放射線とひとことで言っても、その正体やふるまいはさまざまです。
あるものは実態のある粒子として飛び、またあるものは波となって広がっていきます。

こうした放射線の違いを理解するためには、まず「分類」という整理が欠かせません。

ここでは、放射線をどう分けて考えるのか、その代表的な方法を紹介します。
分類の仕組みを押さえることで、それぞれの放射線の特徴や使い道が見えやすくなります。

放射線の分類ってどういうこと？

放射線は一見すると同じように扱われがちですが、その正体は多様です。
分類を行うことで、「どの放射線がどのようにふるまうのか」を整理し、理解を深めていきましょう。
まずは、放射線の基本的な分類方法を確認しながら、なぜ複数の切り口が存在するのかを考えていきましょう。

そもそも「放射線」をどうとらえるのか

放射線という言葉は耳にすることが多いですが、その正体は一つではありません。
あるものは実体のある粒子として飛び、またあるものは実体のない波として伝わります。
共通しているのは「エネルギーを運ぶ」という性質ですが、どのようにエネルギーを運ぶかは種類によってまったく異なります。

医療や工学の現場では、放射線の種類ごとに影響や使い道が変わるため、「まとめて放射線」と扱ってしまってはいけません。
X線写真を撮影する場合と、放射線治療で陽子線を利用する場合では、同じ「放射線」でも体の中での動きや効果はまったく違います。

そこで必要になるのが「分類」です。
分類を通して整理しておけば、似ているように見える放射線同士の違いや共通点がはっきりしてきます。

オレが牛で、博士が人間みたいなもんやろ？

そういう分け方もあるけど、それだけじゃないんだ。

分類の視点が複数ある理由

放射線の分類には「唯一の正解」があるわけではありません。
性質を基準に分けることもあれば、電離作用に注目して分けることもあります。
これは「どの場面で、どんな目的のために分類したいのか」によって基準が変わるからです。

たとえば、放射線を「粒子線」と「電磁波」に分ける方法は、見た目の性質を整理するのに有効です。
一方で、「直接電離」と「間接電離」という分類は、物質にどのようにエネルギーを与えるかを説明するのに便利です。

分類方法が複数あると聞くと混乱するかもしれませんが、実際にはそれぞれの基準が異なるだけで、互いに矛盾しているわけではありません。
異なる角度から見ることで、放射線の性質を立体的に理解できるようになります。

性質による分類（粒子線と電磁波）

放射線をまず大きく分けると、「粒子線」と「電磁波」の2種類に分けられます。
正式には「粒子放射線」「電磁放射線」と呼びますが、シンプルに粒子線／電磁波と表現することも多いです。

この分類は見た目の性質に着目したもので、非常にわかりやすい整理方法です。
粒子線は“実態をもった小さな粒が飛んでいく放射線”、電磁波は“実体はなく波として伝わる放射線”とイメージすると理解しやすいでしょう。

