基礎物理定数，単位，用語 - 放射線取扱主任者試験対策室

重要度：★★★

基礎物理定数は計算問題を解く際に使用しますが，問題によっては与えられていない場合もあるため，覚える必要があります．繰り返し問題を解き，それぞれ有効数字2桁程度までは覚えてください．

単位については，SI単位系に換算できるようにしてください．計算問題は単位を付けて計算することで，間違いを減らすことができます．

用語については，それぞれどのような物理量を表すのか，適用される物質や放射線の違いも踏まえ，きちんと押さえてください．

基礎物理定数

基礎的な物理定数を表1に示します．

表1. 基礎的な物理定数
物理量	記号・数値・単位
真空中の光の速さ	$\displaystyle {c = 2.99792458\times10^{8}\ \rm{m\cdot s^{-1}}}$ （ $\displaystyle \require{color} \textcolor{red}{c = 3.0\times10^{8}\ \rm{m\cdot s^{-1}}}$ ）
電気素量	$\displaystyle {e = 1.602176634\times10^{-19}\ \rm{C}}$ （ $\displaystyle \require{color} \textcolor{red}{e = 1.6\times10^{-19}\ \rm{C}}$ ）
プランク定数	$\displaystyle {h = 6.62607015\times10^{-34}\ \rm{J\cdot s}}$ （ $\displaystyle \require{color} \textcolor{red}{h = 6.6\times10^{-34}\ \rm{J\cdot s}}$ ）
アボガドロ定数	$\displaystyle {N_{\rm{A}} = 6.02214076\times10^{23}\ \rm{mol^{-1}}}$ （ $\displaystyle \require{color} \textcolor{red}{N_{\rm{A}} = 6.0\times10^{23}\ \rm{mol^{-1}}}$ ）
ボルツマン定数	$\displaystyle {k_{\rm{B}} = 1.380649\times10^{-23}\ \rm{J\cdot K^{-1}}}$

