対策ノート

化学

核反応とRI製造

核反応式 (R3.6, R2.10(物理), R2.8, R1.9.10.11)  A(x,y)B   A:標的原子核 x:入射粒子   y:放出粒子 B:反跳原子核  (A+x)と(B+y)の陽子と中性子の数, エネルギーは等しい Q値  (R3.14(物理), R2.11.12(物理),R1.10(物理))  核反応前後の質量欠損をエネルギーに換算した値  Q = (MA+Mx)×C2-(MB+My)×C2 ・発熱反応 :Q値>0  閾エネルギーはない ・吸熱反応 :Q値<0  閾エネルギーはある  入射粒子が閾値以上のエネルギーを持っている必要がある ≒入射粒子にエネルギーが必要なので発熱反応より起こりずらい反応 ・閾値Emin  Emin= -Q×(MA+Mx)÷MA 標識化合物の分類  (R3.20) ・特定(S)標識化合物  標識位置が明らかな場合(95%以上) ・名目(N)標識化合物  標識位置がある程度予測される場合(95%未満) ・全般(G)標識化合物  標識位置がランダムでかたよりがある場合 ・均一(U)標識化...
化学

RIの分離法

共沈法  (R3.4(実務), R3.26, R2.5,R1.31) ・同位体担体 :必要なRIの安定同位体の担体 ・非同位体担体 :不必要なRIの安定同位体の担体 ・スカベンジャー :不必要なRIを沈殿させるための担体 ・保持担体 :必要なRIを溶液に留めるための担体 ・捕集剤 :必要なRIを沈殿させるための担体 ・溶解度積  共沈法では溶解度積の小さい反応が選ばれる 溶解度積=「溶解した塩の濃度」×「溶解しなかった塩の濃度」 ・共沈法の実例(R3.32, R2.22.32) 溶液中のRI 捕集剤 保持担体 沈殿物 140Laと140Ba Fe3+ Ba2+ 140La 90Yと90Sr Fe3+ Sr2+ 90Y 32Sと32P Fe3+ SO42- 32P *沈殿物は分離後,溶媒抽出することで無担体にできる 溶媒抽出法  (R3.32, R2.23)  分離が(イオン交換等より)早い  トレーサ量からマクロ量まで対応が可能 ・分配比  水相を基準として有...
化学

放射化分析

放射化分析の利点 「検出感度が良い」 「試薬などの汚染がない」 「核反応なので元素の化学的性質に影響されない」 「多元素同時分析ができる」 「非破壊分析ができる」 放射化分析の欠点 「精度が低い」 「副反応による妨害がある」 「自己遮蔽の影響がある」 「原子炉など中性子発生源が必要」 生成放射能の計算  (R3.7.31, R2.7.3(実務),R1.31.32) ・試料を時間t照射して,直後に得られる放射能A  A=f×σ×N×(1-e-λt)    =f×σ×N×(1-(1/2)t/T) f:照射粒子束密度(n/cm2・s) σ:放射化断面積 N:試料の原子数   ・原子数N  N=θm/M ×6.02×1023  θ:存在比    m:試料質量    M:試料原子量 また,t<<Tの場合  A = f×σ×N×(0.693×t/T) ・照射終了後,時間d経過後の放射能Ad  Ad=A×e-λd    =A×(1/2)d/T 放射化分析 ・放射線計測  「Ge(Li)」または「Ge」半導体検出器つき多重波高分析器を使用...
化学

RIの化学分析への利用

年代測定  (R2.18.27) ・炭素14法 :14C →14N,14C/12Cの割合を測定する  生物(死骸)に適用 ・カリウム-アルゴン法 :40K→40Arの量を測定する  鉱物に適用 ・アルゴン-アルゴン法 :40Arと中性子照射してできた39Arの比を求める  鉱物に適用 ・ウラン-鉛法 :238U→206Pbと235U→207Pbの比を測定する  鉱物に適用 ・フィッショントラック法 :238Uの自発核分裂による飛程の密度とウラン量から求める  鉱物に適用 オートラジオグラフィ  (R3.32, R1.25(物理))  イメージングプレート等を用いてRIの分布を可視化する  基本的な性能としてIP法>写真(フィルム)法  ミクロオートラジオグラフィでは低エネルギーγ線が適する 直接希釈法  (R3.24, R2.26,R1.25)  目的物質が非放射性で,加える同位体が放射性である分析法     重量 比放射能 全放射能 添加前 目的の試料  X  0   トレーサ(RI) ...
化学

化学反応

化学:(R3.15.16, R2.21.24,R1. 5.18.20.21)  実務:(R2.4,R1.4) 沈殿発生系 ・硫酸塩沈殿X SO4 ↓ X:「Ca2+」「Sr2+」「Ba2+」「Pb2+」「2Ag+」 ・リン酸塩沈殿 ( X ) + HPO42- → X HPO4 ↓ 3( X ) + 2OH- + 2HPO42- → X3 (PO4)2 ↓ + 2 H2O X:「Ca2+」「Sr2+」「Ba2+」 ( X ) +PO43- → X PO4↓ X:「Fe3+」「3Ag+」「Al3+」 ・硫化物沈殿しないもの X S↓ 「Mg2+」「Ca2+」「Sr2+」「Ba2+」「Na2+」「K2+」「Cs2+」 ・塩化物沈殿 X Cl↓ X:「Hg+」「1/2Pb2+」「Ag+」 ・クロム酸塩沈殿 X CrO4↓ X:「Ba2+」「Pb2+」「2Ag+」 ・炭酸塩沈殿X CO3↓ X:「Ba2+」「Sr2+」「2Ag+」「Ca2+」 気体発生系 NH4Cl+NaOH → NaCl+H2O+NH3↑ Na2CO3+H2SO4 → Na2SO4+H...
物理学

