혈액종양 22 형성평가 2차

해설

광전효과는 입사 광자가 원자의 결합 전자(예: K껍질 전자)에 에너지를 완전히 전달하여 전자가 방출되고 광자가 흡수되는 현상이다. 이 과정은 광자 에너지가 해당 결합에너지보다 클 때 일어나며, 발생 확률은 원자번호 Z에 강하게 의존하고 광자 에너드에 대해서는 급격히 감소한다(대략 단면적 ∝ Z^3/E^3). 따라서 저에너지 X선과 고Z 물질에서 지배적이어서 진단 영상에서 조직 대비 형성(특히 요오드 조영제 등)에 주로 활용된다. 따라서 바른 설명은 '진단영상에 주로 활용'이고, 정답은 4번이다.

오답 선지

① 1.022 MeV 이상에서만 발생: 1.022 MeV 이상의 조건은 광전효과가 아니라 쌍생성(pair production)의 최소 에너지 조건이다. 광전효과는 광자 에너지가 전자 결합에너지(수 keV 수준에서 수십 keV)보다 크면 발생하며, 진단용 X선 에너지 범위에서도 흔히 일어난다.

② 발생확률이 원자번호와 거의 무관: 광전효과의 발생확률은 원자번호 Z에 강하게 의존한다. 대략 단면적이 Z^3에 비례하므로 고Z 물질에서 광전흡수가 훨씬 증가한다. (콤프턴 산란은 전자 밀도에 비례하여 Z에 상대적으로 덜 민감하다.)

③ 에너지 증가에 비례하여 증가: 광전효과의 확률은 에너지 증가에 따라 감소한다(대략 E^-3). 따라서 에너지 증가에 비례하여 증가한다는 기술은 틀렸다. 에너지가 높아지면 콤프턴 산란이나 쌍생성이 상대적으로 우세해진다.

⑤ PET 영상 촬영의 원리와 관련이 있음: PET의 기본 원리는 방출된 양전자가 전자와 소멸하여 두 개의 511 keV 감마선을 반대 방향으로 방출하는 것이고, 이를 동시 검출하여 위치를 재구성하는 것이다. 광전효과는 PET의 원리 자체와는 직접적인 관련이 없다(다만 검출기 내부에서 광자의 상호작용으로 광전흡수나 콤프턴 산란이 일어날 수는 있다).