Ｉ章 放射線の特性 Ｉ‐２放射線の生物作用は電離と励起の生成が原因 よく使われる電離放射線のエネルギーは10keV以上である。他方、生物体内の化学反応のエネルギーは1〜10eV桁である。高エネルギーの電離放射線が生体にあたると、複雑な過程をへてそのエネルギーは細分されて、化学反応エネルギーのレベルまで低下する。途中の過程は複雑であるが、最終的産物は、生体の分子または原子の電離と励起である。  電離と励起の模式図。図は水素原子の場合を示すが、複雑な原子や分子の場合も同様である。電子がもぎとられて電離が起こり、電子が高いエネルギー準位に移動して励起が起こる。 図Ｉ‐２で説明しよう。図では水素原子の例で図示したが、複雑な原子や分子の場合でも同様である。例えば、電子線が原子の傍を通ると、電子をもぎとられて、正イオン原子となる。これを電離という。原子の電子が電子線から受け取ったエネルギーが小さいと、電子は原子から離れないで高いエネルギー準位の軌道にうつるだけで、これを励起という。 電離放射線にはいろんな種類がある。これらが生体内につくりだす電離と励起には質的違いはないが、その分布の模様が違う。この違いを図Ｉ‐３によって説明しよう。これは、特殊の写真乾板に、各種放射線を乾板面に平行に図の上方向から入射させたときの模式図である。この写真乾板は、放射線に高感度の写真乳剤（臭化銀の微結晶とゼラチンをまぜて、前者をコロイド状に浮遊させたもの）をガラス板に塗布して製作したものである。図の中で、β線照射の場合について説明しよう。β線は、写真乳剤の中を少し走って停止するが、こ の通過途中で通路沿いの臭化銀（Ag＋Br）結晶をつぎつぎと電離する。結晶内に１個の電離が起こると、結晶内の正イオン銀原子の１個が、中性の銀原子に還元される。このような結晶が写真現像液の中につけられると、銀原子の還元が結晶内の残りの正イオン銀原子の全体に波及して、微結晶全体が銀粒子に還元される（一億倍の化学的拡大反応）。これを顕徴鏡で見るとｌ個の黒化粒子として見えるので、図ではｌつの黒点で示した。Ｘ線の場合は、光子が乳剤の中をかなりの距離吸収されることなく素通りしてＡ点まで到達し、ここで乳剤内分子に吸収されて、電子線に変換される（後述参照）。この電子線は、乳剤内を少し走って停止するまで、通路沿いの臭化銀結晶をつぎつぎ電離する。これを現像すると通路沿いにとぴとびの黒化粒子として見える（図Ｉ‐３のＸＡ参照）。  図Ｉ‐３写真でみる放射線の素顔。特殊な写真乾板の面に平行に上方から放射線を入射したあと、現像して被ばくした乾板を顕微鏡で見たときの模式図。 図Ｉ‐３の模式図から想像されるように、放射線が生体内に照射された場合、放射線の高エネルギーが生体に付与される途中の過程は放射線の種類によって違う。この違いは、荷電粒子、Ｘまたはγ線、およぴ中性子の３群に大別できる。これについて説明をする。 |