On OH radicals in water under heavy ion irradiation

重イオン照射下水中OHラジカルに関する研究

田口 光正; 木村 敦; Baldacchino, G.*; 勝村 庸介*; 広田 耕一

Taguchi, Mitsumasa; Kimura, Atsushi; Baldacchino, G.*; Katsumura, Yosuke*; 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ことが知られている。本研究では、水中放射線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、(1)反応生成物分析と(2)パルスラジオリシスを用いて初期の収率を求めた。(1)生成物分析においては、フェノール水溶液にHe, C及びNeイオンを照射し、生成するカテコールやハイドロキノン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。(2)ラジカルの挙動を直接観測するために、高感度な過渡吸収システムを構築した。また、光源や検出器のノイズ対策や電気回路を改善し10以下の吸光度測定を可能とした結果、He及びCイオン照射において、溶質として用いたSCNとOHラジカルの反応によって生じる(SCN)の吸収測定に成功した。

Heavy ions give unique irradiation effects on target materials. Reactions in water under heavy ion irradiation are mainly induced by OH (hydroxyl) radicals. OH radicals yields have been investigated by the (1) product analysis and (2) pulse radiolysis methods. (1) Aqueous phenol solutions were irradiated with He, C and Ne ions. The yields of the OH radicals were estimated by analyzing the yields of the irradiation products of phenol. The yields of the OH radicals increased with the specific energy, but decreased with both the mass of each ion and elapsed time. (2) Transient absorption measurement system was developed for the direct observation of radical behaviors in water under heavy ion irradiation. A small absorbance change less than 10 was recorded. The transient absorbance of (SCN) formed by the reaction of OH radicals with SCN in aqueous KSCN solution was observed under pulsed C ion irradiation.