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電子線トラックエンドの放射線最初期過程の研究

Earliest process of water radiolysis at the electron track end

甲斐 健師; 横谷 明徳*; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎*; 渡邊 立子*; 米谷 佳晃*; 樋川 智洋 ; 佐藤 達彦

Kai, Takeshi; Yokoya, Akinari*; Ukai, Masatoshi*; Fujii, Kentaro*; Watanabe, Ritsuko*; Yonetani, Yoshiteru*; Toigawa, Tomohiro; Sato, Tatsuhiko

電子による水の放射線分解過程の研究は、原子力産業に関与した研究分野や放射線治療へ適用され、更に、細胞内におけるDNA損傷の推定を行う上でも非常に重要である。本研究では、特にエネルギー付与率が高い、電子線トラックエンドの放射線最初期過程について深く理解するために、電離により生成された低速2次電子の減速過程を動力学計算した。その結果、2次電子は、電離後300 fsで親カチオンから主に10nm程度広がること示された。また、電子のエネルギーに注目すると、電離後300fsで平均エネルギーは0.7eV程度であった。更に、その際のエネルギー分布は強い非平衡状態を示し、0.1eV以下の低エネルギー成分が10$$%$$以上生成されることが示された。これらの結果は、水和前電子の生成過程を理解するための新たな知見になり得る。

It is very important to study water radiolysis by electrons because the study are applied to fields involved in atomic industry and radiotherapy, the study is also useful to predict radiation damage to DNA in a living cell. In this study, we calculated deceleration process of secondary electrons produced by ionization at a primary electron track end, at which a primary and secondary electrons densely deposit those energies to water, to understand the earliest process of water radiolysis. From the results, the secondary electrons distributed 10 nm from parent cations at 300 fs, and the mean energy of the electrons reached 0.7 eV. At this timescale, we indicated that the energy distribution shows the non-equilibrium state strongly, and fraction of the electrons energy below 0.1 eV is more than 10$$%$$. The results may indicate a new insight of the formation of prehydrated electrons due to the extremely low energy electrons.

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