X線の管理
1. X線の物理
l 電子の質量:水素原子核の1/1840
l 原子核密度:1014g/cm3
l K,L,M:2,8,18 (2×x2)
l X線の波長:100〜0.01Å
l 白色X線(制動X線)
Ø 管電圧の2乗〜3乗に比例して増大(管電流には比例)
Ø 管電圧 高:波長 短
Ø 管電圧における最短波長:λmin (Å) = 12.4/V(kV)
Ø 実効エネルギー:半価層の等しい線スペクトルの光子エネルギー
E (keV) = 12.4 /λ(Å)
l 特性X線
Ø 励起電圧 Mo:20kV,W:69.5kV
l 透過(吸収)
Ø I / I0 = e –μx (半価層 x0.5 = 0.693 / μ)
l 吸収と散乱
Ø 光電効果:光電吸収,光電子 (1 MeV 以下)
Ø 弾性散乱(トムソン散乱):X線の線質不変
Ø 非弾性散乱(コンプトン散乱):反跳電子分エネルギー低下
² 1〜5MeV
Ø 電子対生成
² 1MeV (電子2個分の質量)以上 −> 陽電子消滅
l 吸収係数μ
Ø μ = τ(光電) + 弾性 + 非弾性 + 電子対
Ø τ = Z3ρλ3:原子番号,波長の3乗に比例
l 質量吸収係数
Ø 吸収係数/密度 μ/ρ[cm2/g]
l 散乱線量率
Ø 前方散乱線:方向依存性大,角増 急激に減少
Ø 後方散乱線:150度くらいで最大,管電圧の増加で増大,板厚に無関係,材質依存(Al > Pb > Fe)
2. X線装置の構造
l 携帯式
Ø X線発生器は一体型(低電圧ケーブルのみ)
l 据置式
Ø X線管と高圧発生器間に高圧ケーブルあり
1) X線管の構造
(ア) 管体:133.3μPa ( 10-6 mmHg)
(イ) 陰極:タングステン,トリウム入りタングステンフィラメント
(ウ) 陽極:X線として放出されるのは数%(要冷却)
・タングステン:高融点,エックス線発生効率高(原子番号大)
・X線管の管電流:フィラメントの加熱電流によって調節
・空間電荷領域と飽和電流域(管電圧を上げても飽和)
(エ) 焦点:実焦点と実効焦点(フィルム側から見た焦点形状)
�� 実効焦点:管電圧大 焦点大;通常2〜10mm
(オ) 集束筒(集束カップ) 陰極にかぶせて熱電子を集束,クロム鋼
2) 高圧発生器の構造
(ア) 高電圧変圧器
(イ) フィラメント変圧器 フィラメント点火用(10V)
(ウ) 整流管 ケノトロン(高圧,低電流の整流)
(エ) コンデンサ
3) X線回路
(ア) フィラメント回路
(イ) 高電圧回路
�� 自己整流方式(逆向きの時は熱電子が飛ばないだけ)
携帯式発生装置に利用されている
�� 半波整流方式 ケノトロン利用
200kV以下の装置に利用されている
�� 全波整流方式 電圧脈動なし,高管電圧可
4) X線の遮蔽
定格出力において放射口を規格で定める鉛当量のもので覆ったとき,
焦点から1mの距離における利用線錐以外に部分の空気カーマ率が
2.6mGy/h 200kV未満; 4.3mGy/h 200kV以上
5) X線装置構造規格(10kV以上のX線装置,教育研究医療用の一部除外)
・照射筒,しぼり及びろ過板を取付けることが出来る構造でなければ×
(照射筒,しぼりの能力は上記「空気カーマ率」で指定)
・見やすい個所に,定格出力,型式,製造者および製造年月日を表示
3. X線装置の取り扱い
1) 結線
(ア) 据置式装置
高圧 低圧 接地 冷却 電源
(イ) 携帯式装置
接地 低圧 電源
2) 点検
(ア) ケーブル 導通,絶縁,耐圧試験
(イ) 制御器 導通,絶縁,動作試験
(ウ) 発生器 導通,絶縁,外観検査
4. X線による障害の防止
l 3原則
�� 距離をとる(逆2乗則)
�� 短時間露光
�� 遮蔽の接地
l 作業管理
�� 管理区域ごとにX線作業主任者を選任
�� 主任者の職務の明確化
5.測定装置と原理
・X線応力測定装置 回折
・X線マイクロアナライザ 分光
・X線厚さ計 吸収や強度
・蛍光X線分析 分光
・X線透過試験装置 写真