112 高普考高考三級 輻射安全 放射物理學 考古題詳解

核心觀念

本題考查狹義相對論（Special Relativity）在放射物理學中的高速帶電粒子運動學與動力學運算。當帶電粒子（如電子）運動速度接近光速時，古典力學的公式不再適用，必須考量相對論效應。

涉及之關鍵物理常數與公式：

1. 真空中光速：$c \approx 3.0 \times 10^8\ \mathrm{m/s}$。
2. 電子靜止能量（Rest Energy）：$E_0 = m_0 c^2 \approx 0.511\ \mathrm{MeV}$。
3. 無因次速度比（$\beta$）： $\beta = \frac{v}{c}$
4. 勞侖茲因子（Lorentz Factor, $\gamma$）： $\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \beta^2}}$
5. 相對論質量（Relativistic Mass, $m$）： $m = \gamma m_0$
6. 總能量（Total Energy, $E$）： $E = m c^2 = \gamma m_0 c^2 = \gamma E_0$
7. 相對論動能（Kinetic Energy, $E_k$）： $E_k = E - E_0 = (\gamma - 1) m_0 c^2 = (\gamma - 1) E_0$

解題方法

(一) 計算電子的質量約為靜止質量的幾倍

1. 先求電子速度與光速的比值 $\beta$： $\beta = \frac{v}{c} = \frac{2.4 \times 10^8\ \mathrm{m/s}}{3.0 \times 10^8\ \mathrm{m/s}} = 0.8$

2. 代入勞侖茲因子公式求 $\gamma$： $\gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - \beta^2}} = \frac{1}{\sqrt{1 - (0.8)^2}} = \frac{1}{\sqrt{1 - 0.64}} = \frac{1}{\sqrt{0.36}} = \frac{1}{0.6} = \frac{5}{3} \approx 1.67$

3. 根據相對論質量關係式 $m = \gamma m_0$： $\frac{m}{m_0} = \gamma = \frac{5}{3} \approx 1.67$ 故此電子的質量約為靜止質量的 $\frac{5}{3}$ 倍（約 $1.67$ 倍）。

(二) 計算電子的總能量為多少 $\mathrm{MeV}$

由質能等價關係式，總能量為靜止能量的 $\gamma$ 倍： $E = \gamma E_0 = \gamma (m_0 c^2)$

已知電子的靜止能量 $E_0 \approx 0.511\ \mathrm{MeV}$：

核心觀念

1. 天然放射性衰變系列（Natural Radioactive Decay Series）：

• 鈾系（Uranium Series，又稱 $4n+2$ 系列）：母核為 $^{238}_{92}\text{U}$，衰變過程中產生的放射性惰性氣體子核為氡-222（$^{222}_{86}\text{Rn}$），最終衰變至穩定的鉛-206（$^{206}_{82}\text{Pb}$）。
• 釷系（Thorium Series，又稱 $4n$ 系列）：母核為 $^{232}_{90}\text{Th}$，衰變過程中產生的放射性惰性氣體子核為氡-220（$^{220}_{86}\text{Rn}$，歷史上俗稱「釷射氣，Thoron」），最終衰變至穩定的鉛-208（$^{208}_{82}\text{Pb}$）。

2. 核反應守恆定律：

• 質量數守恆（Conservation of Mass Number, $A$）：反應前總質量數等於反應後總質量數。
• 電荷數／原子序守恆（Conservation of Atomic Number, $Z$）：反應前總質子數（電荷數）等於反應後總質子數（電荷數）。
• 衰變特徵：
• $\alpha$ 衰變：放出 $^{4}_{2}\text{He}$ 核，質量數減少 4，原子序減少 2。
• $\beta^-$ 衰變：放出電子 $^{0}_{-1}e$（伴隨反微中子），質量數不變，原子序增加 1。

解題方法

(一) 判斷氣體子核與最終產物

• 氣體子核：在天然放射性系列中，唯一的氣態元素為第 18 族（零族）惰性氣體「氡（Radon, $\text{Rn}$，原子序 $Z = 86$）」。
• 鈾-238（$^{238}\text{U}$）系列的氣體子核為 氡-222（$^{222}\text{Rn}$）。
• 釷-232（$^{232}\text{Th}$）系列的氣體子核為 氡-220（$^{220}\text{Rn}$）。
• 最終產物：天然衰變系列的終點皆為第 14 族穩定的「鉛（Lead, $\text{Pb}$，原子序 $Z = 82$）」同位素。
• 鈾-238 屬於 $4n+2$ 系列：$238 = 4 \times 59 + 2$；最終穩定核種為 鉛-206（$^{206}\text{Pb}$）（$206 = 4 \times 51 + 2$）。
• 釷-232 屬於 $4n$ 系列：$232 = 4 \times 58$；最終穩定核種為 鉛-208（$^{208}\text{Pb}$）（$208 = 4 \times 52$）。