単位，用語

放射線に関係する単位と用語の定義を表2に示します．

表2. 放射線に関係する単位
名称	単位	SI基本単位による表し方	定義など
エネルギー・仕事・熱量	$\displaystyle {\rm{J}}$ （ジュール） $\displaystyle {\rm{=N\cdot m}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot kg\cdot s^{-2}}}$
仕事率・工率・放射束	$\displaystyle {\rm{W}}$ （ワット） $\displaystyle {\rm{=J\cdot s^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot kg\cdot s^{-3}}}$
電荷・電気量	$\displaystyle {\rm{C}}$ （クーロン）	$\displaystyle {\rm{s\cdot A}}$
電位差（電圧）・起電力	$\displaystyle {\rm{V}}$ （ボルト） $\displaystyle {\rm{=W\cdot A^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot kg\cdot s^{-3}\cdot A^{-1}}}$
電気容量	$\displaystyle {\rm{F}}$ （ファラド） $\displaystyle {\rm{=C\cdot V^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{-2}\cdot kg^{-1}\cdot s^{4}\cdot A^{2}}}$
磁束	$\displaystyle {\rm{Wb}}$ （ウェーバー） $\displaystyle {\rm{=V\cdot s}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot kg\cdot s^{-2}\cdot A^{-1}}}$
磁束密度	$\displaystyle {\rm{T}}$ （テスラ） $\displaystyle {\rm{=Wb\cdot m^{-2}}}$	$\displaystyle {\rm{kg\cdot s^{-2}\cdot A^{-1}}}$
放射能	$\displaystyle {\rm{Bq}}$ （ベクレル）	$\displaystyle {\rm{s^{-1}}}$	単位時間当たりの壊変数． ²²⁶Ra $\displaystyle {1\ \rm{g}}$ の放射能は， $\displaystyle {1\ \rm{Ci} = 3.7\times10^{10}\ \rm{Bq}}$ ．（覚え方：ミナテンテン）
吸収線量カーマ	$\displaystyle {\rm{Gy}}$ （グレイ） $\displaystyle {\rm{=J\cdot kg^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot s^{-2}}}$	【吸収線量】任意の物質が任意の電離放射線に照射されたときの，単位質量当たりに吸収されるエネルギー．【カーマ】任意の物質に電荷を持たない間接電離放射線（X線，γ線，中性子線）が入射して反応した際に発生する，単位質量当たりに放出された二次荷電粒子の初期運動エネルギーの総和．制動放射線で逃げたエネルギーも含める．カーマのうち，衝突損失により失われたエネルギーの総和（＝カーマから制動放射によるエネルギー損失を除いたもの）を衝突カーマという．荷電粒子平衡が成立する場合，衝突カーマは吸収線量と等しくなる．
等価線量実効線量線量当量	$\displaystyle {\rm{Sv}}$ （シーベルト） $\displaystyle {\rm{=J\cdot kg^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot s^{-2}}}$	【等価線量】吸収線量に放射線加重係数を乗じたもの．【実効線量】等価線量に組織加重係数を乗じたもの．【線量当量】吸収線量に線質係数を乗じたもの．放射線の種類による生物に対する影響の違いを加味して，同じ数値なら同じ生物学的影響を与えるようにしたもの．
線質係数	$\displaystyle {\rm{-}}$	$\displaystyle {\rm{-}}$	放射線の水中におけるLETの関数として一義的に決まった無次元の値．
阻止能	$\displaystyle {\rm{MeV\cdot m^{-1}, J\cdot m^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m\cdot kg\cdot s^{-2}}}$	荷電粒子に適用される．
線エネルギー付与（LET）	$\displaystyle {\rm{keV\cdot µm^{-1}}}$ など	$\displaystyle {\rm{m\cdot kg\cdot s^{-2}}}$	放射線の線質を表す指標．任意の物質において，放射線の飛跡に沿って単位長さ当たりに局所的に与えられるエネルギー量（放射線の飛跡に沿った単位長さ当たりのエネルギー損失）．荷電粒子に適用される量であるが，光子や中性子のような間接電離放射線に対しても，それらの作る二次荷電粒子（γ線の場合は二次電子，中性子線の場合は反跳陽子）に着目して拡張して用いられる．高LET放射線：α線，重粒子線，中性子線低LET放射線：β線，γ線，X線，陽子線
質量阻止能	$\displaystyle {\rm{MeV\cdot m^{2}\cdot kg^{-1}, J\cdot m^{2}\cdot kg^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{4}\cdot s^{-2}}}$	阻止能を密度で除したもの．
飛程	$\displaystyle {\rm{m, cm, m^{-2}\cdot kg, cm^{-2}\cdot g}}$	$\displaystyle {\rm{m, m^{-2}\cdot kg}}$	荷電粒子に適用される．
照射線量	$\displaystyle {\rm{C\cdot kg^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{kg^{-1}\cdot s\cdot A}}$	空気を光子（X線，γ線）で照射したときの電離電荷量．
線減弱係数線エネルギー転移係数線エネルギー吸収係数	$\displaystyle {\rm{m^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{-1}}}$
質量減弱係数質量エネルギー転移係数質量エネルギー吸収係数	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot kg^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}\cdot kg^{-1}}}$	線減弱係数，エネルギー転移係数，線エネルギー吸収係数を密度で除したもの．
吸収断面積	$\displaystyle {\rm{m^{2}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{2}}}$
粒子フルエンス	$\displaystyle {\rm{m^{-2}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{-2}}}$	単位面積を通過する粒子数．
粒子フルエンス率	$\displaystyle {\rm{m^{-2}\cdot s^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{m^{-2}\cdot s^{-1}}}$	単位時間当たりの粒子フルエンス．
エネルギーフルエンス	$\displaystyle {\rm{J\cdot m^{-2}}}$	$\displaystyle {\rm{kg\cdot s^{-2}}}$	単位面積を通過する放射線のエネルギー量．
エネルギーフルエンス率	$\displaystyle {\rm{J\cdot m^{-2}\cdot s^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{kg\cdot s^{-3}}}$	単位時間当たりのエネルギーフルエンス．
比放射能	$\displaystyle {\rm{Bq\cdot kg^{-1}}}$	$\displaystyle {\rm{kg^{-1}\cdot s^{-1}}}$