放射線の種類

🧠 放射とは「エネルギーが空間を伝わること」であり、分類軸は1つではない。 まず伝わり方から力学的波 mechanical wave力学的波（mechanical wave） mechanical wave（力学的波）・電磁放射electromagnetic radiation電磁放射（electromagnetic radiation）electromagnetic radiation（電磁放射）・粒子放射線particle radiation 粒子放射線（particle radiation）particle radiation（粒子放射線） に分け、次に物質を電離できるかという観点から電離性・非電離放射線non-ionizing radiation 非電離放射線（non-ionizing radiation）non-ionizing radiation（非電離放射線） に分ける。同じ放射が複数の分類軸にまたがることを意識すると混乱しにくい。

放射とは

放射は、エネルギーが波または粒子として、ある場所から別の場所へ伝播する現象である。放射を理解するときは、次の2つの問いを分けて考える。

放射の種類を区別したうえで、次に放射測定量を使い、放射が運ぶエネルギーや表面へ届く量を定量化する。

1. 何がエネルギーを運ぶか： 媒質中の振動、電磁場、または粒子。
2. 物質へ何を起こせるか： 励起・加熱にとどまるか、原子や分子を電離できるか。

flowchart TD
  A["放射＝エネルギーの伝播"] --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mode of transmission'>伝播様式</span>で分類"]
  A --> C["電離能力で分類"]
  B --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='mechanical radiation'>機械的放射</span><br>媒質が必要"]
  B --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='electromagnetic radiation'>電磁放射</span><br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='vacuum'>真空</span>中も伝播"]
  B --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='particle radiation'>粒子放射線</span><br>粒子が<span class='jp-term jp-term-diagram' title='kinetic energy'>運動エネルギー</span>を運ぶ"]
  C --> G["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='non-ionizing radiation'>非電離放射線</span><br>主に励起・振動・加熱"]
  C --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ionizing radiation'>電離放射線</span><br>電子を除去して<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ionization'>イオン化</span>"]

伝播様式による分類

電磁放射electromagnetic radiation 電磁放射（electromagnetic radiation）electromagnetic radiation（電磁放射） では、電磁スペクトル上の波長・周波数が、物質との相互作用や電離能力を左右する。

機械的放射

機械波は、媒質を構成する粒子の振動が隣へ伝わることでエネルギーを運ぶ。媒質そのものが波とともに遠方まで移動するわけではない。音や超音波は真空 vacuum 真空（vacuum） vacuum（真空） 中を伝播できず、組織内では密度や弾性によって速度・反射・吸収が変化する。

電磁放射

電磁波electromagnetic wave 電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波） は電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） と磁場の振動として伝播する。真空vacuum 真空（vacuum）vacuum（真空） 中の速さは光速 $c$ であり、周波数 $\nu$ と波長 $\lambda$ の関係は次式で表される。

電磁放射electromagnetic radiation 電磁放射（electromagnetic radiation）electromagnetic radiation（電磁放射） は波として伝播する一方、物質との相互作用では光子として扱う。1個の光子がもつエネルギーは $E=h\nu$ であり、周波数が高いほど大きい。

粒子放射線

粒子放射線particle radiation 粒子放射線（particle radiation）particle radiation（粒子放射線） は、高速で運動する粒子が運動エネルギー kinetic energy 運動エネルギー（kinetic energy） kinetic energy（運動エネルギー） を運ぶ。荷電charged 荷電（charged）charged（荷電） 粒子は物質中の電子と直接電気的に相互作用する。中性子は電荷をもたないため、主に原子核との衝突や核反応で反跳 recoil 反跳（recoil） recoil（反跳） 核・二次荷電 charged 荷電（charged） charged（荷電） 粒子を生じ、それらを介して間接的にエネルギーを与える。荷電charged 荷電（charged）charged（荷電） 粒子線の生物学的効果 maximal biological effect 生物学的効果（maximal biological effect） maximal biological effect（生物学的効果） は、粒子の種類だけでなく、線エネルギー付与（LET）の定義・評価法にも依存する。¹

電離能力による分類

電離とは、原子や分子から電子を取り去り、イオンを生じさせることである。不安定原子核の崩壊ではα・β粒子やγ線 gamma radiation γ線（gamma radiation） gamma radiation（γ線） が放出され、これらは代表的な電離放射線 ionizing radiation 電離放射線（ionizing radiation） ionizing radiation（電離放射線） である。²

💡 「電磁波electromagnetic wave 電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波） ＝非電離」ではない。 電波radio wave 電波（radio wave）radio wave（電波） から可視光までは通常は非電離性 non-ionizing 非電離性（non-ionizing） non-ionizing（非電離性） だが、真空vacuum 真空（vacuum）vacuum（真空） 紫外〜極端紫外の一部、X線・γ線gamma radiation γ線（gamma radiation）gamma radiation（γ線） は1光子あたりのエネルギーが大きく、電離放射線ionizing radiation 電離放射線（ionizing radiation）ionizing radiation（電離放射線） として働きうる。分類を決めるのは「電磁波electromagnetic wave 電磁波（electromagnetic wave）electromagnetic wave（電磁波） かどうか」ではなく、物質との相互作用で電離を起こせるかである。

直接電離と間接電離

• 直接電離放射線directly ionizing radiation直接電離放射線（directly ionizing radiation）directly ionizing radiation（直接電離放射線）: α粒子、β粒子、陽子などの荷電 charged 荷電（charged） charged（荷電） 粒子。通過経路に沿って電子と直接相互作用する。
• 間接電離放射線indirectly ionizing radiation間接電離放射線（indirectly ionizing radiation）indirectly ionizing radiation（間接電離放射線）: X線・γ線gamma radiationγ線（gamma radiation）gamma radiation（γ線）・中性子線。まず二次荷電 charged 荷電（charged） charged（荷電） 粒子を生じ、その二次粒子が電離を引き起こす。

⭐ 医学では、放射線の種類だけでなく、透過力・単位長さあたりに与えるエネルギー・組織での吸収様式が、画像診断、放射線治療、放射線防護を左右する。

まとめ

• 放射とは、波または粒子によるエネルギーの伝播である。
• 伝播様式mode of transmission 伝播様式（mode of transmission）mode of transmission（伝播様式） では機械的放射 mechanical radiation機械的放射（mechanical radiation） mechanical radiation（機械的放射）、電磁放射electromagnetic radiation電磁放射（electromagnetic radiation）electromagnetic radiation（電磁放射）、粒子放射線particle radiation 粒子放射線（particle radiation）particle radiation（粒子放射線） に分類する。
• 生物学的作用の観点では非電離放射線 non-ionizing radiation 非電離放射線（non-ionizing radiation） non-ionizing radiation（非電離放射線） と電離放射線 ionizing radiation 電離放射線（ionizing radiation） ionizing radiation（電離放射線） に分類する。
• 電磁放射electromagnetic radiation 電磁放射（electromagnetic radiation）electromagnetic radiation（電磁放射） にも非電離性 non-ionizing 非電離性（non-ionizing） non-ionizing（非電離性） と電離性の両方があり、光子エネルギーは$E=h\nu$で決まる。
• 荷電charged 荷電（charged）charged（荷電） 粒子は直接電離し、X線・γ線gamma radiationγ線（gamma radiation）gamma radiation（γ線）・中性子線は二次荷電 charged 荷電（charged） charged（荷電） 粒子を介して間接的に電離する。