(二) 鈾-238 衰變至氣體子核的粒子數推導

設一個 $^{238}_{92}\text{U}$ 衰變至氣體子核 $^{222}_{86}\text{Rn}$ 的過程中，共釋放出 $x$ 個 $\alpha$ 粒子與 $y$ 個 $\beta^-$ 粒子。核衰變方程式表示為： $^{238}_{92}\text{U} \longrightarrow\ ^{222}_{86}\text{Rn} + x\,^{4}_{2}\alpha + y\,^{0}_{-1}\beta^-$

1. 依據質量數守恆（$A$ 守恆）： $238 = 222 + 4x + 0y$ $4x = 238 - 222 = 16 \implies x = 4$ 即釋放出 4 個 $\alpha$ 粒子。

核心觀念

1. 快中子減速機制（Moderation of Fast Neutrons）： 快中子與物質作用的主要減速機制為彈性散射（Elastic Scattering）。根據經典力學碰撞理論，入射中子質量與靶核質量越接近，單次碰撞所能轉移的動能比例就越大。
2. 熱中子與人體組織作用（Thermal Neutron Interactions with Tissue）： 人體軟組織主要由氫（$\mathrm{H}$）、碳（$\mathrm{C}$）、氮（$\mathrm{N}$）、氧（$\mathrm{O}$）構成。熱中子與人體組織的兩大關鍵反應為：

• 輻射捕獲反應：$^{1}\mathrm{H}(n,\gamma){}^{2}\mathrm{H}$
• 帶電粒子產生反應：$^{14}\mathrm{N}(n,p){}^{14}\mathrm{C}$

3. $1/v$ 定律（$1/v$ Law）： 在熱中子與超熱中子能量區間，許多核種的捕獲截面（$\sigma$）與中子的運動速度（$v$）成反比。由於動能 $E = \frac{1}{2}mv^2$（非相對論能量區間），中子速度 $v \propto \sqrt{E}$，因此截面與中子能量的平方根成反比： $\sigma(E) \propto \frac{1}{v} \propto \frac{1}{\sqrt{E}}$

解題方法

(一) 快中子減速材料的選擇與原因

• 材料選擇：應選擇低原子序（低質量數 $A$）、富含氫元素的材料，如輕水（普通水 $\mathrm{H_2O}$）、石蠟（Paraffin）、聚乙烯（Polyethylene）等。
• 物理原因： 中子減速主要依賴彈性散射。設中子質量為 $m$，靶核質量數為 $A$（質量近似為 $A \cdot m$），在正面對心彈性碰撞中，中子轉移給靶核的最大能量比例 $f_{\max}$ 為： $f_{\max} = \frac{4A}{(A+1)^2}$ 當靶核為氫原子核（質子，$A \approx 1$）時： $f_{\max} = \frac{4 \times 1}{(1+1)^2} = 1 = 100\%$ 這表示中子與氫核碰撞時，單次碰撞最多可轉移 $100\%$ 的能量，平均每次碰撞所造成的對數能量遞減率（$\xi$）最大（氫的 $\xi = 1$）。因此，低質量數特別是富含氫的材料，能以最少次數的碰撞最快將快中子能量降至熱中子能量範圍。

(二) 熱中子與人體組織元素作用的兩種最重要反應式

人體軟組織中，熱中子最主要的兩種相互作用分別為與氫核的輻射捕獲反應，以及與氮核的 $(n,p)$ 反應：

1. 與氫核的作用（放出穿透性 $\gamma$ 射線）： ${}^{1}_{0}\mathrm{n} + {}^{1}_{1}\mathrm{H} \to {}^{2}_{1}\mathrm{H} + \gamma \quad (Q = 2.223\ \mathrm{MeV})$ 或記為： ${}^{1}\mathrm{H}(n,\gamma){}^{2}\mathrm{H}$ 此反應釋放出 $2.223\ \mathrm{MeV}$ 的加馬光子，在人體全身沉積廣泛的低 LET 吸收劑量。

