答え（４）
（１）は誤り。エックス線は、電磁波です。一方、アルファ線やベータ線は、荷電粒子の流れです。
（２）は誤り。電荷を持たないエックス線は、電場や磁場の影響を受けません。
（３）は誤り。エックス線は、電荷を持たない「間接電離放射線」です。
一般的に放射線は、原子の電離作用を持つ電離放射線のことを指しますが、可視光線などの非電離放射線を含めることもあります。
電荷を持つ電離放射線を直接電離放射線といい、電荷を持たない電離放射線を間接電離放射線といいます。
主な放射線の分類は下記表をご覧ください。

（４）は正しい。
（５）は誤り。エックス線のエネルギーと波長は、「反比例」の関係にあります。例えば、エックス線のエネルギーが大きくなれば、その波長は短くなります。

答え（４）
（１）（２）（３）（５）は正しい。
（４）は誤り。全強度は管電圧の「2乗」に比例して増加します。

答え（２）
（１）は誤り。特性エックス線の波長は、ターゲット元素の原子番号を大きくすると「短く」なります。
（２）は正しい。
（３）は誤り。管電圧が、K系列の特性エックス線を発生させるのに必要な最小値であるK励起電圧を下回るときでも、他の系列の特性エックス線が発生することがあります。
（４）は誤り。オージェ効果とは、電磁波として特性エックス線を放出する代わりに、そのエネルギーをより外側にある軌道電子に与えて、電子を原子の外に放出する現象をいいます。
（５）は誤り。特性エックス線は、軌道電子がエネルギー準位の高い軌道から低い軌道へと転移（遷移）するとき発生します。

答え（１）
（１）は誤り。電子対生成は、入射エックス線のエネルギーが、「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ます。
（２）（３）（４）（５）は正しい。

答え（３）
この問題では、半価層と減弱係数の関係式と減弱の式を用いて、鉄板とアルミニウム板の厚さの組合せを求めます。

まず、それぞれの金属板の半価層を、半価層と減弱係数の関係式μh ＝ log_e2 ≒ 0.69を使って求めましょう。
ここでは、それぞれの半価層を区別するために、鉄板の半価層をhaとし、アルミニウム板の半価層をhbとします。
問題文のただし書きの前半部分にある「ただし、このエックス線に対する鉄の減弱係数を3.0cm^－1、アルミニウムの減弱係数を0.5cm^－1」よりそれぞれの金属板の減弱係数を用いて計算します。

先に、鉄板の半価層haを求めます。
問題文の最後「なお、log_e2＝0.69とする。」の部分より「μh ＝ 0.69」として計算します。

3.0 [cm^-1] × ha [cm] ＝ 0.69
ha [cm] ＝ 0.69 / 3.0 [cm^-1]
ha [cm] ＝ 0.23 [cm]

最終的に求めたい厚さの単位はmmなので、mm単位に直すと次のようになります。

ha [mm] ＝ 0.23 [cm] × 10 ＝ 2.3 [mm]

つまり、鉄板の半価層haは、2.3 mmだとわかります。

次に、アルミニウム板の半価層hbを求めます。
問題文の最後「なお、log_e2＝0.69とする。」の部分より「μh ＝ 0.69」として計算します。

0.5 [cm^-1] × hb [cm] ＝ 0.69
hb [cm] ＝ 0.69 / 0.5 [cm^-1]
hb [cm] ＝ 1.38 [cm]

最終的に求めたい厚さの単位はmmなので、mm単位に直すと次のようになります。

hb [mm] ＝ 1.38 [cm] × 10 ＝ 13.8 [mm]

つまり、アルミニウム板の半価層hbは、13.8 mmだとわかります。

それぞれの金属板の半価層がわかったので、減弱の式 I ＝ I₀ (1/2) ^x/hを使って「鉄板とアルミニウム板を重ね合わせた板に細い線束のエックス線を照射したとき、エックス線管の焦点から1m離れた点における透過後の1cm線量当量率が7.5mSv/h」になる、「鉄板とアルミニウム板の厚さの組合せ」を求めます。
ここでは、それぞれの板の厚さを区別するために、鉄板の厚さをxaとし、アルミニウム板の厚さをxbとします。

