제2장 기초방사선 1. 방사선, 방사능의 발견 1) 역사 (1) X-선을 최초로 발견한 뢴트겐

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1 제2장 기초방사선 1. 방사선, 방사능의 발견 1) 역사 (1) X-선을 최초로 발견한 뢴트겐
Ⅱ. 기초방사선 제2장 기초방사선 1. 방사선, 방사능의 발견 1) 역사 (1) X-선을 최초로 발견한 뢴트겐 P. 29 독일의 과학자인 Wilhelm Rontgen은 1894년 부터 음극선의 성질을 알아보기 위해 크룩스관을 이용하여 실험을 하던 중 1895년 11월 8일 X-선을 발견 하게 됨.

2 1. X선의 발견 : 1895년 11월 8일 독일의 뷔르쯔부르그(wurzburg)대학 물리학 연구소장인 빌헬름 콘라드 뢴트겐(W.C. Rontgen )이 음극선에 관한 실험중에 우연히 X-선을 발견하였다. 2. 뢴트겐은 7주 동안 연구를 계속하여 발견한 것을 논문으로 발표하였다. 3. 물질을 투과 한다는 것, 사진 건판을 감광 시킨다는 것, 자기장에 휘어지지 않는다는 것, 음극선이 유리관 벽에 조사되면 음극선관을 통과하여 외부로 나온다는 것 등. 4. X선에 관한 뉴스는 전 세계에 엄청난 소동을 일으켰다. 이 빛이 무엇이든지 투과하여 자신의 뼈도 볼 수 있다는 사실이 얼마나 큰 놀라움이었는지 짐작할 수 있었다. 살점이 없는 손가락 그러나 반지는 보인다. 몸에 박힌 탄환도 곧 찾을 수 있다는 등의 현상은 의학에 응용 될 가능성이 커져갔다.

3 5. 뢴트겐이 X-선을 발견한 후 물리학자들과 의사들은 이 새로운 빛을 연구하는 데 많은 정열을 쏟았다
5. 뢴트겐이 X-선을 발견한 후 물리학자들과 의사들은 이 새로운 빛을 연구하는 데 많은 정열을 쏟았다. 1901년 뢴트겐은 마침내 제1회 노벨 물리학상을 수상하였으며 1923년 2월 10일 뮌헨에서 78세의 나이로 세상을 떠났다. ※ X-선이라는 이름은 미지의 선이라는 뜻에서 지어진 것이고, 그의 이름을 따서 뢴트겐선 이라고도 하였다.

4 (2) 음극선이 전자의 흐름이라는 것을 발혀낸 톰슨
P. 30 (2) 음극선이 전자의 흐름이라는 것을 발혀낸 톰슨 음극선은 두 금속전극(음극과 양극) 또는 음극단자와 양극단자가 진공의 유리관 안에 떨어져 있고 두 단자 사이에 전위차가 있을 때 진공관 안에서 관찰되는 전자들의 흐름이다 년 독일의 과학자 Johann Hittorf에 의해 발견, 1876년 Eugen Goldstein에 의해 음극선 이라는 이름이 붙여졌고 1895년 뢴트겐은 음극선관에 관한 연구를 하던 중 X-선을 발견하게 되었고 1897년 영국의 톰슨에 의해 음극선의 흐름이 이전까지는 알려지지 않았던 음전하를 갖는 입자들로 구성되었다는 것을 밝혀냄 => 전자

5 (3) 베크렐 - 뢴트겐이 후 많은 학자들의 연구가 활발해 지기 시작하였다.
P. 32 (3) 베크렐 - 뢴트겐이 후 많은 학자들의 연구가 활발해 지기 시작하였다. - 1896년 프랑스의 물리학자 베크렐(Becquerel)은 물리학자였더 할아버지와 아버지의 연구를 이어받아 우라늄 화합물을 연구하던 중 우연히 방사능 물질을 발견하였다. 우라늄염이 감광을 일으키고 X-선과 유사한 사진작용을 일으키는 사실을 발견하였다. 또한 우라늄은 물질을 투과하는 성질이 있고 동시에 눈으로 볼 수 없는 방사선이 발생하고 있는 것도 알게 되었다. 이 현상은 퀴리 부인에 의해서 해명되었으며 이와 같은 현상을 방사능 이라고 명명(1898)하였다. 1903년에 방사능 연구로 베크렐과 퀴리부부(피에르 퀴리, 마리 퀴리)는 공동으로 노벨상을 수상.