この2つは性質が大きく異なるため、体や物質に及ぼす影響、利用方法、遮蔽の方法などがすべて違ってきます。
以下でそれぞれの特徴を確認していきましょう。

粒子線（α線・β線・中性子線）の特徴

粒子線は、その名の通り「粒」の正体を持つ放射線です。
α線はヘリウム原子核（⁴He²⁺）、β線は高速で飛ぶ電子や陽電子など、具体的な質量と電荷を持っています。

粒子線をさらに細かく分けると、「軽い粒子である電子」と「それ以外の重い粒子」に分けられます。

軽い電子は空気中だと数m飛ぶこともありますが、α線などの重い粒子だと数cm程度しか飛べません。
この飛んだ距離を「飛程」といいます。

また、軽い電子は物体に入射すると、その中をジグザグに進みます。それに対して重い粒子は入射地点から直線的に少し進む程度で止まってしまいます。

電子も重い粒子も物体内で電離を起こしますが電離の起こし方が少々異なります。
詳しくは電離と励起の違いもご参照ください。

「飛程」は荷電粒子（α線やβ線）が飛んだ距離って感じかな。

ん？
じゃ、「飛程」って
X線やγ線には使えへんのか？

そうなんだ。
電荷を持った粒子にしか使っちゃダメなんだ。

電磁波（X線・γ線）の特徴

電磁波は、質量も電荷も持たない放射線です。
光と同じ「波」の性質を持っており、エネルギーを運びながら空間を伝わっていきます。
代表例はX線とγ線ですが、両者の違いは「どこから発生したか」という点にあります。

• X線：原子核の外側（電子の軌道変化や制動放射）で発生
• γ線：原子核の内部での変化（核崩壊など）に伴って発生

透過力の大小は「X線かγ線か」ではなく、持っているエネルギーの大きさに左右されます。
高エネルギーの電磁波ほど透過力が強く、体の奥深くまで届く性質があります。

医療では、X線は画像診断（レントゲンやCT）に、γ線は核医学検査や放射線治療に使われています。
これは「名前の違い」ではなく、それぞれのエネルギー範囲や利用方法の違いによるものです。

X線とγ線はちゃんと識別できないとね。

ここまでのまとめ

「粒子線」と「電磁波」は、放射線を性質で分けたときの最も基本的な分類です。
粒子線は「実態をもった粒が飛ぶ」、電磁波は「波として広がる」というシンプルな違いを押さえておくだけでも、放射線の理解が一気に進みます。

電離作用による分類

放射線を整理するもう一つの大きな方法が「電離作用」による分類です。
電離作用とは、放射線が物質を通過するときに電子をはじき飛ばし、原子や分子をイオンに変える現象のことを指します。
この性質を基準にすると、放射線は 「直接電離放射線」 と 「間接電離放射線」 の2つに分けられます。

直接電離放射線（荷電粒子線）

定義：自らが持つ電荷によって物質中の電子と直接相互作用し、電離を引き起こす放射線。
代表例は、α線（ヘリウム原子核）、β線（高速電子や陽電子）、陽子線、重粒子線などです。

これらは「電荷をもった粒子そのもの」が物質を通過することで、進行経路に沿って電子を次々にはじき飛ばします。
そのため短い距離で非常に多くの電離を起こし、影響は「局所的かつ強い」という特徴を持ちます。
医療の現場では、この性質を利用してがん細胞を狙い撃ちする 粒子線治療（陽子線・重粒子線治療） が行われています。

間接電離放射線（非荷電粒子線）

定義：自らの電離量よりも、物質中で二次的に発生した荷電粒子の方が電離量が多い放射線。
代表例は、X線、γ線、さらに中性子線などが含まれます。

これらは電荷を持たないため、そのままでは電子を弾き飛ばす力は弱いです。
しかし、光電効果やコンプトン散乱によって放出される電子が強力に電離を起こすため、「間接的に」電離作用を及ぼすと表現されます。

医療現場では、X線は画像診断（レントゲン・CT）、γ線は核医学検査や放射線治療に使われています。
また中性子線は放射線治療や研究施設などで利用されます。

2つの分類の違いと注意点

放射線の分類には「性質による分類」と「電離作用による分類」があります。
多くの場合、この2つの分類は同じような結果になりますが、例外的に中性子線の扱いが異なる点に注意が必要です。

多くの場合は同じ分類結果になる

粒子放射線は直接電離放射線に、電磁放射線は間接電離放射線に対応します。
そのため、基本的な放射線（α線、β線、X線、γ線など）については、どちらの分類方法を用いても同じグループ分けになります。

中性子線の扱いに注意

中性子線は「性質による分類」では実態のある粒が飛ぶため粒子放射線に含まれます。
しかし「電離作用による分類」では、自らの電離量は少なく、物質と相互作用して二次的に発生した荷電粒子によって電離が進むため、間接電離放射線に分類されます。

