一般的に使用されるガンマ線放出同位体

ガンマ線を放出する放射性核種は、様々な産業、科学、医療技術において貴重な存在です。この記事では、技術的に重要な一般的なガンマ線放出放射性核種とその特性をいくつか挙げます。

核分裂生成物

技術的に重要な人工放射性核種の多くは、原子炉内で核分裂生成物として生成されます。核分裂生成物とは、ウランまたはプルトニウムの原子核が核分裂反応で「分裂」した後に残る、質量がウランまたはプルトニウムの原子核の約半分の原子核です。

セシウム137はそのような放射性核種の一つです。半減期は30年で、ガンマ線を放出することなくベータ崩壊し、準安定状態のバリウム137（^{137メートル}
Ba）。バリウム137mの半減期は2.6分で、この崩壊系列における全てのガンマ線放出の原因となっている。バリウム137の基底状態は安定である。

光子エネルギー（単一ガンマ線のエネルギー）^{137メートル}
Baは約662keVです。これらのガンマ線は、例えば、がん治療などの放射線療法、食品照射、工業用ゲージやセンサーなどに利用できます。¹³⁷
コバルト 60やイリジウム 192などの他の核種の方が、一定の体積に対してより高い放射線出力を発揮するため、 Cs は工業用放射線撮影には広く使用されていません。

ヨウ素131は、核分裂生成物として生成されるもう一つの重要なガンマ線放出放射性核種です。半減期が8日と短いため、この放射性同位体は、産業用X線撮影やセンシングにおける放射性線源としては実用的ではありません。しかし、ヨウ素は甲状腺ホルモンなどの生体分子の成分であるため、ヨウ素131は核医学、そして放射性トレーサーとして医学・生物学研究において非常に重要です。

ランタン140は、一般的な核分裂生成物であるバリウム140の崩壊生成物です。強力なガンマ線放出体であり、マンハッタン計画のRaLa実験で大量に使用されました。

アクティベーション製品

コバルト60やイリジウム192などの一部の放射性核種は、原子炉内で通常の非放射性コバルトやイリジウム金属を中性子照射することで生成され、元の安定核種と比較して余分な中性子を含むこれらの元素の放射性核種を生成します。

放射線撮影での使用に加えて、コバルト60（⁶⁰
Co )とイリジウム192 (¹⁹²
イリジウム（Ir ）は癌の放射線治療に用いられます。コバルト60は、セシウム137よりも高い光子エネルギーを持つ代替品として遠隔治療装置で使用される傾向があり、イリジウム192は、内部放射線治療または密封小線源治療といった異なる治療法で使用される傾向があります。密封小線源治療用のイリジウムワイヤーは、パラジウムコーティングされたイリジウム/パラジウム合金ワイヤーで、中性子放射化によって放射性化されます。このワイヤーを乳がんなどの腫瘍に挿入し、ワイヤーからのガンマ線光子を腫瘍に照射します。治療終了時にワイヤーは抜去されます。

稀少ではあるものの注目すべきガンマ線源としてナトリウム24があります。半減期は15時間と比較的短いですが、非常に高いエネルギー（>2MeV）の光子を放出します。製造現場に近い場所で放射線検査を行えば、厚い鋼材の透視検査に利用できます。⁶⁰
共同および¹⁹²
Ir は、一般的に見られる安定同位体の中性子放射化によって生成されます。

マイナーアクチニド

アメリシウム241は低エネルギーガンマ光子源として利用されており、携帯型蛍光X線装置（XRF）や一般的な家庭用イオン化煙検知器などの用途に使用されています。アメリシウム241は、²³⁹
原子炉内のプルトニウムは、多数の中性子捕獲とそれに続くベータ崩壊によって生成され、プルトニウム239自体は主に中性子捕獲とそれに続くベータ崩壊によって生成される。²³⁸
U （天然ウランの99％、低濃縮ウランまたはMOX燃料では通常約97％）。

天然放射性同位元素

昔、ラジウム226とラドン222は産業用放射線撮影のガンマ線源として利用されていました。例えば、ラドン222源は不発弾V-1飛行爆弾内部の機構を調べるために使用され、初期の潜水艇（バチスフェア）の一部はラジウム226を用いて亀裂の有無を調べることができました。ラジウムとラドンはどちらも放射毒性が強く、天然では希少であるため非常に高価であるため、これらの天然放射性同位体は過去半世紀で使用されなくなり、人工的に作られた放射性同位体に取って代わられました。ラドン療法は、謳われている健康効果に関する信頼できるデータが不足していることもあって、放射性詐欺と真の放射線療法の境界線上に位置づけられています。

有用なガンマ線放出同位体の表

有用なガンマ線放出同位体
アイソトープ	原子質量	人生の半分	放出されたガンマエネルギー（MeV）	注記
Be-7	7	53日	0.48
Na-22	22	2.6年	1.28	この同位体はβ ⁺崩壊も起こし、電子との消滅により反対方向に 0.511 MeV のガンマ線 2 本を生成するため、この同位体は間接的なガンマ線発生源となります。
Na-24	24	15時間	1.37
マンガン-54	54	312日	0.84
Co-57	57	272日	0.122
Co-60	60	5.265年	1.17	Co-60は2つの異なる高エネルギーガンマ線を放出する（総エネルギーは2.5 MeV）^[1]
Co-60	60	5.265年	1.33	工業用X線撮影で使用される
亜鉛65	65	244日	1.115 ^[2]
Ga-66	66	9.4時間	1.04
Tc-99m	99	6時間	0.14	さまざまな核医学画像診断法で使用される
Pd-103	103	17日	0.021	密封小線源治療で使用される
Ag-112	112	3.13時間	0.62
Sn-113	113	115日	0.392
Te-132	132	77時間	0.23
I-125	125	60日	0.035	密封小線源治療で使用される
I-131	131	8日	0.364	密封小線源治療で使用される
Xe-133	133	5.24日	0.08
セシウム134	134	2.06年	0.61
セシウム137	137	30.17年	0.662	密度、液面、湿度などを測定するために放射線治療や産業用途で今でも使用されることがある。
Ba-133	133	10.5年	0.356
Ce-144	144	285日	0.13
Rn-222	222	3.8日	0.51
Ra-226	226	1600年	0.19	初期の放射線治療に使用（1950年代頃のCs-137とCo-60以前）
Am-241	241	432年	0.06	ほとんどの煙探知機に使用されている

半減期が短いと通常は使用が現実的ではなく、半減期が長いと通常は比放射能が極めて低くなるため、100 分から 5,000 年までの半減期のみがリストされていることに注意してください。d = 日、hr = 時間、yr = 年。

参照

外部リンク

http://www.iem-inc.com/information/tools/radiation-energies/gamma-emitters
便利な放射性同位元素検索ツール

参考文献

^ 「コバルト60」。
^ ルースト、E.ファンク、E.スペルノル、A. Vaninbroukx、R. (1972)。「 ^65Znの崩壊」。物理学の時代。250 (5): 395–412。書誌コード:1972ZPhy..250..395D。土井：10.1007/BF01379752。S2CID 124728537。

[1] 「コバルト60」。

[2] ルースト、E.ファンク、E.スペルノル、A. Vaninbroukx、R. (1972)。「 ^65Znの崩壊」。物理学の時代。250 (5): 395–412。書誌コード:1972ZPhy..250..395D。土井：10.1007/BF01379752。S2CID 124728537。