2. 與氮核的作用（放出局域沉積之質子）： ${}^{1}_{0}\mathrm{n} + {}^{14}_{7}\mathrm{N} \to {}^{14}_{6}\mathrm{C} + {}^{1}_{1}\mathrm{p} \quad (Q = 0.626\ \mathrm{MeV})$ 或記為： ${}^{14}\mathrm{N}(n,p){}^{14}\mathrm{C}$

核心觀念

本題評量放射物理學中極為經典的連續放射衰變（Radioactive Series Decay）、貝特曼方程式（Bateman Equation）、暫態平衡（Transient Equilibrium），以及核子醫學中最核心的 **$^{99}\mathrm{Mo}\text{-}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}$ 放射性核種產生器（Radionuclide Generator）**的沖提與再生長動力學。

1. 衰變常數與半衰期關係： $\lambda = \frac{\ln 2}{T_{1/2}}$

• 母核 $^{99}\mathrm{Mo}$：半衰期 $T_1 = 66\ \mathrm{h}$，衰變常數 $\lambda_1 = \frac{\ln 2}{66}\ \mathrm{h}^{-1}$。
• 子核 $^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}$：半衰期 $T_2 = 6\ \mathrm{h}$，衰變常數 $\lambda_2 = \frac{\ln 2}{6}\ \mathrm{h}^{-1}$。

2. 貝特曼方程式（Bateman Equation）： 在初始子核活度 $A_2(0) = 0$ 的條件下，經過時間 $t$ 後，子核之活度方程式為： $A_2(t) = \frac{\lambda_2}{\lambda_2 - \lambda_1} A_1(0) \left(e^{-\lambda_1 t} - e^{-\lambda_2 t}\right)$ 若考慮母核衰變至該子核能階的分支比（Branching Ratio）$B$，則乘上分支比因子： $A_2(t) = B \cdot \frac{\lambda_2}{\lambda_2 - \lambda_1} A_1(0) \left(e^{-\lambda_1 t} - e^{-\lambda_2 t}\right)$ 註：題幹衰變鏈箭頭未另行標註分支比符號，在國家考試命題慣例中，主要以題面給定之理想衰變鏈（$B = 100\%$）為標準解，並可補充核醫實務分支比（$B \approx 87\%$）之數值。

3. 暫態平衡（Transient Equilibrium）條件： 母核半衰期大於子核半衰期（$T_1 > T_2$，約相差一個數量級以內）。當生長達到極大值時間 $t_{\max}$ 後，且 $t \gg T_2$ 時，$e^{-\lambda_2 t} \ll e^{-\lambda_1 t}$，系統進入暫態平衡： $A_2(t) \approx \frac{\lambda_2}{\lambda_2 - \lambda_1} A_1(t)$

4. 子核累積最大活度所需時間（$t_{\max}$）： $t_{\max} = \frac{\ln(\lambda_2 / \lambda_1)}{\lambda_2 - \lambda_1} = \frac{\ln(T_1 / T_2)}{\lambda_2 - \lambda_1}$

解題方法

基本常數簡化推導

題目設計的數字具備巧妙的數學關係： $\frac{\lambda_2}{\lambda_2 - \lambda_1} = \frac{\frac{\ln 2}{T_2}}{\frac{\ln 2}{T_2} - \frac{\ln 2}{T_1}} = \frac{\frac{1}{6}}{\frac{1}{6} - \frac{1}{66}} = \frac{\frac{1}{6}}{\frac{10}{66}} = \frac{66}{60} = 1.1$

(一) 在 74 小時後（星期四 10:00）提取 $^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc}$ 之活度

1. 時間分析：

• 星期一上午 8:00 至星期四上午 10:00，經過時間 $t = 3 \times 24 + 2 = 74\ \mathrm{h}$。
• 子核半衰期 $T_2 = 6\ \mathrm{h}$，74 小時相當於經過了超過 12 個子核半衰期（$74 / 6 \approx 12.33$），系統早已建立暫態平衡。

2. 母核活度衰減計算： 經過 74 小時後，母核 $^{99}\mathrm{Mo}$ 活度 $A_1(74)$ 為： $A_1(74) = A_1(0) \cdot e^{-\lambda_1 \times 74} = 100 \cdot e^{-\frac{\ln 2}{66} \times 74} = 100 \cdot 2^{-\frac{74}{66}} = 100 \cdot 2^{-\frac{37}{33}}$ 計算指數項： $2^{-\frac{37}{33}} \approx 2^{-1.1212} \approx 0.4597$ $A_1(74) = 100 \times 0.4597 = 45.97\ \mathrm{GBq}$

