素へと変化する事もあり得ると考えてよろしいのでしょうか? プルトニウムの同位体、238、239、240、241、242、244の場合も、起こしやすい崩壊傾向はあっても、別の崩壊反応も起こり得ると理解したほうがよろしいのでしょうか? この辺がよく分かりません。 一般的には、中性子がβ崩壊して、電子を放出すると、その放射性元素は、一つ上の原子価の元素が変わるようですし、一方、α崩壊すると、α線の本質はヘリウムの原子核ですから、元の放射性元素より原子量が小さい元素へと変わると聞きますが。 初歩的な質問で、大変すみません。

  • 放射化する、とはどう言う意味か

    柏原原発が地震に襲われた事故で、「放射化した空気が大気に漏れた」とか「放射能を帯びた水が・・・」ということが言われています。 基本的な質問で申し訳ないのですが、放射化した、とか放射能を帯びた、というのはどう言う意味ですか? 私の理解では放射能とは放射線を発する事で放射線とはα線、β線、γ線の三つがあってそれぞれヘリウム原子核、電子、電磁波、と理解しています。だから放射化する=放射能を帯びるというのはある物質がヘリウム原子核(ないし、電子、電磁波)を発する能力を持つようになる、という意味だと思うのですが、「空気(水)が放射化する」というのは酸素や窒素やH2Oがそういう性質を持つに到った、という意味なのでしょうか?そうなるためには原子・分子の状態がどうなっているのでしょうか?例えば酸素の原子核の中性子が少なくなって、同位体になったとか・・・ よろしくお願いします。

  • α崩壊について

    α崩壊についてわからないことがあるので回答お願いします。 α崩壊とは1個の原子核の崩壊で1個のα粒子を放出する。そしてα粒子はヘリウム2+なので原子番号は2,質量数は4減少するものと習いました。 このα崩壊の例として下記のような反応が挙げられました。 U(陽子92個、中性子143個)→Th(陽子90個、中性子141個)+He(陽子2個、中性子2個) ここで疑問なのですが上記の式では電子の数が右辺で2個足りないように思われます。 この電子はどこにいったのか、わかる方教えていただけないでしょうか?

  • α崩壊について(訂正版)

    α崩壊についてわからないことがあるので回 答お願いします。 α崩壊とは1個の原子核の崩壊で1個のα粒 子を放出する。そしてα粒子はヘリウム2 +なので原子番号は2,質量数は4減少する ものと習いました。 このα崩壊の例として下記のような反応が挙 げられました。 U(陽子92個、中性子143個)→Th(陽子90個、 中性子141個)+He2+(陽子2個、電子0個、中性子2個) ここで疑問なのですが上記の式では電子の数 が右辺で2個足りないように思われます。 この電子はどこにいったのか、わかる方教え ていただけないでしょうか?

  • 原子力発電所の燃料から出る放射線

     素人質問ですので,専門家の方々には笑われてしまいそうですが,よろしくお願いいたします。  最近,原子力発電所の燃料(ウランペレット)は,放射能が弱い。しかし,原子炉の中で核分裂した後の燃料は放射能が強いと聞きました。  そこで質問です。 1 ウランペレットはU235(半減期7億年)とU238(半減期45億年)が混ざっているわけですが,これらは,半減期が長いので放射能が弱いと考えて良いですか。 2 核分裂生成物のうち放射能が強い核種というのはどのようなものですか。どうして放射能が強いのですか。 3 そもそもウランから出る放射線は,U235&238がアルファ崩壊することによるアルファ線,アルファ崩壊後に生成したトリウムのベータ崩壊によるベータ線,それら様々な核種が安定になるときに余分なエネルギー分をガンマー線として放出すると考えておるのですが,これであっているのでしょうか。  要領を得ない部分もあるかとは思いますが,よろしくお願いいたします。