この違いを理解しておくことが、試験や実際の放射線理解で重要なポイントとなります。

実際の問題を見ていきましょう

第75回　2023年　PM74
直接電離放射線はどれか。

1. $γ$ 線
2. $δ$ 線
3. 中性子線
4. 特性X線
5. 消滅放射線

医療現場での関わり

医療現場では多種多様な放射線が利用されています。

放射線の分類は単なる学問上の整理にとどまらず、医療の現場での利用法や注意点と直結しています。

粒子放射線（直接電離放射線） は、飛程が短く局所的に強いエネルギーを与えるため、がん細胞をピンポイントで破壊する 陽子線治療・重粒子線治療 に応用されています。これにより、周囲の正常組織への影響をできるだけ小さく抑えながら治療することが可能です。

一方、電磁放射線（間接電離放射線） は透過力が高いため、体の内部を画像化する X線撮影・CT検査 や、腫瘍の診断・治療に用いられる γ線（核医学検査・放射線治療） に広く利用されています。

また、中性子線 は分類によって扱いが変わりますが、臨床応用としては BNCT（ホウ素中性子捕捉療法） のように特殊な治療法で利用されます。

このように「どの種類の放射線か」を理解することは、そのまま どう使えるか・どこに注意すべきか を理解することにつながります。

まとめ

今回は、放射線の分類について学びました。
放射線には複数の分類方法がありますが、それぞれ「何を基準に分けているのか」を理解することが大切です。

• 放射線は、粒子放射線（粒子線）と電磁放射線（電磁波）に分類できる。
• 粒子放射線は実体をもつ粒が飛ぶ放射線であり、電磁放射線は波として伝わる放射線である。
• 放射線は電離作用によって、直接電離放射線と間接電離放射線にも分類される。
• 中性子線は、性質による分類では粒子放射線、電離作用による分類では間接電離放射線に分類されるため注意が必要である。

「何を基準に分類しているのか」を意識すると、
混乱せずに整理できますよ！

次に読むならコレ！レントゲン博士のおすすめ内部リンク

次はこの辺りも参考になるかもよ。

• B1：放射線の定義
• B3：放射線の種類と正体

この記事を書いた人

たなまる
詳しいプロフィールはこちら

診療放射線技師・医療系専門学校専任教員。

都内大学病院で9年間勤務後、
2015年より医療系専門学校の専任教員として
放射線物理学・核医学・医用工学・放射線計測学・放射化学
などの講義を担当しています。

国家試験対策用ワークブックの制作や学習支援サイト「勉強嫌いの放物」の運営を行っています。

保有資格：
・診療放射線技師
・第1種放射線取扱主任者
・作業環境測定士
・衛生工学衛生管理者
ほか、放射線関連国家資格を保有

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2023年2月16日（木）に実施された診療放射線技師国家試験の放物（放射線物理学）の問題を見ていきます。
毎年どんな問題が出題されるのか、受験生以上にドキドキしてます。

AMから見ていきましょう。

さて、今年はどんな問題からスタートするんでしょうか。
1問目が解けるか解けないかで難易度が左右される気がします。
気持ちの問題でしょうが、受ける側のモチベーションに影響ありますよね。

まぁ、例年放物は70問目からですが、私としては、70問目が1問目みたいなもんです。

ではさっそく行ってみましょう。

AM70

第75回　2023年　AM70　改
重水素の質量欠損に等価なエネルギー［MeV］に最も近いのはどれか。
ただし、中性の重水素原子、陽子、中性子、電子の質量をそれぞれ
2.0141Da、1.0073Da、1.0087Da、0.00055Da とする。
また、Da は統一原子質量単位で、1Da と等価なエネルギーを931.5MeVとする。

1. 　1.1
2. 　2.2
3. 　3.3
4. 　4.4
5. 　5.5

※改の理由
出題当時は統一原子質量単位は Da ではなく、u を用いていました。
現在の国家試験では Da が用いられていることから、この記事では出題当時のオリジナルの u を Da に置き換えて掲載しています。

