중성자선은 방사선 중 비하전 입자선의 가장 대표적인 예로 물질과 상호작용하여 여러 반응을 일으킵니다. 다만 전하를 갖고 있지 않기 때문에 알파선, 전자선, 베타선 등 여러 하전입자선과는 상호작용하는 방식이 다르게 됩니다. 이번 시간에는 중성자가 물질과 어떻게 상호작용하는지와 중성자의 단면적이 상호작용에 어떤 영향을 주는지를 알아봅시다. 중성자와 물질의 상호작용 중성자는 전하를 갖지 않기 때문에 물질을 직접 전리나 들뜸을 일으킬 수 없습니다. 전리나 들뜸에 의해서 에너지를 잃지 않으므로 동일 에너지의 하전입자보다 투과력이 강합니다. 한편 중성자는 에너지가 낮아도 양전하인 원자핵에 방해되지 않고 원자핵과 직접 충돌하여 핵과 반응을 일으킬 수 있습니다. 중성자선은 물질의 궤도전자와는 거의 작용하지 않고..

중성자선과 물질과의 상호작용은 베타선과는 전혀 다릅니다. 중성자는 전하를 띠지 않으므로 쿨롱력이 작용하지 않아 다른 입자들에 비해서 쉽게 원자핵과 상호작용 할 수 있습니다. 따라서 원자를 전리시키지 않고 원자핵의 산란이나 흡수반응이 일어나는데, 중성자의 속도에 따라 물질과의 상호작용이 크게 달라집니다. 중성자의 에너지가 매우 큰 경우는 표적 물질의 원자핵을 쪼개기도 합니다. 중성자 선원 중성자의 발생원으로는 방사성 동위원소, 입자가속기 또는 원자로가 이용됩니다. 이들 중 어느 것을 이용해도 중성자는 반드시 핵반응에 의해서 얻어지는 것입니다. 다시 말하면 방사성 동위원소에서 방출되는 방사선에 의한 핵반응, 입자가속기에서 가속된 하전입자에 의한 핵반응 및 원자로에서의 핵분열에 의해서 자유중성자를 얻..

베타선은 방사성 원소가 핵붕괴 할 때 핵 내부로부터 방출되는 고속의 전자선으로서 베타 플러스 선과 베타 마이너스 선이 있습니다. 그러나 일반적으로 전자선이라 불리는 것은 핵 외부의 전자를 인공적으로 가속하여 얻은 것입니다. 상대적으로 가벼운 하전입자선인 베타선(전자선)은 무거운 하전입자선과는 달리 핵과의 비탄성산란에 의한 에너지 손실도 무시할 수 없습니다. 따라서 이 글에서는 베타선의 전리, 들뜸, 탄성산란 및 비탄성산란에 관해서 설명합니다. 베타선의 전리와 들뜸에 관하여 알파선의 경우와 마찬가지로 베타선도 궤도전자와 작용하여 전리와 들뜸을 일으켜 에너지를 잃습니다. 물질 속에 입사된 전자는 직진하지 않고, 궤도전자와 충돌하여 방향이 편향됩니다. 전자가 물질 속을 통과할 때 직접 이온을 만들기도 ..

물질에 영향을 주는 방사선에는 비하전 입자선과 하전입자선으로 나눌 수 있습니다. 그중에서 하전입자선은 여러 종류가 있습니다. 대표적으로 알파선, 베타선, 전자선 등이 있는데 그중 가장 무거운 하전입자선인 알파선의 물질 투과 능력과 탄성산란에 대하여 써보겠습니다. 물질 투과 능력 하전입자의 물질 투과 능력은 저지능이나 비정으로 표시합니다.선저지능이란 하전입자가 물질 내에서 주행한 단위 길이당 잃어버린 에너지를 의미합니다. 선저지능의 종류에는 충돌 선저지능과 복사 선저지능이 있고, 둘을 합친 것을 전체 선저지능이라 합니다. 충돌 선저지능이란 하전입자가 물질 내에서 궤도전자와 충돌하여 전리나 들뜸에 의한 단위 길이당 손실에너지를 의미하며, 복사 선저지능은 하전입자와 원자핵과의 작용에서 기인한 제동복사에..

