金属フィルター透過後のＸ線スペクトルの予測

Ｘ線が金属フィルターを透過した場合、そのスペクトル図に変化があると思うのですが、
どの金属でどのような変化が起こるかをシミュレーションすることは可能でしょうか。

No.1 ベストアンサー 回答者： imoriimori 回答日時： 2007/05/31 21:51

シミュレーションなど大げさなことはやる必要はなく、簡単な計算で完璧に可能です。

金属のＸ線減弱係数はエネルギーＥの関数μ（Ｅ）として理論実験双方により求められています。
例えば
http://physics.nist.gov/PhysRefData/FFast/html/f …
http://xdb.lbl.gov/
これらを見てμ（Ｅ）のデータを得ることができます。このデータさえあれば、
金属の厚さをｔとして、入射Ｘ線のスペクトルをIin(E)とすれば出射Ｘ線のスペクトルIout（Ｅ）は
Iout(E)=exp(－μ（Ｅ）×ｔ）×Iin(E)
です。
計算はＰＣでやるのが妥当でしょうが、必要なら関数電卓でも十分。
フィルタの形状とか組成分布が複雑など難しいことを考える場合には計算はそんな単純ではないですが、それでももちろんシミュレーションできます。そしてそういう目的のシミュレーションツールが開発されています。ただ、ＦＯＲＴＲＡＮのプログラミングができる程度の素養は要求されます。

この回答へのお礼

早速のご回答、ありがとうございます。
当方にはやや難しい話なので、２点ほど、お伺いしてよろしいでしょうか。
(1)その計算で出た数値をどのように処理すると、スペクトル図になるのでしょうか。
(2)シミュレーションツールについて、入手方法の情報があればお願いいたします。
申し訳ございませんが、以上に関して補足いただけると有難く存じます。

お礼日時：2007/05/31 23:05

No.2 回答者： imoriimori 回答日時： 2007/06/01 00:12

＃１続きです。

(1)「その計算で出た数値をどのように処理すると、スペクトル図になるのでしょうか。」
→うーむ、、、ですが。Iin(E)のスペクトル図は理解できていると前提します。
あるエネルギーＥ例えばE=50keVでIin=100だとしましょう。
E=50keVでその金属のμが2/cmだとしましょう（この値は引用したサイトとかで調べてください。もちろん出版物でも見つかるはずです）。厚さ１センチ当たりexp(-2)倍に減弱して出て行くと言うことです。
その金属の厚さが1.5センチなら、
Iout(E=50keV)=Iin(50keV)*exp(-μ(E=50keV)×1.5cm)=100*exp(-2*1.5)=100*0.050
つまり50keVのＸ線フォトンは入力の５％に減弱して出て行くことになります。
これを各Ｅについてやっていく。値をプロットすればスペクトル図。
電卓でもできますし、エクセルでもできます。

（２）「シミュレーションツールについて、入手方法の情報があればお願いいたします。」
→上記（１）の話がばかばかしいほど承知のことでありそんなレベルの話を聞きたいのではない、というようなレベルに至っているのでしたら、EGS4とかGEANTとかモンテカルロなどで検索してみてください。（１）に合点がいかないようでしたら、失礼ながらシミュレーションのことは忘れたほうが良いと思います。シミュレーションするにしても、それなりのスキルのある人の指導がいると思います。もしかしたら超アマチュア向けのシミュレータがあるのかもしれませんが、その場合でも、原理理解があいまいなままシミュレーションしても単にコンピュータに踊らされるだけで、得た結果の解釈を正しくできません。

この回答へのお礼

さらなるご回答、ありがとうございます。
まず、(1)については、学生時分にやったことがあるような気がしてきました。とりあえず、
これをやってみたいと思います。
(2)にも挑戦してみたいのですが、指導をお願いできる人が身近にいないような気がします。
度々のご回答に誠に感謝いたしておりまして、もし、よろしければ、またご指導いただき
たいのですが、お願いできますでしょうか。

お礼日時：2007/06/01 00:28