いきなり計算問題からのスタートですね。
統一原子質量の計算問題です。

これは、質量欠損を求めてから、エネルギーに換算する定番の問題。
これは必ず解けるようになっておく必要がありますね。

統一原子質量の計算問題は、質量欠損か核反応です。

AM71

第75回　2023年　AM71
X線管から発生したエネルギースペクトルを図に示す。
正しいのはどれか。

1. 管電圧は100kVである。
2. 付加フィルタの吸収端が観察される。
3. K特性X線とL特性X線が観察される。
4. タングステンターゲットから発生したX線である。
5. 連続スペクトルより線スペクトルの発生した割合が多い。

近年グラフから読み取る出題が増えてきましたね。
特にX線のエネルギースペクトルのグラフは頻出です。
何回も復習して覚えちゃいましょう。

解説を見る。

答えは　4　ですね。

各枝を見ていきます。

1. 誤り。管電圧はグラフの最右端です。下図を参照してください。つまり80kVであることが分かります。
2. 誤り。付加フィルタによる波形の変化は観察できません。見られるのは固有フィルタによる変化です。また、付加フィルタの種類（材質）が指定されていないことから、どのエネルギー領域に変化が見られるのか見当がつきません。
3. 誤り。2つ見られる特性X線のピークは両方ともK特性X線です。右側がK_β、左側がK_αです。LX線が観測されるときは10keV付近です。
4. 正解。特性X線のエネルギーからターゲットの材質が特定できます。K_βが67.8keV、K_αが59keVのタングステンがターゲットに使われていることが分かります。
5. 誤り。全体的に見ると、連続スペクトルの方が多いです。管電圧80kVでは特性X線は10％、制動放射線は90%程度となります。

AM72

第75回　2023年　AM72
質量衝突阻止能が最も大きいのはどれか。

1. 1MeVのα線
2. 2MeVのα線
3. 2MeVの陽子線
4. 5MeVの陽子線
5. 10MeVの炭素線

こちらも定番の質量阻止能ですね。
いわゆる阻止能比で判断する問題ですね。

解説を見る。

答えは　5　です。

質量阻止能の式を覚えていれば、簡単に比較できますね。

$$
(\frac{S}{ρ})_{\text{col}} \propto \frac{m {z_i}^2}{E} \propto \frac{{z_i}^2}{v^2}
$$

各文字の定義はこちら。

• (S/ρ)_col　質量衝突阻止能
• m　粒子の質量
• z_i　粒子の電荷数
• E　粒子のエネルギー
• v　粒子の速度

それぞれの質量衝突阻止能を算出していきましょう。
今回はエネルギーが判明しているので、$\frac{m {z_i}^2}{E}$ で比較していきますよ。

1. $(\frac{S_α}{ρ})_{\text{col}} = \frac{4 \times {2}^2}{1}=16$
2. $(\frac{S_α}{ρ})_{\text{col}} = \frac{4 \times {2}^2}{2}=8$
3. $(\frac{S_p}{ρ})_{\text{col}} = \frac{1 \times {1}^2}{2}=\frac{1}{2}$
4. $(\frac{S_p}{ρ})_{\text{col}} = \frac{1 \times {1}^2}{5}=\frac{1}{5}$
5. $(\frac{S_C}{ρ})_{\text{col}} = \frac{12 \times {6}^2}{10}=\frac{432}{10}$