알파입자는 중하전입자의 일종으로 알파선의 에너지 손실은 대부분 전리와 들뜸에 의해서 이루어집니다. 중하전입자인 알파입자는 전자에 비교했을 때 질량이 매우 크며 알파입자의 전하량은 양성자 또는 중성자의 전하량의 2배에 가깝기에 전자와 비교해 보았을 때 비전하, 즉 단위 질량당 전하량이 매우 작습니다. 운동에너지가 같은 경우에 질량이 작은 전자의 속도는 중하전입자의 속도와 비교해 보았을 때 매우 빠르며 그 속도는 광속도에 가깝기에 중하전입자인 알파선과 경 하전입자는 물질과의 상호작용이 현저하게 다릅니다. 따라서 이번 시간에는 중하전입자의 하나인 알파선의 상호작용에 대해서 알아보겠습니다. 알파선의 전리 작용과 들뜸 알파입자는 물질을 통과할 때 물질의 원자나 분자를 전리나 들뜸을 일으킴으로써 물질에 에너..

우리가 의료분야에서 진단, 산업 분야에서 검사에 사용하는 X선은 입사 전자가 어떻게 표적 물질과 충돌하는지에 따라 2가지 종류로 나뉩니다. 입사 전자가 양극 물질과 상호작용하여 두 가지 형태의 X선을 만들어 내는데 하나는 제동 X선이고 또 다른 하나는 특성 X선입니다. 이것은 X선 관에서 방출되는 X선을 분광기로 분석하여 보면 두 종류의 다른 스펙트럼으로 구성된 것을 통해 알 수 있는데 에너지 범위가 연속적으로 나타나는 것을 연속 스펙트럼이라고 하고 특정 에너지 준위의 선스펙트럼이 겹쳐 있습니다. 이때 제동 X선은 연속 스펙트럼의 형태를 띠고 특성 X선은 선스펙트럼의 형태를 띱니다. 이번 글에서는 X선의 종류에 해당하는 제동 X선과 특성 X선에 대해 알아보겠습니다. 제동 X선 X선의 종류 중 하나..

열음극 X선 관은 고전압의 전기장에 의해 고속으로 가속된 전자를 양극 표적에 충돌시켜서 X선을 발생하는 2극 진공관으로서 목적에 따라 X선의 강도와 에너지를 제어할 수 있습니다. X선 관의 구조는 열전자를 방출하는 음극과 표적 물질인 양극, 고진공도 상태인 유리관, 관용기로 이루어져 있습니다. 이번 글에선 X선 관의 내부 구조인 유리관, 음극, 양극, X선관 용기에 대해 알아보겠습니다. 유리관 두 전극을 봉입 후에 유리관은 진공상태로 합니다. 진공으로 하는 이유는 관내에 가스가 존재하면 열전자가 양극으로 이동할 때 가스 분자와 상호작용(전리작용)으로 2차 전자가 발생하는데, 발생한 2차 전자도 1차 전자(열전자)와 함께 가속되어 양극으로 이동합니다. 2차 전자의 발생은 임으로 조절할 수 없기에 양..

이전 글에선 X선의 발견과 특성에 대해 알아봤습니다. 이렇게 발견한 X선을 의료나 산업 등의 분야에 활용하기 위해선 X선을 만드는 장치가 있어야 합니다. 이번 시간에서는 X선을 만드는 장치에서 X선이 발생하는 과정을 알아보겠습니다. X선은 고속으로 가속된 하전입자가 물질 내에서 상호작용하여 발생하게 됩니다. X선을 발생시키기 용이할 뿐 아니라 쉽게 가속 시킬 수 있는 하전입자는 전자이므로 X선 관에선 전자가 가속해 텅스텐 표적에 충돌하여 X선을 발생시킨다. X선의 발생순서는 크게 열전자 방출, 전자의 가속, 고속전자와 표적물질의 상호작용 순으로 나뉩니다. 열전자 방출 X선을 발생시키는 물질은 전자입니다. 전자를 얻는 방법은 금속 물질에 빛을 쏘는 방법, 강한 전장이나 강한 자장을 거는 방법, ..