Estimation of yields of hydroxyl radicals in water under various energy heavy ions

種々のエネルギーの重イオンを照射した水中の水酸化ラジカル収率の評価

田口 光正; 木村 敦; 渡辺 立子; 広田 耕一

Taguchi, Mitsumasa; Kimura, Atsushi; Watanabe, Ritsuko; Hirota, Koichi

高エネルギー重イオン照射は特異的な照射効果を引き起こすため、その特性を利用した基礎・応用研究が行われている。本研究では、水中化学反応において最も重要と考えられている、水酸化(OH)ラジカルについて、照射イオンの核種やエネルギー,経過時間をパラメータとして、生成物分析法により実験的に収率を求めるとともに、モンテカルロコードを用いたシミュレーションを行った。フェノール水溶液にHe, C, Ne及びArイオンを照射し、生成物の収量から重イオン照射初期に生成した水酸化OHラジカルの収率を求めた。その収率は、水中における重イオンの比エネルギーの減少とともに減少すること、同一比エネルギー核種では原子番号が大きくなるにつれて小さくなること、さらに平均反応時間の経過に伴い小さくなることを明らかにした。

This article reports the determination of yields of OH (hydroxyl) radicals in water irradiated with He, C, Ne and Ar ions ranging from 2 to 18 MeV/u. The yields of the OH radicals depend on the atomic number and energy of the incident ion, and reaction time just after the irradiation based on the track structure theory. The yields of the OH radicals estimated by analyzing the yields of the irradiation products from phenol were at almost 0 to 3.1 per 100-eV absorbed energy on a time scale from 0.75 to 300 ns and were lower than corresponding ones under low LET radiation. The yields of the OH radicals decreased with the decreasing specific energy for each ion, with the increasing atomic number of each ion at the similar specific energy, and with the average reaction time after irradiation. In addition, Monte Carlo simulations were conducted and compared with the experimentally obtained OH radical yields.