ここで、問題文と計算で得た数値を整理しておきます。
① 問題文より、金属板を透過前の1 cm線量当量率は60 mSv/h、透過後は7.5 mSv/hです。
② 鉄板の厚みはxa mm、半価層は2.3 mmです。
③ アルミニウム板の厚みはxb mm、半価層は13.8 mmです。

また、今回のように、複数の板を重ね合わせる場合、減弱割合の積（掛け算）となるので次の式になります。
I＝I₀ (1/2) ^{xa / ha} × (1/2) ^{xb / hb}

では、この式にそれぞれの数値を代入し、計算します。

7.5 [mSv/h] ＝ 60 [mSv/h] × (1/2) ^{xa [mm] / 2.3 [mm]} × (1/2) ^{xb [mm] / 13.8 [mm]}
7.5 [mSv/h] / 60 [mSv/h] ＝ (1/2) ^{xa [mm] / 2.3 [mm]} × (1/2) ^{xb [mm] / 13.8 [mm]}
(1/8) ＝ (1/2) ^{xa [mm] / 2.3 [mm]} × (1/2) ^{xb [mm] / 13.8 [mm]}
(1/2) × (1/2) × (1/2) ＝ (1/2) ^{xa [mm] / 2.3 [mm]} × (1/2) ^{xb [mm] / 13.8 [mm]}
(1/2)³ ＝ (1/2) ^{xa [mm] / 2.3 [mm]} × (1/2) ^{xb [mm] / 13.8 [mm]}
(1/2)³ ＝ (1/2) ^{(xa [mm] / 2.3 [mm]) + (xb [mm] / 13.8 [mm])}

左辺と右辺は、(1/2)の部分が同じなので、左辺の指数3と、右辺の指数は同じ数値になります。
指数の部分を抜き出すと、次のようになります。

3 ＝ (xa [mm] / 2.3 [mm]) + (xb [mm] / 13.8 [mm])

続いて、問題の選択肢から適切な数値を選ぶと、xa＝4.6 mm、xb＝13.8 mmが適切であることがわかります。
確認のため、代入すると次のようになります。

(1/2)³ ＝ (1/2)^{4.6 [mm] / 2.3 [mm]} × (1/2)^{13.8 [mm] / 13.8 [mm]}
(1/2)³ ＝ (1/2)² × (1/2)¹
(1/2)³ ＝ (1/2)^{2 + 1}
(1/2)³ ＝ (1/2)³

したがって、（３）A:4.6mm　B:13.8mmが正解になります。

答え（２）
この問題では、減弱の式を用いて、A、B、C、Dそれぞれの遮へい体のパターンについて、遮へい効果の高いものから順に並べたものを選択します。

今回のように、複数の遮へい体を重ね合わせる場合、減弱割合の積（掛け算）となるので次の式を用います。
▼遮へい体を2枚重ねた場合
I＝I₀ (1/2) ^{xa / ha} × (1/2) ^{xb / hb}
▼遮へい体を3枚重ねた場合
I＝I₀ (1/2) ^{xa / ha} × (1/2) ^{xb / hb} × (1/2) ^{xc / hc}

まず、A（遮へい板Pを2枚重ねた遮へい体）の遮へい体の遮へい効果を求めます。
I＝I₀ (1/2) ^{10 [mm] / 5 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 5 [mm]}
I＝I₀ (1/2) ² × (1/2) ²
I＝I₀ (1/2) ⁴

続いて、B（遮へい板Qを3枚重ねた遮へい体）の遮へい体の遮へい効果を求めます。
I＝I₀ (1/2) ^{10 [mm] / 10 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 10 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 10 [mm]}
I＝I₀ (1/2) ¹ × (1/2) ¹ × (1/2) ¹
I＝I₀ (1/2) ³

続いて、C（遮へい板P1枚と遮へい板R2枚を重ねた遮へい体）の遮へい体の遮へい効果を求めます。
I＝I₀ (1/2) ^{10 [mm] / 5 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 15 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 15 [mm]}
I＝I₀ (1/2) ² × (1/2) ^0.66… × (1/2) ^0.66…
I＝I₀ (1/2) ^3.33…