大きい順に並び替えると・・・

5>1>2>3>4

つまり、質量衝突阻止能が最も大きいのは　5　となりますね。

粒子によって質量数とか覚えなきゃだめですか？

たまのすけ

たなまる

そうだね。
粒子ごとの質量数は覚えておいた方がいいね。
良く出てくる粒子の電荷数と質量数をまとめておこうか。

粒子	文字	電荷数	質量数
陽子	${}^{1}_{1}\mathrm{p}$	1	1
重陽子	${}^{2}_{1}\mathrm{d}$	1	2
トリチウム	${}^{3}_{1}\mathrm{t}$	1	3
α粒子	${}^{4}_{2}\mathrm{α}$	2	4
炭素線	${}^{12}_{\,\,6}\mathrm{C}$	6	12

AM73

第75回　2023年　AM73
運動エネルギー $E_0$ の中性子が静止している質量 $M$ [u] の原子核と反跳角 $θ$ で弾性散乱したとき、原子核の反跳エネルギ―を表す式はどれか。

1. $E_0 \frac{1}{(M+1)^2} \mathrm{cos}^2 θ$
2. $E_0 \frac{M}{(M+1)^2} \mathrm{cos}^2 θ$
3. $E_0 \frac{4M}{(M+1)^2} \mathrm{cos}^2 θ$
4. $E_0 \frac{M}{(M-1)^2} \mathrm{cos}^2 θ$
5. $E_0 \frac{4M}{(M-1)^2} \mathrm{cos}^2 θ$

具体的な数字は出ないものの、式だけ出題されるケースですね。
中性子の弾性散乱の式は、実際に数字を代入する場合もありますし、このパターンでの出題もありますね。
いずれにせよ、式の形を覚えていないと解けない問題です。

解説を見る。

答えは　3　です。

シチュエーションを図で把握しましょう。

反跳原子核の運動エネルギーを求めれば良い訳ですが・・・

これは式を覚えておくしかないですね。

$$
\color{#B22222}{E=E_0 \frac{4M}{(M+1)^2} \mathrm{cos}^2 θ}
$$

AM74

第75回　2023年　AM74
核磁気共鳴現象を起こすのはどれか。

1. ${}^{12}\mathrm{C}$
2. ${}^{16}\mathrm{O}$
3. ${}^{22}\mathrm{Ne}$
4. ${}^{23}\mathrm{Na}$
5. ${}^{40}\mathrm{Ca}$

PMも見ていきましょう

AMはこれといって真新しい感じはしませんでしたね。
それでは、引き続き午後も見ていきましょう。

PM70

第75回　2023年　PM70
原子核の内部転換で正しいのはどれか。

1. 原子番号が変化する。
2. 最外殻の軌道電子が放出されやすい。
3. 内部転換電子は線スペクトルである。
4. 内部転換係数は核種に依存しない値である。
5. 内部転換電子の放出に続いてニュートリノが放出される。

内部転換のみにスポットを当てた珍しい出題ですね。
とはいえ、内部転換自体は比較的よく出題されますので、皆さんなら大丈夫でしょう。

PM71

第75回　2023年　PM71
電子エネルギーに対する水の質量阻止能の関係を図に示す。
5MeV電子が水1cmを通過するときのエネルギー損失［MeV］に最も近いのはどれか。

1. 　0.1
2. 　0.5
3. 　1.0
4. 　2.0
5. 　4.0

なんと、グラフの2問目ですね。
やはり増加傾向にありますね。

解説を見る。

答は　4　です。

5MeVの電子の質量阻止能をグラフから読み取りましょう。

グラフから、質量放射阻止能は影響しないことが分かりますね。
質量衝突阻止能だけ考えればOKです。

グラフを読み取ると、5MeVの電子の場合の質量衝突阻止能は 2 [MeV・cm²/g] であることが分かります。

問われているのは、エネルギー損失[MeV]ですから、まだ単位が合っていません。

マッチング（単位の整合性）をとっていきます。

質量衝突阻止能に密度 [ g/cm³ ] を乗じることで「線衝突阻止能 [ MeV/cm ] 」に変換します。
そこに水の厚さを乗じて「エネルギー損失 [ MeV ] 」を求めます。