6 3. 퀴리 부부는 이 공적을 인정받아 베크렐과 함께 1903년 노벨 물리학상을 수상하는 영광을 얻었다.
(4) 방사성 물질을 최초로 발견한 퀴리부부 1. 퀴리 부인은 우라늄 연구로 출발하여 우라늄 화합물보다 4백배나 감광 작용이 강한 새로운 물질을 얻는 데 성공하여 조국 폴란드의 이름을 따서 폴로늄이라고 명명하였고(1898년 7월 ), 그해 12월 우라늄 화합물 보다2백 5십만 배나 형광작용이 강한 라듐을 발견 하였다. 2. 퀴리 부인은 이처럼 감광작용이나 전리작용 형광작용을 내는 능력을 방사능이라 부르고 방사능을 가진 물질에서 나오는 것을 방사선이라고 했다. 라듐의 성질을 더욱 자세히 조사한 결과 그 방사능은 어떤 화학적 작용을 가하더라도 결코 변하지 않는다는 사실과 라듐의 양에 비례하여 방사능도 강해지고 감광작용과 전리작용이 강해진다는 것을 확인하였다. 그리고 상당한 열이 발생한다는 사실도 알았다. 3. 퀴리 부부는 이 공적을 인정받아 베크렐과 함께 1903년 노벨 물리학상을 수상하는 영광을 얻었다. P. 32

7 ** 방사선(radiation) : 방사선이란 입자나 파동형태의 에너지가 빛처럼 물질이나 공간을 통과하면서 공기를 직접 또는 간접으로 전리 시키는 능력을 갖고 있는 에너지의 흐름 * 방사능 (radioactivity) : 라듐, 우라늄, 토륨 따위 원소의 원자핵이 붕괴하면서 방사선을 방출하는 일, 또는 그런 성질. 천연적으로 존재하는 물질의 방사능을 천연 방사능, 인공적으로 만들어진 물질의 방사능을 인공 방사능이라고 한다. (감광작용, 전리작용, 형광작용 등) 을 내는 능력을 가진 물질 ** 방사선사(放射線士)[RT: Radiation Technologist] : 의사의 지시와 감독 아래 방사선을 다루고 관리하는 일을 맡은 의료기사. ( 의료기사 = 의사 · 치과의사의 지도하에 진료 또는 의화학적 검사에 종사 하는 자)  전리 및 비 전리 방사선의 취급과 방사선동위원소를 이용한 핵의학적 검사 및 의료영상진단기 · 초음파진단기의 취급과 방사선기기 및 부속기자재의 선택 및 관리업무에 종사하는 자

8 2. 방사선 P. 41 1) 방사선의 정의 ▶ 1895년 뢴트겐 ⇒ 엑스선(X-ray)을 발견
▶ 1896년 베크렐 ⇒ 우라늄 발견 ▶ 1898년 퀴리부인 ⇒ 라듐, 폴로늄 발견 ▶ 1902년 레드포드 연구팀 ⇒ 알파(α)선: 헬륨핵, 베타(β)선: 음전자, 감마(γ)선:전자기파 (1) 광의 : 공간 및 물질을 통해서 에너지를 전파하는 전자기파와 입자선 (진공상태도 가능) => 에너지 흐름의 한 형태. (2) 협의 : 전자기파 및 입자선 중 직접 또는 간접적으로 공기를 이온화(전리) 하는 능력을 가진 것. ① 알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선 ② 중성자선(?) ③ 감마선과 엑스선 (γ-ray 및 X-ray) ④ 50,000 eV 이상의 에너지를 가진 전자선.

9 - 전자기파(electromagnetic waves) : 주기적으로 세기가 변화하는 전자기장이 공간 속으로 전파해 나가는 현상, 전자파 (질량이나 전하가 없다) 입자선(corpuscular) : 원자 · 전자, 중성자, 음전하를 가진 전자, 양전하를 가진 양이온 또는 원자핵 같은 미시적 입자가 진공 속에서 (중성자는 공기 속에서도 가능) 대체로 한 방향으로 나아가는 가느다란 흐름 (질량과 전하를 가짐).

10 ** 입자파와 전자기파

11 Energy sourse Energy absorber
Radiation photon Energy sourse Energy absorber X-ray, gamma ray Particles Electrons(beta) Positrons Alpha

12 (3) 질량유무에 따른 방사선의 분류 - 입자방사선 : 질량을 가짐
P. 41 (3) 질량유무에 따른 방사선의 분류 - 입자방사선 : 질량을 가짐 (질량과 전하를 가짐)  알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선 - 전자기파 방사선 : 질량이 없다 (질량이나 전하가 없다)  전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등, 중성자선(??)

13 * 전리작용(ionization = ion pair)
※ 전리 : 이온화를 의미하며 중성의 원자가 외부의 어떤 힘이나 에너지에 의해 양이온과 음이온으로 나뉘는 것. * 전리작용(ionization = ion pair) 방사선이 물질 속을 통과할 때 물질을 구성하고 있는 원자의 궤도전자를 밖으로 끌어 내는 현상, 이때 중성이었던 원자는 양이온이 되고 튀어나온 전자는 자신의 에너지를 다할 때 까지 또다시 다른 원자나 분자를 전리 시키 면서 점차 에너지를 상실하여 전리능력이 없어지면 중성인 원자에 달라붙어 음이온을 만든다.

