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阻止能

今日は阻止能について少し書きたいと思います。
阻止能も物理の試験では非常に出題頻度が高い分野です。

阻止能や飛程については、以前このブログでも「重荷電粒子と物質の相互作用」のタイトルの中でで少触れました。

荷電粒子が単位長さあたりに失うエネルギー損失が阻止能で、
阻止能Sは
 
 

質量衝突阻止能Sm,colは

 

ここで、多くの元素においては、
 
 

であり、物質にあまり依存しない値であるから、質量衝突阻止能は物質の状態によらずほぼ一定の値となります。

ここで、是非覚えておいて欲しいことは、

・阻止能は、入射粒子の有効電荷zの2乗に比例し、速度vの2乗に逆比例する
・入射粒子の質量mには依存しない
・質量衝突阻止能は相互作用を起こす物質の原子番号Zに比例し、質量数Aに逆比
 例する
 この比は元素によらず、ほぼ一定(≒0.5)であるので、物質によらない値となる


「重荷電粒子と物質の相互作用」に記載した重荷電粒子の飛程及び阻止能を表す式も再度復習して是非暗記しておいてください。


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どうしても...

こんにちは。最近、1種の勉強を始めたものです。教えていただきたいことがございます。阻止能は質量には依存しないと、どの参考書にも書いてあります。しかし、阻止能の式にz^2M/Eという、変換式があると思うのですが、この式だと、質量が大きければ阻止能は大きくなるように感じるのですが、なぜ、質量は阻止能に影響しないのでしょうか?

Re: どうしても...

かいとさん、コメントをありがとうございます。
返信が遅くなりまして大変申し訳ございません。

そうなんです。かいとさんの仰る通りだと私も思います。
2005年の物理の問14に荷電粒子の衝突阻止能に関する問題が出題されていますが、選択肢Bの「入射粒子の質量に比例する」は誤りとなっていますので、荷電粒子の衝突阻止能は入射粒子の質量に比例しないということになります。しかし、かいとさんの仰るとおり、阻止能はScol∝z^2M/Eで表されますので、質量Mに比例することになります。

実は私も、自分が勉強した過去のノートを確認してみますと2005年の物理の問14の選択肢Bは??になっています(笑)

放射線概論のP.90にも記載されていますが、電子などでは質量衝突阻止能はZ/Aが元素によらず0.5くらいであるため物質に依存しないと記述されています。
放射線概論P.93に記載されていますScol∝z^2M/Eは重荷電粒子に適用される式であるため荷電粒子には適用されないということなのでしょうか・・・

すみません、私も正直解りません。
また解りましたらこのブログでも記載したいと思います。

至らないお答えで誠に申し訳ありません。

教えて下さいますでしょうか

分からなくなると、ブログを拝見させていただいております。

質問なのですが、阻止能の式のzは「荷電粒子の電荷」で飛程の式ではzは「荷電粒子の原子番号」と概論にはあります。
どちらかは誤植でしょうか?

よろしくお願いいたします。

Re: 教えて下さいますでしょうか

コメントをありがとうございます。

確かに放射線概論には、阻止能の式のzは「荷電粒子の電荷」で飛程の式ではzは「荷電粒子の原子番号」と書かれてありますね。
アイソトープ協会出版の「放射線取扱の基礎」には阻止能の式、飛程の式ともにzは「入射粒子の原子番号」と書かれているようです。

結論から言うと、荷電粒子(入射粒子)の電荷で良いかと思います。
例えばα粒子はHeの原子核ですので、電荷としてはHeの原子核には陽子が2個あるのでz=+2(原子番号もHeは2)となります。
水素、重水素、三重水素(トリチウム)は全て陽子数は1個ですので、電荷はz=+1なります。(原子番号も1です)
水素、重水素、三重水素(トリチウム)では、中性子数が異なりますので質量が異なり、その結果飛程も異なります。
私の放射線概論は第7版ですが、「7章.荷電粒子と物質の相互作用」の章末の演習問題問1が、この水素、重水素、三重水素(トリチウム)飛程の大きさを問う問題です。解答にはzは電荷(原子番号)と書かれていますね。

ありがとうございました。

とてもよく理解できました。
私の理解・能力不足でした。
ありがとうございました。
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