単位的にはこういった変換になります。

$$
\frac{MeV \cdot cm^2}{g} \cdot \frac{g}{cm^3} \cdot cm
$$

では、実際に数字を入れて、質量衝突阻止能からエネルギー損失：E [ MeV ] を求めてみましょう。
※水の密度は 1 [ g/cm³ ] ですよ。

$$
\begin{aligned}
E&=2 \cdot 1 \cdot 1\\[6pt]
&=2\:\mathrm{[MeV]}
\end{aligned}
$$

いかがでしょう？

グラフを読み取っただけでは正解とはなりません。

この問題は物質が1cmの水でしたので、厚さも密度も1となり、結果的にグラフの読み値と一致しただけです。

厚さや密度を変えられても解けるように準備しておきたいですね。

PM72

第75回　2023年　PM72
75 keVの光子がタングステンのK殻軌道電子との光電効果を起こしたとき放出された光電子のエネルギー［keV］に最も近いのはどれか。
ただし、タングステンのK殻軌道電子の結合エネルギーは69.5 keVとする。

1. 　1.1
2. 　5.5
3. 　69.5
4. 　144.5
5. 　511.0

ご馳走様！と言わんばかりのサービス問題ですね。
これは取りこぼしてはいけません。

解説を見る。

答えは　2　です。

やはり図で状況を確認しましょう。

光電子の運動エネルギー：E_e は入射光子のエネルギーと軌道電子の結合エネルギーとの差でしたね。

$$
\begin{aligned}
E_e&=75-69.5\\[6pt]
&=5.5 \:\mathrm{[keV]}
\end{aligned}
$$

ケアレスミスさえしなければ、サービス問題でしたね。

PM73

第75回　2023年　PM73
超音波の伝播速度が遅い順に並んでいるのはどれか。

　　（遅い ←――――――――→ 速い）

1. 空気　―　骨　―　脂肪　―　筋肉
2. 空気　―　脂肪　―　筋肉　―　骨
3. 空気　―　脂肪　―　骨　―　筋肉
4. 脂肪　―　筋肉　―　骨　―　空気
5. 脂肪　―　骨　―　空気　―　筋肉

PM74

第75回　2023年　PM74
直接電離放射線はどれか。

1. $γ$ 線
2. $δ$ 線
3. 中性子線
4. 特性X線
5. 消滅放射線

これは確実に得点したいですね。

第75回　放物　総評

いかがだったでしょうか。
今年は解きやすい出題が多く、悩ましい選択肢もなく、理想的な出題でしたね。
図を読み取る設問もありましたが、基本をおさえていれば十分対応できたと思います。

毎回こんな感じが良いですね。

まとめ

この記事では、第75回放射線物理の出題全体を振り返り、難易度や出題傾向について整理しました。
ポイントを確認しながら、次回の対策に役立てていきましょう。

• 今年は全体的に素直で取り組みやすい出題が多い回だった
• 出題テーマ自体は標準的で、悩ましい選択肢も少なかった
• グラフ読解問題の出題が増えてきている傾向があった
• 医療物理分野（CT・MRI・超音波など）からの出題もバランス良く配置されていた
• 基本をきちんと押さえた受験生が報われる出題構成だったといえる

たなまる

ことしの放物は、まさに王道！
「丁寧に勉強してきた人が点を取れる内容」でしたね。
こういう回が続くといいですね。

この記事を書いた人

たなまる
詳しいプロフィールはこちら

診療放射線技師・医療系専門学校専任教員。

都内大学病院で9年間勤務後、
2015年より医療系専門学校の専任教員として
放射線物理学・核医学・医用工学・放射線計測学・放射化学
などの講義を担当しています。

国家試験対策用ワークブックの制作や学習支援サイト「勉強嫌いの放物」の運営を行っています。

保有資格：
・診療放射線技師
・第1種放射線取扱主任者
・作業環境測定士
・衛生工学衛生管理者
ほか、放射線関連国家資格を保有

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