エックス線作業主任者 ⑦ 管理1(装置・発生・相互作用)

エックス線装置の構造と発生の仕組み、管電圧や管電流を変えたときにスペクトルがどう変わるか、そして放射線と物質の相互作用を扱います。連続エックス線と特性エックス線の違い、管電圧を上げると最短波長が短くなるという関係は頻出です。相互作用では光電効果・コンプトン散乱・電子対生成が、それぞれどのエネルギー域や原子番号で優勢になるかを整理しておくと、遮蔽の計算問題にもそのまま活きてきます。

この分野の問題39問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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232検査物体を透過するX線の強度の違いを利用して内部構造を調べる手法はどれか。

  1. Aラジオグラフィ
  2. B回折解析
  3. C分光分析
  4. D散乱測定
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正解:Aラジオグラフィ

X線が物体を透過する特性を利用し、内部構造を調べる手法をラジオグラフィという。

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233X線の回折を利用して物質の構造を解析する装置で、物質の残留応力を測定するものはどれか。

  1. AX線透過試験装置
  2. B蛍光X線分析装置
  3. CX線応力測定装置
  4. DX線マイクロアナライザー
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正解:CX線応力測定装置

X線の回折を利用して、物質内の残留応力の大きさを判定する装置はX線応力測定装置である。

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234X線が物質に当たった際、レイリー散乱やコンプトン効果などで方向が変わる現象を何というか。

  1. A散乱
  2. B透過
  3. C回折
  4. D分光
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正解:A散乱

X線が物質に照射され、物質の原子と衝突して方向が変わる現象を散乱という。

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235X線を照射したときに発生する後方散乱線の強度が、被検査物体の厚さに応じて変化することを利用した厚さ計はどれか。

  1. A透過型X線厚さ計
  2. BX線CT装置
  3. CX線透過試験装置
  4. D散乱型X線厚さ計
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正解:D散乱型X線厚さ計

散乱型X線厚さ計は、後方散乱線の強度が被検査物体の厚さに応じて変化することを利用して厚さを測定する。

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236蛍光X線分析装置の原理である「分光」とは何を分析することか。

  1. A特性X線のエネルギー
  2. B透過線の強度
  3. C散乱線の方向
  4. D回折X線の強度
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正解:A特性X線のエネルギー

蛍光X線分析装置は、試料から発生する特性X線のエネルギーを分析して元素分析を行う。

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237工業用の分離形X線装置の構成要素として、一体形にはない特徴的な機器はどれか。

  1. A電源ケーブル
  2. B高電圧ケーブル
  3. CX線制御器
  4. DX線管
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正解:B高電圧ケーブル

分離形X線装置は、高電圧発生器とX線管が分離しており、両者を高電圧ケーブルで接続する。

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238X線管の陽極ターゲットに最も多く用いられるタングステンの特性として、誤っているものはどれか。

  1. A熱伝導率が低い
  2. B原子番号が大きい
  3. C融点が高い
  4. D高エネルギー電子に耐えられる
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正解:A熱伝導率が低い

タングステンは、金属の中で最も高い融点(約3400℃)を持ち、熱に強いためターゲットに用いられる。

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239X線管の管電流とは何を指すか。

  1. A光子の流れ
  2. B陰極に加える電圧
  3. C陽極に加える電圧
  4. D熱電子の流れ
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正解:D熱電子の流れ

管電流とは、X線管の中を流れる熱電子の流れのことである。

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240X線管の焦点について、正しい記述はどれか。

  1. A実効焦点は実焦点よりも大きい
  2. B実焦点は利用方向から見た焦点の大きさである
  3. C実効焦点は管電流を変えても変化しない
  4. Dターゲットに対して斜めの領域が実焦点である
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正解:Dターゲットに対して斜めの領域が実焦点である

熱電子が衝突するターゲットの領域が実焦点であり、X線束の利用方向から見た大きさが実効焦点である。

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241X線管の発生効率(変換効率)についての記述として、正しいものはどれか。

  1. A発生効率は10〜30%程度である
  2. B発生効率は管電圧に反比例する
  3. C発生効率はターゲット元素の原子番号に比例する
  4. D大部分は特性X線として放射される
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正解:C発生効率はターゲット元素の原子番号に比例する

X線の発生効率は、ターゲット元素の原子番号と管電圧の積に比例し、大部分は熱として放出される。

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242原子核の周りの電子殻において、K殻から順にエネルギーが低い順に並んでいるのはどれか。

  1. AK、L、M
  2. BM、L、K
  3. CK、M、L
  4. DL、K、M
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正解:AK、L、M

電子殻は原子核に近い順にK殻、L殻、M殻と名付けられており、内側ほどエネルギーが低い。

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243X線の最短波長とX線管の管電圧の関係について正しいのはどれか。

  1. A管電圧を上げると最短波長は長くなる
  2. B最短波長は管電圧に比例する
  3. C最短波長は管電圧に反比例する
  4. D最短波長は管電圧とは無関係である
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正解:C最短波長は管電圧に反比例する