3. 子核活度計算：

• 精確解（貝特曼方程式）： $e^{-\lambda_2 \times 74} = 2^{-\frac{74}{6}} = 2^{-\frac{37}{3}} \approx 2^{-12.333} \approx 0.000194 \approx 0$ $A_2(74) = 1.1 \times 100 \times \left(0.459708 - 0.000194\right) = 1.1 \times 45.9514 \approx 50.55\ \mathrm{GBq}$
• 暫態平衡近似解： 因 $e^{-\lambda_2 t} \approx 0$，直接以暫態平衡公式計算： $A_2(74) \approx 1.1 \times A_1(74) = 1.1 \times 45.971 \approx 50.57\ \mathrm{GBq}$

核心觀念

X 光管中的「焦斑（Focal spot）」通常區分為實際焦斑（Actual focal spot）與有效焦斑（Effective / Apparent focal spot）：

1. 實際焦斑：熱電子束自陰極射出後，在陽極靶面上受阻擊撞擊的真實物理區域面積。
2. 有效焦斑：由中心射線（Central ray）或影像接收器方向朝靶面觀察時，實際焦斑在垂直射束方向所呈現的投影尺寸。

兩者之間的幾何關聯依循線聚焦原理（Line-focus principle）： $f_{\text{eff}} = f_{\text{act}} \cdot \sin\theta$ 式中 $f_{\text{eff}}$ 為有效焦斑長度、$f_{\text{act}}$ 為實際焦斑長度，$\theta$ 為陽極靶面傾角（Anode target angle）。因此，決定焦斑大小的因素可整合為「幾何構造設計」、「電氣操作參數」與「射線場觀察幾何」三大面向。

解題方法

本題為 10 分的申論說明題。閱卷評分重點在於是否清楚釐清「實際焦斑」與「有效焦斑」之差異，並能深入分析各物理參數的微觀機制（如空間電荷互斥所致之膨脹效應），而非僅列出名詞。答題時以系統化分項進行因果論述：

1. 陰極組件與幾何結構因素（決定實際焦斑形貌）

• 燈絲尺寸與規格（Filament Size & Geometry）：
• X 光管通常配備雙焦點（大焦點與小焦點）。燈絲的長度與直徑直接決定發射熱電子的初始區域分佈。小燈絲激發較窄的電子束，撞擊靶面形成小焦斑；大燈絲則形成大焦斑。
• 聚焦杯形狀與偏壓（Focusing Cup & Bias Voltage）：
• 陰極聚焦杯以靜電場將發散的熱電子匯聚束集。聚焦杯槽體的深淺、寬度，以及是否外加負偏壓（Bias voltage，如網格控制管 Grid-controlled tube），會改變電子束的收斂程度。負偏壓越強，將電子束壓縮得越細窄，實際焦斑越小。

2. 陽極組件與光學投影幾何（決定有效焦斑尺寸）

• 陽極靶角度（Anode Target Angle, $\theta$）：
• 依據線聚焦原理 $f_{\text{eff}} = f_{\text{act}} \cdot \sin\theta$，在相同的實際焦斑受熱面積下，陽極角度越小（一般診斷 X 光管約為 $7^\circ \sim 17^\circ$），投影至病患與偵測器端的有效焦斑長度越小，影像空間解析度越高。
• 射束照射野內的視角位置（Position along Anode-Cathode Axis）：
• 有效焦斑在照射野內並非常數。沿著陽極－陰極軸方向，靠近陽極側的視角較小，投影出的有效焦斑比中心射線處更小；靠近陰極側的視角較大，投影出的有效焦斑比中心射線處更大。

3. 電氣操作條件與空間電荷效應（動態影響焦斑尺寸）

• 管電流（Tube Current, $\text{mA}$）與焦斑膨脹（Blooming Effect）：

核心觀念

本題評量放射物理學中光子與物質相互作用最核心的現象之一：康普頓散射（Compton Scattering）。解題所需的核心理論與公式如下：

1. 康普頓散射公式（能量形式）： 入射光子與束縛能極小（可視為靜止自由電子）的電子發生彈性碰撞，由相對論性四維動量與能量守恆推導出散射光子能量 $E'$ 為： $E' = \frac{E}{1 + \alpha(1 - \cos\theta)}$ 其中：

