x선과 감마선의 차이점

방사선분야 기본상식중 하나인 X선과 감마선의 차이에 대해서 이야기 해볼까 합니다.

---

X선과 감마선은 전자기파입니다. 즉, 광자입니다. 두 개는 성질이 똑같습니다. 물리적으로 똑같습니다. 차이라고는 에너지 영역의 차이가 있겠네요. 하지만 낮은 에너지 영역의 감마도 있기 때문에 경계에서는 이것으로 구별 짓기는 힘들겠습니다. 그렇다면 왜 두 개를 구분 지을까요? 이 두 선은 출신지가 다르기 때문 입니다. 즉, 발생원인이 다릅니다.

(출처:한국원자력환경공단)

원자는 양성자와 중성자로 이루어진 핵과 그 주위에 에너지가 불연속적인 에너지 준위를 따라 오비탈이 형성되고 그 궤도에서 전자는 원운동을 하게 되어 원자를 구성하게 됩니다.
먼저, X선 발생원인을 한번 알아보죠. X선은 전자의 여기 작용으로 발생합니다. 원자가 외부로부터 에너지를 받게 되면 핵과 안정적으로 결합하고 있던 전자가 힘을 받아 더 높은 에너지 준위로 도약을 하게 됩니다. 한마디로 들뜨게 됩니다. 들뜬 상태로 있으면 불안정하겠죠? (자연계는 모든 물질이 안정된 상태로 갈려는 성향 즉, 엔트로피가 증가하는 방향으로 행동을 합니다.)불안정한 전자는 선택규칙에 따라 전자기파를 내며 안정한 준위로 내려오던가 그에 상응하는 전자(오제전자)를 방출하며 안정성을 찾습니다. 이때 나오는 전자기파를 X선이라고 합니다. (사실, 제동복사와 특성 X선으로 방출되지만 그냥 X선이라 하겠습니다.)
두번째로, 감마선의 발생원인은 핵으로부터 나옵니다. 핵은 양성자와 중성자로 이루어지는데 양성자끼리의 클롱척력을 이겨내기 위해 중성자와의 핵력으로 붙잡고 있는 형태입니다. 그렇다면 이 형태가 불안정하다면 핵이 중성자가 많아서 또는 양성자가 더 많아서 불안정하다면 중성자가 전자를 잡아서 양성자가 되거나 양성자가 전하를 때버리고 중성자가 되려고 합니다. 이때 발생하는 에너지가 감마선으로 방출됩니다.
둘 다 전자기파지만 엑스선은 전자의 여기 작용으로부터 감마선은 핵반응에서 나온다고 보시면 됩니다.

(출처:wikipedia)