방사선을 포함한 방사선 입자는 이 그림과 같고 상대적인 크기의 비교를 보여주고 있습니다. 중성자와 양성자의 질량 1이라고 하면 전자의 상대 질량은 1⁄1,840입니다. 이와 비교하면 그림에 보이는 전자는 양성자나 중성자에 비해 너무나 크게 표시되어 있지만 전자가 얼마나 작은 질량을 가지고 있는지를 상상하기에는 충분합니다.
입자의 상대적 크기
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출처 : Medical Excellence JAPAN
헬륨의 원자핵이 알파 입자이고 헬륨까지는 입자라고 부르며 탄소 보다 원자 번호가 큰 원소의 원자핵은 중이온 입자 또는 중이온이라고 부릅니다. 방사선은 우주를 여행하는 동안 에너지를 방출하거나 파동이나 입자의 형태로 물질을 방출합니다. 전자보다 무거운 입자로 구성된 방사선을 입자 빔이라고 하며, 헬륨보다 무거운 입자로 구성된 방사선을 구체적으로 중이온 빔이라고 합니다.
다양한 입자 가속기는 가속하는 입자의 종류에 따라 분류할 수 있습니다. 예를 들어, 전자 가속기와 양성자 가속기는 각각 전자와 양성자를 빛에 가까운 속도로 가속합니다.
이러한 가속기는 헬륨이나 탄소 같은 비교적 가벼운 원소의 입자를 가속하는 데 주로 사용됩니다. 이와 달리, 중이온 가속기는 헬륨보다 무거운 이온, 예를 들어 제논(Xe)과 같은 원소를 가속하여 새로운 원자핵을 합성하거나 물질의 특성을 연구하는 데 활용됩니다.
중성자는 전하를 띠지 않는 입자이기 때문에 전기장이나 자기장을 이용하는 일반적인 가속기 기술로는 직접 가속할 수 없습니다. 따라서 중성자 빔을 얻기 위해서는 간접적인 방법을 사용합니다. 가장 일반적인 방법은 가속된 고에너지 양성자나 전자를 특정 표적 물질에 충돌시키는 것입니다. 이 충돌 과정에서 발생하는 핵 파쇄(spallation) 반응을 통해 중성자를 대량으로 방출시킵니다.
이 외에도 원자로 내에서 일어나는 핵분열 반응이나 핵융합 반응을 통해 중성자를 얻거나, 특정 핵 반응을 유도하여 중성자를 생성하는 방법도 있습니다. 이렇게 만들어진 중성자 빔은 물질 구조 연구나 의료 분야 등 다양한 용도로 활용됩니다.