• $E$ 為入射光子能量（本題為 $1\ \mathrm{MeV}$）。
• $E'$ 為散射光子能量。
• $\theta$ 為光子散射角（本題為 $60^\circ$）。
• $\alpha = \frac{E}{m_0 c^2}$ 為入射光子能量對電子靜止質能之無因次比值。
• 電子靜止能量 $m_0 c^2 \approx 0.511\ \mathrm{MeV}$。

2. 康普頓偏移（Compton Shift, $\Delta \lambda$）： 物理學與近代物理中，康普頓偏移標準定義為光子散射前後之波長差： $\Delta \lambda = \lambda' - \lambda = \lambda_C (1 - \cos\theta) = \frac{h}{m_0 c}(1 - \cos\theta)$ 其中 $\lambda_C = \frac{h}{m_0 c}$ 稱為電子的康普頓波長（Compton wavelength）。

3. 回跳電子動能（Recoil Electron Kinetic Energy, $T_e$）： 依據碰撞過程中的能量守恆定律，電子所獲得的回跳動能即為入射光子所損失的能量： $T_e = E - E'$

解題方法

基本物理常數計算

依題目所給常數：

• 電子靜止質量 $m_0 = 9.11 \times 10^{-31}\ \mathrm{kg}$
• 普朗克常數 $h = 6.63 \times 10^{-34}\ \mathrm{J\cdot s}$
• 光速 $c = 3.00 \times 10^8\ \mathrm{m/s}$
• 電量換算 $1\ \mathrm{eV} = 1.602 \times 10^{-19}\ \mathrm{J} \implies 1\ \mathrm{MeV} = 1.602 \times 10^{-13}\ \mathrm{J}$

電子靜止能量： $m_0 c^2 = (9.11 \times 10^{-31}\ \mathrm{kg}) \times (3.00 \times 10^8\ \mathrm{m/s})^2 = 8.199 \times 10^{-14}\ \mathrm{J}$ 換算為 $\mathrm{MeV}$： $m_0 c^2 = \frac{8.199 \times 10^{-14}\ \mathrm{J}}{1.602 \times 10^{-13}\ \mathrm{J/MeV}} \approx 0.5118\ \mathrm{MeV} \approx 0.511\ \mathrm{MeV}$

入射光子之無因次能量比值 $\alpha$： $\alpha = \frac{E}{m_0 c^2} = \frac{1\ \mathrm{MeV}}{0.511\ \mathrm{MeV}} \approx 1.957$

(一) 計算散射光子的能量 $E'$

散射角 $\theta = 60^\circ$，其角度因子為： $1 - \cos 60^\circ = 1 - 0.5 = 0.5$

代入散射光子能量公式： $E' = \frac{E}{1 + \alpha(1 - \cos 60^\circ)} = \frac{1\ \mathrm{MeV}}{1 + 1.957 \times 0.5} = \frac{1}{1 + 0.9785} = \frac{1}{1.9785} \approx 0.5054\ \mathrm{MeV}$

散射光子能量約為 $0.505\ \mathrm{MeV}$（或 $505.4\ \mathrm{keV}$）。

(二) 計算康普頓偏移（Compton shift）

題目特意提供 $m_0$ 與 $h$，表明此小題考核波長偏移 $\Delta \lambda$ 之計算：

核心觀念

本題考察放射治療機之射源具有有限長度時，因射源不同位置所形成的幾何半影（geometric penumbra）。

設：

• 射源長度：$s$
• 射源至準直儀下緣距離：$SDD$
• 射源至皮膚表面距離：$SSD$
• 治療深度：$d$

在深度 $d$ 處，射源至該位置的距離為：

$SSD+d$

由相似三角形，深度 $d$ 處的幾何半影寬度為：

$P_d=s\frac{SSD+d-SDD}{SDD}$

其中 $SSD+d-SDD$ 是準直儀下緣至治療深度的距離。

（一）治療深度處的幾何半影

代入題 given 數值：

因此，治療深度 $5\ \mathrm{cm}$ 處的幾何半影寬度為：

$P_d=2.4\ \mathrm{cm}$

（二）使半影減少一半時的 $SDD$

原半影為 $2.4\ \mathrm{cm}$，減少一半後：

$P_d'=1.2\ \mathrm{cm}$

核心觀念

本題測驗放射生物學與放射物理學中極為重要的兩大核心觀念：**氧效應（Oxygen Effect）與輻射品質（直線能量轉移，LET）**之交互作用。

1. 氧增強比（Oxygen Enhancement Ratio, OER）定義： 在達到相同生物效應（如相同的細胞存活分率）之前提下，無氧（乏氧，hypoxic）環境下所需的輻射劑量，與有氧（充分充氧，aerated）環境下所需劑量的比值。 $\text{OER} = \left. \frac{D_{\text{hypoxic}}}{D_{\text{aerated}}} \right|_{\text{相同生物效應}}$

