質量減衰係数

物質の質量減衰係数、または質量狭ビーム減衰係数は、物質の密度で正規化された減衰係数、つまり単位質量あたりの減衰（単位距離あたりではなく）です。したがって、これは、光、音、粒子、またはその他のエネルギーまたは物質のビームが物質の質量をどれだけ容易に透過できるかを特徴付けます。^[1]可視光に加えて、質量減衰係数は、他の電磁放射線（ X線など）、音、または減衰可能なその他のビームに対して定義できます。質量減衰係数のSI単位は、平方メートル毎キログラム（ m 2 ^/ kg）です。その他の一般的な単位には、cm ² /g（X線質量減衰係数の最も一般的な単位）やL⋅g ⁻¹ ⋅cm ⁻¹（溶液化学で使用されることがある）などがあります。質量消散係数は、この量の古い用語です。^[1]

質量減衰係数は、有効面積が粒子あたりではなく単位質量あたりで定義される 吸収断面積の変形と考えることができます。

質量減衰係数は次のように定義される。

${\displaystyle {\frac {\mu }{\rho _{m}}},}$

どこ

• μは減衰係数（線減衰係数）である。
• ρ _{m は}質量密度です。

質量減衰係数を用いる場合、ランベルト・ビールの法則は次のように表される。

${\displaystyle I=I_{0}\,e^{-(\mu /\rho _{m})\lambda }}$

どこ

${\displaystyle \lambda =\rho _{m}\ell }$は面積密度（質量厚とも呼ばれる）であり、減衰が発生する長さです。${\displaystyle \ell}$

細い（平行な）ビームが体積を通過すると、ビームは吸収と散乱という2 つのプロセスによって強度を失います。

質量吸収係数および質量散乱係数は次のように定義される。

${\displaystyle {\frac {\mu _{\mathrm {a} }}{\rho _{m}}},\quad {\frac {\mu _{\mathrm {s} }}{\rho _{ m}}},}$

どこ

• μ _{a は}吸収係数である。
• μ _{s は}散乱係数です。

化学では、質量減衰係数は溶液に溶解した化学種に対してよく使用されます。その場合、質量減衰係数は同じ式で定義されますが、「密度」はその1つの化学種のみの密度であり、「減衰」はその1つの化学種のみによる減衰です。実際の減衰係数は次のように計算されます 。

${\displaystyle \mu =(\mu /\rho )_{1}\rho _{1}+(\mu /\rho )_{2}\rho _{2}+\ldots ,}$

ここで、合計の各項は、溶液の異なる成分の質量減衰係数と密度です (溶媒も含める必要があります)。これは、種の質量減衰係数がその濃度にほぼ依存しない (特定の仮定が満たされている限り) ため、便利な概念です。

密接に関連する概念はモル吸光係数である。これらは定量的に次のように関連している。

(質量減衰係数) × (モル質量) = (モル吸光係数)。

光子 質量減衰係数の表は、放射線物理学、放射線撮影（医療およびセキュリティ目的）、線量測定、回折、干渉測定、結晶学、およびその他の物理学の分野で不可欠です。光子は、X 線、ガンマ線、制動放射線の形をとります。

光子断面積の適切な値に基づく質量減衰係数の値は、次のようないくつかの異なるメカニズムによって引き起こされる 入射放射線の吸収と散乱に依存します。

• レイリー散乱（コヒーレント散乱）
• コンプトン散乱（非干渉性散乱）
• 光電吸収;
• 対生成、原子核と原子電子の場における電子陽電子生成。

実際の値は徹底的に調査されており、米国国立標準技術研究所(NIST)が運営する 3 つのデータベースを通じて一般に公開されています。

1. XAAMDIデータベース; ^[2]
2. XCOMデータベース; ^[3]
3. FFASTデータベース。^[4]

複数の既知の化学物質が単一の溶液に溶解している場合、それぞれの濃度は光吸収分析を使用して計算できます。まず、理想的には広い波長範囲にわたって、個々の溶質または溶媒の質量減衰係数を測定または調べる必要があります。次に、実際の溶液の減衰係数を測定する必要があります。最後に、次の式を使用して、

${\displaystyle \mu =(\mu /\rho )_{1}\rho _{1}+(\mu /\rho )_{2}\rho _{2}+\ldots ,}$

μおよび各μ / ρ _{i は}波長の関数であるため、調整可能なパラメータとしてρ ₁、ρ ₂ 、… を使用してスペクトルをフィッティングできます。 N個の溶質または溶媒がある場合、この手順では、解ける連立方程式を作成するために少なくともN 個の測定波長が必要ですが、使用する波長が多いほど信頼性の高いデータが得られます。

• 吸収係数
• 吸収断面積
• 減衰長
• 減衰
• ビール・ランバートの法則
• 貨物のスキャン
• コンプトンエッジ
• コンプトン散乱
• 断面
• 高エネルギーX線
• 平均自由行程
• モル減衰係数
• 伝播定数
• 放射長
• 散乱理論
• 透過率