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締切り済みの質問

放射線の種類と撮像素子(CCD、CMOS)の関係

放射線にはα線、Β線、γ線、中性子線などありますが、
それぞれカメラの撮像素子(CCD、CMOS)に対してどのような
影響があるのでしょうか。
α線やβ線はちょっとしたことで遮蔽できますが、γ線、中性子線は
そうはいかないと思います。なので、特にγ線、中性子線と撮像素子への
影響の関係が知りたいです。
詳しい方、どうか教えてください。

投稿日時 - 2015-01-05 03:46:31

QNo.8880579

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回答(2)

ANo.2

 そもそも、CCDもCMOSも、半導体の「光電効果」により、光を電気に変換して撮像素子として働きます。

 ご存知のとおり、放射線の中では「ガンマ線」が光と同じ電磁波であり、従ってCCDもCMOSも原理としてガンマ線に対して反応します。(同様な原理を利用して、「半導体型放射線検出器」というものもあるくらいです)
 このガンマ線は、映像としては「ちらちら」というノイズとして影響します。その画像を撮影した瞬間に、ガンマ線を検知した画素に「光」があるかのようなノイズが乗るわけです。福島の原発内部で撮影した映像などに、「ちらちら」と点滅したように乗っているノイズがガンマ線によるものです。

 また、アルファ線、ベータ線は「荷電粒子」なので、CCDやCMOSの中を通過すれば「電離」作用によって「光電効果」と同じように電気信号が発生しますが、質問者さんのおっしゃるようにCCDやCMOSに達する前に空気やカメラの胴体などによって十分に減衰させることが可能ですので、実質的な影響は小さくできます。
 アルファ線、ベータ線がCCDやCMOSに当たった場合の影響の仕方は、ガンマ線の場合と基本的に同じです。

 中性子線は、普通の空間には存在しません。存在するのは、原子炉などの「核分裂」は発生しているところなどに限られます。
 中性子の存在しているところにCCDやCMOSの撮像管を置けば、CCDやCMOSを構成するシリコンの原子核や軌道電子を跳ね飛ばして電離し、やはり「光電効果」と同じように電気信号が発生します。また撮像管だけでなく、周辺の構造物(カメラの胴体やレンズなど)と中性子が反応して電子や電磁波を出しますので、そういったものもCCDやCMOSで検出されることになるでしょう。影響の仕方は、ガンマ線の場合と基本的に同じです。
 なお、中性子が一番反応しやすい元素は、中性子と同じ質量の原子核を持つ「水素」です。中性子の遮へいには、水素を多く含む「水」が使われます。その意味で、CCDやCMOSよりも「人体」と反応しやすいので(人体の70%は水)、無人カメラならともかく、カメラマンはそんな場所に近寄らない方がよいと思います。

投稿日時 - 2015-01-05 20:30:39

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ANo.1

照射量やエネルギーにも寄るかと思います。
ガンマ線だと、低線量だと画像へのノイズ、線量が増えると素子へのダメージ(結晶欠陥の発生)につながり、
中性子だと、シリコンに吸収されて元素変換(リンかな)して、やはり素子へのダメージに繋がるかと思います。

投稿日時 - 2015-01-05 09:47:35

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