• 因細胞在充分充氧狀態下對輻射較敏感，所需致死劑量較少（$D_{\text{aerated}} < D_{\text{hypoxic}}$），故 $\text{OER} \ge 1$。
• 對低 LET 輻射（如 X 射線、$\gamma$ 射線），低劑量率或高存活率下 OER 約為 $2.5 \sim 3.0$。

2. 作用機制（氧固定假說，Oxygen Fixation Hypothesis）：

• 間接作用主導：低 LET 輻射對生物體的作用以間接作用（水分子游離產生自由基）為主。自由基（如 $\text{R}^\bullet$）若與溶解氧結合，會生成有機過氧化自由基（$\text{RO}_2^\bullet$），使 DNA 損傷「固定（fixation）」而不可逆；若無氧存在，損傷可被細胞內的含硫醇化合物（-SH groups）修復。
• 直接作用主導：高 LET 輻射以密集游離的直接作用為主，造成複雜不可逆的 DNA 雙股斷裂（DSB），即使無氧也無法修復，因此氧氣的存在不再具增強傷害的效應。

解題方法

本題為典型的申論與繪圖題，作答策略採「定義公式 $\rightarrow$ 生物物理機制 $\rightarrow$ 數值分區論述 $\rightarrow$ 座標圖示」四段結構鋪陳：

一、 氧增強比（OER）的詳細定義與數值意義

1. 數學表示式： $\text{OER} = \frac{D_{\text{anoxic/hypoxic}}}{D_{\text{aerated}}}$
2. 數值涵義：代表氧氣對輻射生物傷害的放大倍率。低 LET 輻射的 OER 典型值約為 $2.5 \sim 3.0$（在大劑量單次照射下約 2.5～3.0，在低劑量照射下約 2.0 左右）。

二、 OER 與 LET 的定量關係分區解析

隨輻射 LET 增加，游離軌跡中的離子對密度劇增，損害機制由間接作用轉為直接作用：

1. 低 LET 區（$\text{LET} < 10\text{ keV/}\mu\text{m}$）：

• 代表輻射：X 射線、$\gamma$ 射線、高能電子束。
• 特性：游離稀疏，自由基損傷佔 2/3 以上。OER 處於最大高原區，數值維持在 $2.5 \sim 3.0$。

2. 過渡區（$\text{LET} \approx 10 \sim 100\text{ keV/}\mu\text{m}$）：

• 代表輻射：快中子、低能質子。
• 特性：隨著 LET 上升，游離密集度增加，直接破壞 DNA 的比例上升，對氧的依賴度顯著下降，OER 呈現快速陡降（例如快中子的 OER 約為 $1.6$）。

3. 高 LET 區（$\text{LET} \ge 100 \sim 200\text{ keV/}\mu\text{m}$）：

• 代表輻射：重帶電粒子（如 $\alpha$ 粒子、碳離子峰值區）。
• 特性：致死損傷完全由單一游離軌跡直接造成（直接作用），或是單一軌跡密集游離已自行產生局部氧分子（Track Core 效應），有無外加氧對傷害程度毫無影響，$\text{OER} \rightarrow 1.0$。

繪圖說明

考試作答時，座標軸尺度與代表點標示為取分關鍵：

• 橫軸（X 軸）：直線能量轉移 $\text{LET}$（單位：$\text{keV/}\mu\text{m}$），必須採對數尺度（Log scale），標示 $0.1$、$1$、$10$、$100$、$1000$。
• 縱軸（Y 軸）：氧增強比 $\text{OER}$，採線性尺度（Linear scale），範圍由 $1.0$ 至 $3.5$（注意：底限為 $1.0$，非 $0$）。

 OER
 3.5 |
 |
 3.0 |-----------------\ (低 LET 高原區: X-rays, gamma-rays, OER ≈ 2.5 ~ 3.0)
 | \
 2.5 | \
 | \
 2.0 | \
 | \ (中子 Neutrons, OER ≈ 1.6)
 1.5 | \
 | \________________________ (高 LET 區: alpha 粒子, OER = 1.0)
 1.0 +---------+---------+---------+---------+---------+
 0.1 1 10 100 1000 LET (keV/μm)
 (Logarithmic Scale)