  • 原発事故について

    現在、原発事故で騒ぎになっている福島県に住んでおります。今、政府が避難勧告を出している半径30kmよりは遠くにおり、会津地方に住んでおります。ただ我が身にも、迫ってきている危険でもあるととらえております。 私も、学生時代、高校生の時期に、物理で、原子力について、簡単ではありますが、教わりました。 ただ出来が悪く、それ以来、原子力、原発事故については、わずかな知識しか得ておりません。いや忘れてしまった事柄も多いですね。今回、ここに質問する前に、一応Wikipedia等で、放射性物質が放出する放射線、α線、β線、γ線の三つについてや、プルトニュウムなどについて、色々私なりに調べてみなした。しかし調べてみても、私のような素人には、所詮、なかなか、分かりにくい事柄のようです。今回、これらについて、出来るだけ簡単に、説明して頂ける方がおられたら、教えて頂きたく思います。質問したい事柄は、放射線物質、放射線、軽水炉、重水炉、プルトニウムの特性などについてです。お聞きしたく思います。よろしくお願いします。 まず、今回、原子炉から放出され、福島県内、隣県、そして関東圏内からも検出されている放射線物質、放射線について、お聞きします。 原子炉から放出されている放射線物質、セシウム、ヨウ素は放射線同位元素のものではないのでしょうか。ここ質問内容に出したセシウム、ヨウ素は、いわゆる中性子を一つ、ないし二つ多く持っているセシウムやヨウ素の事を指して言っているのではないのでしょうか? 二つ目ですが、放射性物質が放出する放射線(α線、β線、γ線の三つ)についてです。Wikipediaで調べてみたのですが、専門的過ぎて、よく分かりません。私の記憶が定かではありませんが、β線はβ崩壊時に出る電子線。γ線はγ崩壊時に出る電磁波と言った事であると、素人に分かりやすく説明をしている雑誌で解説している記事を見たことがあります。この解釈で間違いないでしょうか? ところで、α線とは、分かりやすく言うと、どう言ったものでしょうか? ただ人体には、この三つのうち、最も有害なのはγ線であり、本体は電磁波で、白血病などの原因となり得るとも聞いています。 三つ目ですが、軽水炉原発、重水炉原発とプルトニウム生成との関係についてお聞きします。 チェルノブイリ原子力発電所事故当時、日本、アメリカなどが導入していた選択していた軽水炉型原発の原子炉は、ソ連などの社会主義国が採用していた重水炉型原発の原子炉より、プルトニウムを生成しにくいと言った事を、耳にした記憶があります。本当でしょうか? 今、福島第一原発の幾つかある原子炉からは、比較的軽く、空気中に浮遊しやすいセシウムやヨウ素が出ていると聞きます。また現段階では、重いストロンチュームやウランより原子番号が大きいプルトニウムは空気中には放出されにくい状況と言った事も聞きます。本当でしょうか? 福島第一原発事故が、チェルノブイリ原発事故事故レベルになったと仮定して、近辺、海洋の汚染は、大変なものになると思います。チェルノブイリの事故のような事故になった場合、当時、土壌がプルトニウムに汚染されて、無毒化するのには、1000年くらいの年月を要すると言った雑誌を、当時読みました。福島第一原発事故が、これくらいまでの汚染をもたらす可能性はあるのでしょうか? 本当に、プルトニウムによる汚染が無毒化されるのには、1000年くらいの年月を要するのでしょうか? 質問文が長くなってしまい、またまとまりのない質問文になってしまい、誠に申し訳ありません。

  • 放射線同位体(ラジオアイソトープ)

    α線:ヘリウム原子核の流れ β線:原子核内から放出される電子e-の流れ γ線: 高エネルギー電磁波の一種 これらの意味が良くわかんないんですが、 学力試験(高校)で必要なんで、教えてください。

  • 東海村の臨界事故

    東海村臨界事故の原因と動物には何が危険であったのか?Uの核分裂,臨界、放射線との関係を教えて下さい。出来るだけ詳しい資料をお願いします。例えばどのアドレスで調べれば詳しく調べることが出来るとか・・・。あと今回の事故の時マスコミでは中性子の放出の証拠として金、ナトリウムを探せと報道していたが,中性子の照射によりどのような反応が期待されるか。さらに,中性子線,銅線についてもどのような反応が期待されるか。ヨウドはどのような過程で生成されるか.ヨウドの放射線核種はどのようなものであるか。なぜそれは人体に危険か?体内に入った場合どのように処置すればよいか?

  • ★ X線は全て人工で発生させたもの?

    まずは定義:ガンマ線は原子核から発生する高エネルギーの電磁波。X線は電子軌道間の遷移などに付随して発生する高エネルギーの電磁波という定義を使いましょう。(古い定義では、より高エネルギーなものがガンマ線というものあるため。) 自然界には放射線物質がありますので、それらが崩壊すると、余分なエネルギーを放出するためにガンマ線が放出されるわけです。(ガンマ線は核から放出されるから。)だから、自然界にはガンマ線は存在します。 それではX線はどうでしょうか? レントゲンなどを含めて、X線は金属に高エネルギーの電子線を当てて発生させます。ちょっと考えてみても、自然界でこういった高エネルギーのことは起こらないので、X線は全て人間が発生させている? これは正しいですか? 尚、X線天体なんてものもありますから、議論は地球上の話に限らせていただきます。 また、放射性物質から出たガンマ線が原子を励起してX線を発生させるというプロセスも考えられますが、強度的には無視できるレベルでしょうね?