基本知識

基本単位系  (R2.1) ・ニュートン   N:組立単位 kg・m・s-2 ★ジュール   J:組立単位 kg・m2・s-2,N・m ・電子クーロン   C:組立単位 A・s ・ボルト   V:組立単位 m2・kg・s-3・A-1 ★ワット   W:組立単位 kg・m2・s-3,J・s-1 ・圧力   Pa:組立単位 kg・m-1・s-2,N/m2  標準気圧:1013.25hpa(1hPa=100Pa)  水銀柱ミリメートル1mmHg = 133Pa 重要定数  (R2.1) ・光速 = 3×108 (m/s) ・プランク定数h = 6.6×10-34 (J ・s) ・電子の質量 = 9.1×10-31 (kg) ★電子ボルトeV = 1.6×10-19 (J)  素電荷eをもつ荷電粒子が1Vの電位差で加速されたエネルギーが1eV ・ln(2):0.693  ・ln(10):2.3   ・ネイピア数e:2.7 様々な単位 ★密度ρ = g/cm3  水の密度=1,  空気の密度≒0.001 ...
物理学

放射線物理学

粒子としての挙動  (R2.31,R1.8.32) ・運動量P   P= M×V (N・s) ・運動エネルギーT  T = 1/2×M×V2 (J)  ・粒子の加速 E  E = e×電位差V    = 1/2×M×V2 (J)  粒子としての挙動 光速度に近いとき ― 相対論的力学 (R2.31,R1.1) ・運動量P ・全エネルギー (R2.4,R1.21)  =T+MC2   =√(P2 C2+M2 C4)   T:運動エネルギー (一般的に放射線のエネルギーEとされるものと等しい)     MC2:静止エネルギー ・相対論的質量m′ M:静止質量 ・相対論的速度v′ ・波長λ :ド・ブロイ波 (R3.3, R2.2)  λ = h/P = h/MV(m)  光子としての挙動  (R3.1, R2.3,R1.1.2) ・光子のエネルギーE   E = h×ν (J) ・光子の運動量P  P =E/C=hν/C (N・s) ・光子の波長λ  λ =C/ν=Ch/E (m)  クーロン力F ...
物理学

放射性壊変

(R3.6, R2.7) α壊変 (R2.8.12,R1.6.31)  (A,Z) → (A-4,Z-2) + α ・親核種からα粒子が飛び出す ・壊変条件 :Q>0  Q値={M親-(m娘+α)}×C2  M親:親核種の質量   m娘:娘核種の質量   C:光速 ・エネルギー保存則 (R3.31)  Q=1/2×mαvα2 + 1/2×m娘v娘2 ・運動量保存則 (R3.31)  m娘v娘=mαvα ・α粒子のエネルギーEα  Eα=1/2×mαvα2  Eα=m娘 / (m娘+mα)×Q →α線は線スペクトルのエネルギーをもつ →Eαはトンネル効果(量子力学的説明)によってクーロン障壁を超える ・生成核の反跳エネルギーEb (R3.13)  Eb=mα/ (m娘+mα)×Q    =(mα/ m娘)×Eα ・ガイガー・ヌッタルの法則   放出されるα粒子のエネルギーと崩壊定数の経験的関係を示す式  短い半減期の核種からのα線エネルギー>長い半減期の核種からのα線エネルギー β-壊変  (R2.32)  (A,Z) → (...
物理学

原子と原子核の構造

原子と原子核の大きさ  (R3.4, R2.4(化学),R1.3) ・原子の直径 :10-10m ・原子核の半径R  R:10-15~10-14m  R=r0×(質量数)1/3   r0:1.2~1.4×10-15 ・同位体 :同一原子番号で,中性子数が異なる核種の関係 ・安定同位体 :放射性壊変を起こさない同位体  原子番号と中性子が偶数のものが多い  原子番号が大きくなるにつれて,中性子が過剰の状態で原子核は安定する ・放射性同位体 :放射性壊変を起こす同位体 ・同重体 :質量数が互いに等しい関係 ・核異性体 :原子核が一時的に励起した状態を保っている状態 ・同素体 :同一元素の単体で,原子の配列(結晶構造)や結合様式の関係が異なるもの 素粒子 (R3.2, R2.4.5) 名称 電荷 スピン 質量 原子質量/静止エネルギー クォーク構成 陽子 +1 1/2 (アイソスピン) 1 mp=1.007u/ mpC2=938MeV uud 中性子 0 -1/2 (アイソスピン) ...
物理学

加速器

(R3.10, R2.9.29(化学),R1.9) コッククロフトワルトン型加速器  直流電圧形加速器  直流高電圧を作るための多段の倍電圧回路で交流を整流しながら作った直流電圧によって高電圧を電極に与え,水素イオン(陽子)を加速する ファン・デ・グラフ型加速器  球状の高圧電極のなかの滑車と下端の滑車の間にあるベルトにコロナ放電で正電荷を与え,その正電荷を上方の電極内に運び込み高圧電極表面に蓄えることによって高電圧を発生させ,イオン源からの荷電粒子を加速する 線形加速器(リニアック)  現在の放射線治療のスタンダード  電子銃やイオン源からの荷電粒子を高周波電場で直線的に加速する ・加速管  荷電粒子をマイクロ波で加速  内部は真空で,銅によって作られ,一定の出力を持つ  周波数帯域を変えると,加速管の長さを変える必要がある ・高周波発信器(マイクロ波発振管)  マイクロ波を加速管に供給する ベータトロン  X線と電子線を発生する(電子線治療に最適) ・加速管 : ドーナツ管  電磁石で真空管の加速管(ドーナツ管)をはさみ,電子は磁場の変化により...
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