Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

щества называется обычно замедлением, тогда как уменьшение энергии нейтронов от ~ 1 эв до тепловых энергий — термализацией. Тепловые нейтроны диффундируют в веществе до тех пор, пока не произойдет процесс захвата ядрами.

Как уже отмечалось, вероятность протекания того или иного процесса характеризуется сечением. В случае нейтронов в зави­ симости от вида процесса применяются следующие обозначения

ния нейтрона с энергией, меньшей, чем у исходного (т. е. для неупругого рассеяния); = paY — для радиационного захвата и S / = p3f — для деления ядра. Сумма поперечных сечений, пред­ ставляющая собой вероятность столкновения нейтрона с ядром и называемая полным сечением, обозначается символом Е (. Полное сечение характеризует эффективность экспоненциального ослаб­ ления нейтронного потока веществом. Величина о, = Е,/р на­ зывается эффективным поперечным сечением.

Основываясь на определении сечения взаимодействия, можно написать следующее уравнение для ослабления потока нейтронов:

где Ф0 — начальный поток нейтронов; Ф — поток нейтронов пос­ ле прохождения слоя вещества I (в см)‘ N — число ядер сорта i в 1 см5 и сц — эффективное сечение взаимодействия нейтронов с

Значения В для воды и полиэтилена приведены в табл. 15 [23].

49

5. Лппейная передача энергии. «Шпоры»

Ионизирующие излучения часто характеризуют величиной ли­ нейной передачи энергии (англ. — linear energy transfer); при этом обычно используют сокращение ЛПЭ (англ. — LET). Согласно [21], ЛПЭ заряженных частиц в среде есть частное от деления dEjino на dl, где dEjino — средняя энергия, локально передан­ ная среде заряженной частицей данной энергии при прохождении ею расстояния dl, т. е.

^^лпэ

Термин «локально переданная» может относиться или к макси­ мальному расстоянию от трека, или к максимальному значению

Рис. 27. Зависимость ЛПЭ для воды от начальной энергии электронов (7,2) п фотонов (3)

1 — величины начальной ЛПЭ; 2— пслпчины средней ЛПЭ для полного

никших из фотонов указанной энер­ гии в комптоновском процессе и процессе образования пар

дискретной потери энергии частицей, вне которого потери уже пе рассматриваются как локальные. При этом соответствующие пре­ делы должны быть указаны. В качестве единиц измерения ЛПЭ обычно используют кэв/мк или эв/А-

Линейная передача эпергип отличается от тормозной способ­ ности. Первое понятие относится к энергии, переданной ограни­ ченному объему; второе — к потере энергии независимо от того, где эта энергия поглощена. ЛПЭ характеризует потерю энергии ионизирующей частицей дискретными порциями, в результате чего в объеме материала создаются микрообласти с высокой ло­ кальной мощностью дозы. Эти микрообласти называются «шпо­ рами» (англ. — spurs). В них создаются первичные продукты радиолиза: свободные радикалы, ионы, возбужденные молеку­ лы, имеющие высокую локальную концентрацию. Для у-излу- чения и быстрых электронов «шпоры» расположены далеко друг от друга. В случае тяжелых заряженных частиц расстояние между ними весьма небольшое, и они сразу же после своего образования сливаются в сплошную цилиндрическую колонку.

Обычно считается, что тормозная способность и ЛПЭ разли­

50

* Теоретическое минимальное значение 0,018 эв/А.

Для тяжелых частиц различие в величинах dE/dx и ЛПЭ незна­ чительно; однако для электронов оно существенно.

В радиационной химии часто отождествляют тормозную спо­ собность и ЛПЭ. Хотя такое отождествление и не вполне оправдан­ но, тем не менее оно позволяет в известной степени характеризо­ вать влияние вида излучения и его энергии на радиационно-хими­ ческие выходы для той или иной системы. В табл. 16 приведены зна­ чения начальных тормозных способностей воды для различных видов излучения [31, 32]. На рис. 27 показана зависимость вели­ чии ЛПЭ для воды от начальной энергии электронов и фотонов (точнее: электронов, генерированных ими в процессах комптоновского рассеяния и образования пар) [33].

6. Радиационно-химический выход

Главной количественной характеристикой любой реакции, протекающей под действием ионизирующего излучения *, яв­ ляется радиационно-химический выход. Он равен числу молекул, ионов, свободных радикалов, атомов и т. п., возникающих (или разлагающихся) в системе при поглощении ею 100 эв энергии

* Любые химические процессы, происходящие в веществе или системе под действием ионизирующего излучения, называют радполизом.

51

ионизирующего излучения. Он обозначается буквой G. Для обоз­ начения выхода образования какого-либо вещества после буквы G в круглых скобках пишут формулу этого вещества [например, G (Се3+) есть число образовавшихся ионов Се3+ на 100 эв]. Для на­ писания выхода разложения перед формулой соответствующего вещества ставится знак минус [например, G ( — СН3ОН) обозна­ чает число молекул СН3ОН, разлагающихся при поглощении

100 эв\.

Для определения G необходимо знать дозу и концентрацию образовавшегося или разложившегося в результате облучения вещества. Тогда G можно рассчитать с помощью формулы

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.А. Чарлзби. Ядерные излучения и полимеры. М., ИЛ, 1962.

2.Сборник рекомендуемых терминов, ч. I. М., Изд-во АН СССР, 1963.

5.A. Euppermann. J. Chem. Educ., 36, 279 (1959.

6.A. Euppermann. Nucleonics, 19, No. 10, 38 (1961).

7.Экспериментальная ядерная физика (под ред. Э. Сегрэ). М., ИЛ, 1955, т. 1, ч. 2.

8.Радиационная дозиметрия (под ред. Дж. Хайна и Г. Браунелла). М., ИЛ, 1962, гл. 2.

9.К. К. Аглинцев. Дозиметрия ионизирующих излучений. М., Гостехиз-

дат, 1957.

10.Я . А. Власов. Нейтроны. М., «Наука», 1971.

И. М. Ф. Юдин. Дозиметрия фотонного излучения. М., Стандартгиз, 1970.

12.Я. Г. Гусев, Л. Р. Ним.иель, В. Я. Машкович, Б. Г. Пологих, А. Я.

Суворов. Защита от ионизирующих излучений, т. 1. Физические основы защиты от излучений. М., Атомиздат, 1969, стр. 315.

13.Г. В. Горшков. Проникающие излучения радиоактивных источников. Л ., «Наука», 1967.

14.Б. Я . Голубев. Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений. М., Атомиздат, 1971.

15.Государственный стандарт СССР. Единицы радиоактивности и ионизи­ рующих излучений. ГОСТ 8848—63.

16.В. А. Базакуца. Международная система единиц. Харьков, Изд-во Харьковского ун-та, 1973.

17.ICRU Report 10b. Physical Aspects of Irradiation. National Bureau of Standards, Handbook No 85. Washington, 1964.

18.С. M. Lederer, J. M. Hollander, I. Perlman. Table of Isotopes, 6th Edition. N. Y ., John Wiley and Sons, Inc., 1968.

19.И. П. Селинов. Изотопы. M., «Наука», 1970.

20.Дж. Спинкс, Р. Вудс. Введение в радиационную химию. М., Атомиздат, 1967.

52