X線の最短波長は、管電圧(kV)に反比例して短くなる(デュエン・ハントの法則)。

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244制動放射によって発生するX線はどれか。

  1. A特性X線
  2. B連続X線
  3. Cオージェ電子
  4. D蛍光X線
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正解:B連続X線

高速の電子が原子核の近傍で減速され、その運動エネルギーの一部を電磁波として放出するものを制動放射(連続X線)という。

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245特性X線の発生原理として正しい記述はどれか。

  1. A外殻電子が内殻に転移する際に発生する
  2. B熱電子が原子核と衝突して発生する
  3. C原子核が励起されて発生する
  4. D電子が原子核の外に飛び出す際に発生する
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正解:A外殻電子が内殻に転移する際に発生する

特性X線は、エネルギー準位の高い外殻の軌道電子がエネルギー準位の低い内殻に転移する際に発生する。

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246管電圧を高くしたときに、連続X線のスペクトルはどう変化するか。

  1. A最短波長は長くなる
  2. B全強度は管電圧の2乗に比例して増加する
  3. C最大エネルギーは低くなる
  4. D最高強度を示す波長は長くなる
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正解:B全強度は管電圧の2乗に比例して増加する

管電圧を高くすると、X線の全強度は管電圧の2乗に比例して増加し、線質が硬くなる。

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247管電流を増加させたときに連続X線で変化するものはどれか。

  1. A最短波長
  2. B最大エネルギー
  3. C最高強度を示す波長
  4. D全強度
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正解:D全強度

管電流を増加させると、全強度は管電流に比例して増加するが、波長分布や最大エネルギーは変わらない。

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248光電効果について正しい記述はどれか。

  1. A光電子が原子の外に飛び出す
  2. B散乱された光子の波長が長くなる
  3. C入射X線のエネルギーは変化しない
  4. D弾性的な衝突である
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正解:A光電子が原子の外に飛び出す

光電効果は、X線光子が軌道電子に衝突してエネルギーを全て与え、軌道電子が光電子として飛び出す現象である。

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249コンプトン効果について正しい記述はどれか。

  1. A入射X線が全て吸収される
  2. B散乱X線の波長が入射X線より長くなる
  3. C原子核近傍で電子・陽電子対が生成される
  4. D原子核と弾性的に衝突する現象である
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正解:B散乱X線の波長が入射X線より長くなる

コンプトン効果は、入射X線の一部が電子に吸収され、波長の長い散乱X線が放出される現象である。

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250電子対生成が起こるために必要な最小の入射X線エネルギーはどれか。

  1. A1.02 MeV
  2. B0.51 MeV
  3. C2.04 MeV
  4. D3.40 MeV
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正解:A1.02 MeV

電子対生成は、入射X線のエネルギーが電子2個の静止質量に相当する1.02MeV以上であるときに生じる。

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251光電効果の発生確率が急激に低下するのは、どのような場合か。

  1. A物質の原子番号が増大したとき
  2. B物質の密度が増大したとき
  3. C入射X線のエネルギーが増大したとき
  4. DX線管の管電流が増大したとき
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正解:C入射X線のエネルギーが増大したとき

光電効果の発生確率は、入射X線のエネルギーが増大すると急激に低下する。

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252X線装置において、散乱線が測定器に入り込むことで生じる影響はどれか。

  1. A減弱係数が大きくなる
  2. BX線強度が弱くなる
  3. C減弱係数が小さくなる
  4. D再生係数が小さくなる
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正解:C減弱係数が小さくなる

太いX線束では散乱線が加わるため、減弱曲線の勾配が緩やかになり、見かけ上の減弱係数が小さくなる。

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253放射線装置室の設置が原則不要となるケースはどれか。

  1. A工場内で固定して使用する場合
  2. B現場に持ち運んで使用する場合
  3. C管理区域内に設置する場合
  4. D高電圧装置を用いる場合
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正解:B現場に持ち運んで使用する場合

X線装置を現場に持ち運んで使用する場合などは、放射線装置室に設置する必要はない。

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254放射線作業従事者が管理区域内で受ける被ばく線量の測定について正しいのはどれか。

  1. A放射線測定器の装着は任意である
  2. B測定は1年に1回でよい
  3. C放射線測定器の装着は必須である
  4. D測定結果を記録する必要はない
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正解:C放射線測定器の装着は必須である

管理区域内では、必ず放射線測定器を装着し、被ばく量を測定しなければならない。

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255X線の遮へい体としてコンクリートを用いる際の記述として、正しいものはどれか。

  1. A鉛よりも遮へい効果が非常に大きい
  2. B鉛と同程度の厚さで同等の効果がある
  3. C施工が容易で安価であるため広く用いられる
  4. D厚さを非常に薄くできる
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正解:C施工が容易で安価であるため広く用いられる

コンクリートは鉛に比べて遮へい効果は低いが、施工が容易で安価であるため広く利用されている。

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256X線装置の照射筒(円錐状の遮へい体)の主な目的はどれか。

  1. AX線束のエネルギーを増大させる
  2. BX線束の波長を変化させる
  3. CX線を拡散させて均一にする
  4. DX線束の広がりを制限し漏えいを抑える
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正解:DX線束の広がりを制限し漏えいを抑える