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15 ** 전자기파 방사선 = 광자(光子:photon)
* 방사선  입자선 (직접전리방사선)과 전자기파 (간접전리방사선) : 입자선의 본질은 일정한 질량과 전하를 가진 입자의 흐름, 반면에 전자기파 는 질량과 전하가 없으며 대표적인 것이 엑스선과 감마선, 그 중 엑스선은 인공적으로 자극된 원자가 핵 외부로 방출될 때 발생. 보통 빛을 포함하여 물질 내에서의 흡수, 산란 현상은 일종의 입자로 생각하지 않으면 설명 할 수 없다. ** 입자속(粒子束), 광자(光子:photon), 광량자( 光量子: photoelectron), 양자(量子,quantum) : 전자파 방사선의 입자적 성질을 설명하기 위한 편의상의 개념  광량자

16 (4) 전리 유무에 따라 - 전리방사선(ionizing radiation) : 물질을 통과할 때 전리를 일으킴 ① 알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선 ② 중성자선(?) ③ 감마선과 엑스선 (γ-ray 및 X-ray) ④ 50,000 eV 이상의 에너지를 가진 전자선 - 비전리방사선(non- ionizing radiation) 전파, 라디오파, micro파, 적외선, 가시광선, 자외선 등 ** 또한 전리방사선은 전리능력이 직접인가 간접인가 따라 다시 나뉜다 P. 41

17 전리방사선  원자에서 전자를 제거할 충분한 에너지 보유 비교적 에너지가 높아 물질 내에서 물질을 구성하는 원자를
비교적 에너지가 높아 물질 내에서 물질을 구성하는 원자를 양이온과 전자(음이온)로 분리시키는 능력이 있는 방사선  원자에서 전자를 제거할 충분한 에너지 보유 직접 전리방사선 물질을 직접 전리하는 방사선 알파, 베타, 양자선, 중양자선, 기타중하전입자선 간접 전리방사선 물질과 상호작용으로 생기는 전리작용이 지배적인 방사선 X선, γ선, 중성자선

18 비전리방사선 물질내에서 이온을 만들지 못하나 에너지를 전달하는 방사선  원자에서 전자를 제거할 충분한 에너지 없음

19 (5) 직접전리방사선과 간접전리방사선 - 직접전리방사선 : 알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선 - 간접전리방사선 : 감마선과 엑스선 (γ-ray 및 X-ray) , ?? (6) 자연방사선과 인공방사선 - 자연방사선 : 자연에 존재하는 방사성물질(천연방사성물질)에서 방출되는 방사선이나 외계로부터 지구로 들어오는 우주선(cosmic rays) 등이며 천연방사성물질은 대기 · 토양 · 수중 · 음식물 등에 존재하는 방사선. - 인공방사선 : 자연적으로 존재하지 않고 인간의 기술향상으로 만들어진 방사성 물질에서 발생되는 방사선 => 의료용 X-선 발생장치, 원자로, 핵실험에 의한 방사성 낙진 등에서 방출 되는 방사선 P. 41~42 중성자선(??)

20 * 감마선 : 방사성 핵종이 붕괴 후 원자핵이 여기(흥분) 상태에 있는 경우, (자연적) 대부분 짧은 시간 내에 여분의 에너지를 전자파인 감마선으로 방출하고 안정상태가 되려고 하는 데 이때, 핵 내부에서 방출되는 스펙트럼. 방사성 핵종에 따라 일정한 에너지를 가짐. * 엑스선 : 고속전자가 원자에 충돌 했을 때 생김 (인공적) ( 엑스선관에서는 그 원자를 target 이라 함) target에 도달한 전자는 핵의 쿨롱력에 의해 강하게 휘어져 저지 되어 잃어버린 에너지만큼 제동 방사선 형태로 변함.

21 ** 방사선의 분류방법 질량과 전하의 유무:  알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선
전리 유무 : 전자파방사선, 입자파방사선  알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선  전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등, 중성자선(??) 전리방사선, 비전리방사선 ① 알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선 ② 중성자선(?) ③ 감마선과 엑스선 (γ-ray 및 X-ray) ④ 50,000 eV 이상의 에너지를 가진 전자선 ⑤ 전파, 라디오파, micro파, 적외선, 가시광선, 자외선 등

22 3) 전리 방법 : 직접전리방사선, 간접전리방사선
3) 전리 방법 : 직접전리방사선, 간접전리방사선 알파선(α선), 베타선(β선), 양자선, 중양자선, 기타 중하전입자선 감마선과 엑스선 (γ-ray 및 X-ray) , 중성자선 4) 발생 : 자연방사선, 인공방사선