3.2.2. Взаимодействие ионизационных излучений с веществом

При прохождении ионизирующего излучения через вещество происходит ионизация и возбуждение молекул этого вещества. При использовании потоков заряженных частиц (электронов, протонов,   -частиц, осколков в момент деления) ионизация и возбуждение  происходит непосредственно в результате столкновений. При облучении вещества нейтральными частицами или фотонами первоначально образуются заряженные частицы, которые затем осуществляют ионизацию и возбуждение молекул. Причем, число ионизаций и возбуждений, производимое вторичной заряженной частицей на своем пути, значительно больше ионизирующей способности первичной частицы.

При возбуждении молекул происходит увеличение их колебательной энергии (термоактивация вещества); также возможна диссоциация вещества на радикалы.

В процессе ионизации молекул образуется вторичный электрон, обладающий высокой энергией: В → В*+ е. Этот электрон быстро  (за 10-16 сек) теряет свою энергию, вызывая ионизацию и возбуждение нескольких молекул вещества. Кроме того, он участвует в ряде других процессов, приводящих к снижению его энергии.

Таким образом, при прохождении ионизационного излучения через вещество в нем возникает большое количество активных частиц разной природы (свободные радикалы, ионы, сольватированные электроны, фотоны и др.), причем их концентрация может намного превышать концентрацию, характерную для термодинамического равновесия. Поэтому радиационно-химические процессы протекают обычно с большими скоростями при очень низких температурах.

Эффективность радиационно-химического процесса характеризуют радиационно-химическим (энергетическим) выходом G, который представляет собой число распавшихся или образовавшихся молекул  (ионов, радикалов и т.п.) на каждые 100 эВ поглощенной энергии излучения. Радиационно-химический выход и его зависимость от продолжительности облучения определяется кинетикой реакции и условиями ее проведения. По величине G различают три группы процессов:

1) G =1 – 10 – энергоемкие процессы (медленные реакции с высоким энергетическим барьером, в том числе эндотермические);

2) 10 < G < 20 – процессы с небольшой энергией активации, иногда экзотермические;

3) G > 20 до 105-106 – цепные реакции.