第78回　診療放射線技師　国家試験

答えは　2　ですね。

0.025eV というエネルギーから、この中性子は熱中性子だと判断できます。

熱中性子の速度の最頻値（最確値）は　2200 m/s です。
つまり、2.2×10³ を選べばOKですね。

力技で解く場合は、以下のように解いていきます。

各文字を以下のように定義します。

• E：中性子のエネルギー
• m：中性子の質量
• ｖ：中性子の速度

すると、高校物理で習うこの式が成立します。

$$E=\frac{1}{2}mv^2$$

では、実際の数値を入れて計算していきましょう。

$$
\begin{aligned}
E&=\frac{1}{2} mv^2\\[6pt]
0.025 \times 1.6 \times 10^{-19}&=\frac{1}{2} \times 1.7\times 10^{-27}v^2\\[6pt]
v^2&=\frac{0.025 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 2}{1\times 1.7\times10^{-27}}\\[6pt]
v&=\sqrt{\frac{0.025 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 2}{1\times 1.7\times10^{-27}}}\\[6pt]
&=2169.3 \mathrm{[m/s]}
\end{aligned}
$$

ということで、約2200m/s、つまり$2.2\times10^3$でOKです。

この値は計算で算出するより、覚えておいた方が良いと思いますね。
文章題の中の1枝としても出題されることが良くありますので。

答えは　4　ですね。

各元素の原子番号が明記されていませんが、炭素、窒素、酸素の3種類しか出ていませんから大丈夫でしょう。
ちなみに、それぞれの原子番号は6、7、8です。

それぞれの中性子数を求めて、比較すればＯＫです。
中性子数は質量数から原子番号を引けば求められますね。

1. 　6　と　8
2. 　7　と　8
3. 　7　と　8
4. 　8　と　8
5. 　8　と　9

答えは　1と2　です。

1. 正解。特性Ｘ線かオージェ電子のどちらかしか放出されません。放物を代表する競合過程のひとつですね。
2. 正解。原子番号が大きいと、外殻に電子が増えていきます。K_βに高いエネルギーが混じるようになります。これは遷移するエネルギー準位差が大きくなるからです。高エネルギーになるので、波長は短くなります。
3. 誤り。エネルギースペクトルは単一です。
4. 誤り。中性子は電荷を持たないので、原子核との相互作用が主になります。そのため、特性Ｘ線放出の原因となる空位を直接的に発生させません。
5. 誤り。この説明文は制動放射の説明です。

答は　1と5　です。

1. 正解。
2. 誤り。これは光子と物質との相互作用です。
3. 誤り。これは光子と物質との相互作用です。
4. 誤り。これは光子と物質との相互作用です。
5. 正解。

答えは　4　です。

1. 誤り。超音波は空気中をほとんど伝わりません。空気はインピーダンス差があり過ぎて、ほぼ反射してしまいます。
2. 誤り。超音波は進むにつれて減衰します。
3. 誤り。水中は1480m/s、脂肪中は1450m/sです。
4. 正解。覚えましょう。よく出題される枝です。音響インピーダンス $Z=ρc$ の差が大きいほど、反射係数は大きくなります。
   反射率 R は
   $$R=\left(\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}\right)^2$$
   と表します。
   $Z_1$と$Z_2$の差が大きいほど反射率が大きくなりますよね。
5. 誤り。ドプラ効果は周波数の変かを表す現象です。乱反射とは無関係です。

答えは　3　です。

核分裂収率を思い出してください。
こんなのありましたよね。

このグラフからも分かるように、質量数95前後と140前後の核種が生成されやすくなっています。

選択肢的にも迷うものはありませんね。

答は　3　です。

1. 誤り。親核種の半減期が長い方が放射平衡は成立しやすくなります。親核種がなかなか減らない方が成立するんです。
2. 誤り。原子番号が等しくなることはありません。
3. 正解。放射平衡の定義そのものです。覚えましょう。
4. 誤り。親核種の壊変が停止することはないです。すべて壊変して無くなってしまうであれば、放射平衡は成立しないことになります。
5. 誤り。エネルギー状態やエネルギー準位は関係なく、壊変率（放射能）で判断します。

答えは　3　です。

今年の問題で初めて悩みました。
ですが、考え方に気付いてしまえば大丈夫です。

まずは光子エネルギーが1MeVとなっていることから、どんな物質でもコンプトン効果が主に起こる現象です。水であればなおさら。
ということで、他の現象は寄与率が小さいので、コンプトン効果だけが起こるものとして考えていきます。
第76回のPM71の解説も参考になります。あわせてどうぞ。

あとは質量減弱係数$\frac{\mu}{ρ}$と質量エネルギー転移係数$\frac{\mu_{tr}}{ρ}$の関係性がカギになります。

$$\frac{\mu_{tr}}{ρ}=\frac{\mu}{ρ} \times \frac{E_e}{E_{\gamma}}$$

ここで$E_e$はコンプトン電子のエネルギー、$E_{\gamma}$は入射光子のエネルギーです。

この式を変形していくとこうなります。
$\frac{E_e}{E_{\gamma}}$がコンプトン反跳電子に付与する平均エネルギー（付与率とでも言いましょうか・・・）を表しています。

$$
\begin{aligned}
\frac{\mu_{tr}}{ρ}&=\frac{\mu}{ρ} \times \frac{E_e}{E_{\gamma}}\\[6pt]
\frac{E_e}{E_{\gamma}}&=\frac{\frac{\mu_{tr}}{ρ}}{\frac{\mu}{ρ}}\\[6pt]
&=\frac{B}{A}\\[6pt]
&=\frac{0.03}{0.07}\\[6pt]
&=0.428\\[6pt]
&=0.43
\end{aligned}
$$

これ、良い問題ですね。

答えは　おそらく4　です。

1. 誤り。光電効果は中性子と関係ありません。
2. 誤り。中性子の質量は電子の1839倍です。
3. 誤り。AmはAm-Beの（α,ｎ）反応で中性子を出しますが、これは自発核分裂ではなく核反応です。
4. 正解とは言い難いが、これしか選べない。中性子は熱中性子に限らず、どんなエネルギー領域でも弾性散乱が支配的です。ただ、熱中性子かつ物質がＢやＣｄなどの捕獲断面積の高い素材のときだけ中性子捕獲反応が支配的になります。水や水素の場合は熱中性子でも弾性散乱の方が圧倒的に支配的です。
   この問題は物質側が特定されていません。判断できかねる設問です。
5. 誤り。即発中性子の平均エネルギーは 約 2 MeV です。

モヤモヤが消えませんね。
厚労省の公式見解が楽しみです。

答えは　3　です。

1. 誤り。一般的に逆です。
2. 誤り。RF波（ラジオ波）を使います。
3. 正解。$ω=\gamma B$
4. 誤り。いわゆる偶々核は信号が取れません。
5. 誤り。2準位に分裂します。