照射筒はラッパ状の遮へい体で、X線束および散乱線が外部へ漏えいしないようにする目的がある。

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257ろ過板を用いる目的として、適切なものはどれか。

  1. A硬X線を取り除く
  2. B透過試験に役立たない軟X線を取り除く
  3. CX線束の広がりを調整する
  4. DX線のエネルギーを増大させる
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正解:B透過試験に役立たない軟X線を取り除く

ろ過板は照射口に取り付け、透過試験に役立たない軟X線(長波長)を取り除くために用いられる。

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258管理区域の測定点として、正しい記述はどれか。

  1. A作業者の立ち入りがない場所を選ぶ
  2. B境界線から離れた場所を選ぶ
  3. C線量当量率が最大になると予測される箇所を含む
  4. D測定点には標識は不要である
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正解:C線量当量率が最大になると予測される箇所を含む

作業者が立ち入る区域で線量当量率が最大になると予測される箇所や、境界近辺などを含める。

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259放射線測定器の性能要件として誤っているものはどれか。

  1. A方向依存性が少ないこと
  2. B測定結果は常にバックグラウンド値を含めること
  3. C1cm線量当量等が測定できること
  4. D測定中に指針のシフトが少ないこと
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正解:B測定結果は常にバックグラウンド値を含めること

測定結果はバックグラウンド値を差し引いた値とすることとされている。

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260管理区域の測定を実施できる者はどれか。

  1. A放射線について専門知識がない作業者
  2. B測定器の取扱説明書を読んだだけの者
  3. C1cm線量当量等の測定について熟知している者
  4. D放射線装置室の管理者のみ
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正解:C1cm線量当量等の測定について熟知している者

測定は1cm線量当量等の測定について熟知している者が行い、専門知識を有する者が確認および評価する。

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261X線撮影に使用する管電圧は、変圧器によりどの程度まで昇圧されるか。

  1. A10〜20V
  2. B10〜数100kV
  3. C100〜200V
  4. D10〜数100MV
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正解:B10〜数100kV

管電圧用の昇圧変圧器により、10〜数100kVにされている。

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262X線の「電離作用」とはどのような現象か。

  1. A電子が外殻に移動する現象
  2. B電子を原子の外に放出する現象
  3. C原子が光を放出する現象
  4. D原子核が分裂する現象
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正解:B電子を原子の外に放出する現象

電離とは、電磁波が電子にぶつかり、電子を原子の外に放出する現象である。

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263X線の「励起」とはどのような現象か。

  1. A電子を原子から放出する現象
  2. B原子核の質量が増加する現象
  3. CX線が散乱する現象
  4. D電子がエネルギーの高い外殻軌道へ移動する現象
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正解:D電子がエネルギーの高い外殻軌道へ移動する現象

励起とは、内殻の電子がエネルギーを得て、より外側の軌道へ移動する現象である。

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264直接電離放射線に分類されるものはどれか。

  1. Aベータ線
  2. BX線
  3. Cガンマ線
  4. D中性子線
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正解:Aベータ線

直接電離放射線は電荷を持つ荷電粒子(アルファ線、ベータ線など)である。

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265X線光子と原子の軌道電子が衝突し、光子が消滅する現象はどれか。

  1. A光電効果
  2. Bレイリー散乱
  3. Cコンプトン効果
  4. D電子対生成
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正解:A光電効果

光電効果は、X線光子が軌道電子に衝突し、電子が放出され光子が消滅する現象である。

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266管電圧を上げると、連続X線の「線質」はどうなるか。

  1. A軟くなる
  2. B変わらない
  3. C強度が低下する
  4. D硬くなる
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正解:D硬くなる

管電圧を上げると、エネルギーの大きい硬X線の割合が増加し、線質が硬くなるという。

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267X線CT装置の主な原理はどれか。

  1. A後方散乱線の強度の差を利用する
  2. B回折による格子間隔の変化を利用する
  3. C透過データを測定し断面画像を再構成する
  4. D蛍光X線の波長を分析する
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正解:C透過データを測定し断面画像を再構成する

X線CT装置は、物体に全方向から照射して得た透過データを基に断面画像を再構成する装置である。

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268X線回折装置が利用する原理はどれか。

  1. AX線の透過強度差
  2. BX線の吸収による分光
  3. CX線の後方散乱
  4. DX線の物質による回折
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正解:DX線の物質による回折

X線回折装置は、結晶質の物質によるX線の回折を利用して結晶構造を解析する装置である。

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269X線発生時の大部分(約97〜99%)を占める現象はどれか。

  1. AX線として放出
  2. B熱として放射
  3. C光として放出
  4. D電子の運動エネルギーとして蓄積
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正解:B熱として放射

ターゲットに衝突した電子の運動エネルギーの大部分は熱に変換される。

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270電子対生成の発生確率に関する記述として正しいのはどれか。

  1. A原子番号に比例する
  2. Bエネルギーに比例する
  3. C入射X線の強度の2乗に比例する
  4. D原子番号の2乗に比例する
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正解:D原子番号の2乗に比例する

電子対生成の発生確率は、物質の原子番号の2乗に比例する。

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