最後に、D（遮へい板P1枚と遮へい板Q1枚と遮へい板R1枚を重ねた遮へい体）の遮へい体の遮へい効果を求めます。
I＝I₀ (1/2) ^{10 [mm] / 5 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 10 [mm]} × (1/2) ^{10 [mm] / 15 [mm]}
I＝I₀ (1/2) ² × (1/2) ¹ × (1/2) ^0.66…
I＝I₀ (1/2) ^3.66…

(1/2)の右上の指数の値が大きいほど、遮へい効果が高くなります。
したがって、（２）A ＞ D ＞ C ＞ Bが正解です。

答え（２）
この問題では、諸条件を変えたときに、エックス線の散乱がどのようになるかを答えます。
確実に正解するために、ポイントを押さえましょう。
［A］後方散乱線の空気カーマ率は、照射する物体を「鋼板」と「アルミニウム板」で比較すると「アルミニウム板」の方が大きくなります。
［B］後方散乱線の空気カーマ率は、散乱角「120°」と「135°」で比較すると「135°」の方が大きくなります。
［C］前方散乱線の空気カーマ率は、散乱角「30°」と「60°」で比較すると「30°」の方が大きくなります。

答え（１）
（１）は誤り。蛍光エックス線分析装置は、白色エックス線を試料に照射し、生ずる蛍光エックス線の性質を調べ、試料の定性、定量分析を行う装置です。
（２）（３）（４）（５）は正しい。

答え（１）
（１）は誤り。再生係数は、入射エックス線の線量率の影響を受けません。
（２）（３）（４）（５）は正しい。

答え（５）
この問題では、距離の逆2乗則と減弱の式を用いて、遮へい体の厚さを求めます。

まず、問題文で与えられている値から3か月の全照射時間を計算します。
なお、3か月単位にするのは、管理区域が1.3mSv/3か月を超えるおそれのある区域だからです。

照射時間＝露出時間[min/枚]×週の撮影枚数[枚/週]×3か月の週数[週/3か月]
　＝2[min/枚]×300[枚/週]×13[週/3か月]
　＝7,800[min/3か月]

次の計算をしやすくするために、分単位から時間単位に直します。

7,800[min/3か月]÷60[min/h]＝130[h/3か月]

この3か月の全照射時間にP点における写真撮影中の1cm線量当量率「160μSv/h」を掛けて3か月あたりの1cm線量当量率を求めます。

130[h/3か月]×160[μSv/h]＝20,800[μSv/3か月]

次の計算をしやすくするために、μSv/3か月単位からmSv/3か月単位に直します。

20,800[μSv/3か月]÷1,000[μSv/mSv]＝20.8[mSv/3か月]

続いて、距離の逆2乗則を用いて、焦点から8mの距離にあるQ点の3か月当りの1cm線量当量率を計算します。
なお、ここではQ点の3か月当りの1cm線量当量率をAとします。

A[mSv/3か月]/20.8[mSv/3か月]＝4²[m]/8²[m]
A[mSv/3か月]＝16[m]×20.8[mSv/3か月])/64[m]
A[mSv/3か月]＝5.2[mSv/3か月]

続いて、今求めた「Q点の3か月当りの1cm線量当量率5.2mSv/3月」と「管理区域の境界の線量率1.3mSv/3月」、問題文ただし書きの「遮へい体の半価層は15mm」を、減弱の式に代入して、「エックス線管の焦点からP点の方向に8mの距離にあるQ点が管理区域の境界線上にあるようにすることのできる遮へい体の厚さ」を計算します。
なお、ここでは遮へい体の厚さをxとします。

1.3[mSv/3か月]＝5.2[mSv/3か月] × （1/2）^x[mm]/15[mm]
1.3[mSv/3か月]/5.2[mSv/3か月]＝（1/2）^x[mm]/15[mm]
1/4＝（1/2）^x[mm]/15[mm]
1/2×1/2＝（1/2）^x[mm]/15[mm]
（1/2）²＝（1/2）^x[mm]/15[mm]

左辺と右辺の指数の部分を抜き出すと次のようになります。

2＝x[mm]/15[mm]
x[mm]＝30[mm]

したがって、遮へい体の厚さは（５）30mmが正解です。