Concentration and incident energy dependences of transient species in water by H ion irradiation

Hイオン照射下水中短寿命活性種の溶質濃度,照射エネルギー依存性

岩松 和宏; 田口 光正; 須郷 由美; 倉島 俊; 勝村 庸介

Iwamatsu, Kazuhiro; Taguchi, Mitsumasa; Sugo, Yumi; Kurashima, Satoshi; Katsumura, Yosuke

高LET放射線の一つである重イオンの照射効果を解明することを目的に、イオン照射直後の短寿命活性種の反応挙動を光吸収法により明らかにした。照射には20MeV, Hイオンを選択し、スパー間距離を制御するために照射エネルギーを減弱させながらパルスイオン照射及びオンライン分光測定を行った。OHラジカルのプローブであるNaBrの水溶液へのHイオン照射によりBrの生成が観測された。375nmの吸光度から評価されるBrの生成収率は、NaBr濃度が1から1000mMに増加するに従い、0.73から0.85molecules/100eVへわずかに増加した。一方、平均スパー間距離が13nmから7nmと短くなるに従い、Brの生成収率は0.9から0.3molecules/100eVへ減少した。これは、スパーの重なりの増加により、初期活性種同士の再結合反応の割合が増え、溶質との反応割合が減少したためと考えられる。

This article reports a transient absorbance measurement system using energetic pulsed ions, and chemical reactions in aqueous NaBr solutions. Dose in pulse was evaluated by using GAF film dosimeter for the quantitative analysis of reactive species. NaBr aqueous solution was selected as a probe of chemical reactions in irradiated water samples because chemical reactions of Br with hydroxyl radicals produced by water radiolysis are well investigated by low LET radiation. The samples were irradiated with pulsed 20 MeV H ion provided by the AVF cyclotron. The formation and decomposition of Br were observed at 375 nm. The formation yield of Br slightly increased from 0.73 to 0.85 per 100eV absorbed energy with the increase in the concentration of NaBr from 1 to 1000 mM. The formation yield of Br for 1000 mM NaBr aqueous solution decreased from 0.85 to 0.27 per 100eV absorbed energy with the decrease in the incident energy from 19.4 MeV to 8.8 MeV, in other words increase of LET from 4.79 to 8.81 eV/nm.