РАДИО́ЛИЗ

РАДИО́ЛИЗ (от ра­дио... и ...лиз), хи­мич. пре­вра­ще­ния ве­ще­ст­ва, про­те­каю­щие при по­гло­ще­нии энер­гии ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния (фо­тон­но­го – γ-из­лу­че­ние, рент­ге­нов­ское, ва­ку­ум­ное УФ, син­хро­трон­ное, или кор­пус­ку­ляр­но­го – α- и β-час­ти­цы, про­то­ны, ней­тро­ны, тя­жёлые ио­ны, ос­кол­ки де­ле­ния ядер и др.). При Р. ве­ще­ст­ва в ре­зуль­та­те про­цес­сов ио­ни­за­ции и воз­бу­ж­де­ния мо­ле­кул об­ра­зу­ют­ся про­ме­жу­точ­ные ак­тив­ные час­ти­цы (ио­ны М⁺, воз­бу­ж­дён­ные ио­ны М⁺* , элек­тро­ны, воз­бу­ж­дён­ные со­стоя­ния мо­ле­кул М*, вы­со­ко­воз­бу­ж­дён­ные со­стоя­ния М**, сво­бод­ные ра­ди­ка­лы и др.) и ста­биль­ные про­дук­ты. Про­ме­жу­точ­ные час­ти­цы ха­рак­те­ри­зу­ют­ся вы­со­кой ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­стью, ма­лы­ми вре­ме­на­ми жиз­ни и боль­ши­ми кон­стан­та­ми ско­ро­стей ре­ак­ций.

По­сле­до­ва­тель­ность про­цес­сов в ве­ще­ст­ве по­сле по­гло­ще­ния энер­гии ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния де­лит­ся на три ста­дии. Фи­зич. ста­дия про­те­ка­ет за вре­мя 10^–16–10^–15 с и вклю­ча­ет про­цес­сы по­гло­ще­ния, пе­ре­рас­пре­де­ле­ния и де­гра­да­ции по­гло­щён­ной энер­гии. На фи­зи­ко-хи­мич. ста­дии за вре­мя 10^–13–10^–10 с про­ис­хо­дят про­цес­сы пе­ре­да­чи энер­гии, ре­ак­ции за­ря­жен­ных и воз­бу­ж­дён­ных час­тиц и мо­ле­ку­ляр­ная сис­те­ма пе­ре­хо­дит в со­стоя­ние те­п­ло­во­го рав­но­ве­сия. На хи­мич. ста­дии в тре­ках ио­ни­зи­рую­щих час­тиц про­те­ка­ют ре­ак­ции ио­нов, элек­тро­нов, сво­бод­ных ра­ди­ка­лов друг с дру­гом и с мо­ле­ку­ла­ми сре­ды. В жид­кой фа­зе за вре­мя по­ряд­ка 10^–7 с про­дук­ты Р. рас­пре­де­ля­ют­ся рав­но­мер­но по все­му объ­ё­му ве­ще­ст­ва. Влия­ние про­ме­жу­точ­ных и ста­биль­ных про­дук­тов Р. про­яв­ля­ет­ся в об­ра­ти­мых и не­об­ра­ти­мых из­ме­не­ни­ях хи­мич., ме­ха­нич., элек­тро­фи­зич., оп­тич., те­п­ло­фи­зич. и др. свойств ве­ществ и ма­те­риа­лов, ко­то­рые за­ви­сят как от внут­рен­них и внеш­них фак­то­ров, так и от ус­ло­вий экс­плуа­та­ции.

Р. ве­ще­ст­ва ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ве­ли­чи­на­ми по­гло­щён­ной до­зы из­лу­че­ния D, мощ­но­сти по­гло­щён­ной до­зы (про­из­вод­ная D по вре­ме­ни) и ли­ней­ной пе­ре­да­чей энер­гии (ЛПЭ). Еди­ни­цей из­ме­ре­ния по­гло­щён­ной до­зы яв­ля­ет­ся грэй (Гр), чис­лен­но рав­ный ве­ли­чи­не по­гло­щён­ной энер­гии, пе­ре­дан­ной ве­ще­ст­ву в эле­мен­тар­ном объ­ё­ме, мощ­но­сти по­гло­щён­ной до­зы – Гр/с. В ра­ди­ац. хи­мии, ра­ди­аци­он­но-хи­мич. тех­но­ло­гии, ра­ди­ац. ма­те­риа­ло­ве­де­нии, до­зи­мет­рии ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния ис­сле­дуе­мые и при­ме­няе­мые до­зы от 10^–6 до 10¹² Гр. По сво­ей ра­ди­ац. стой­ко­сти – спо­соб­но­сти про­ти­во­сто­ять воз­дей­ст­вию из­лу­че­ний и со­хра­нять ис­ход­ные свой­ст­ва – ве­ще­ст­ва и ма­те­риа­лы зна­чи­тель­но от­ли­ча­ют­ся. Так, ра­ди­ац. стой­кость био­ло­гич. ор­га­низ­мов 1, по­лу­про­вод­ни­ков 10, оп­тич. ма­те­риа­лов 10², ор­га­нич. ма­те­риа­лов и по­ли­ме­ров 10³–10⁸, ке­ра­ми­ки 10⁹ Гр.

Ко­ли­че­ст­вен­ной ха­рак­те­ри­сти­кой про­цес­са Р. яв­ля­ет­ся ве­ли­чи­на ра­ди­аци­он­но-хи­мич. вы­хо­да G, рав­ная чис­лу мо­ле­кул или ак­тив­ных час­тиц, об­ра­зую­щих­ся или рас­хо­дуе­мых при по­гло­ще­нии энер­гии ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния обыч­но в ко­ли­че­ст­ве 100 эВ. Ве­ли­чи­ны G за­ви­сят от эле­мент­но­го со­ста­ва, элек­трон­но­го и хи­мич. строе­ния мо­ле­кул, струк­ту­ры и фа­зо­во­го со­стоя­ния ве­ще­ст­ва, до­зы, мощ­но­сти до­зы, ЛПЭ, темп-ры, дав­ле­ния, ин­тен­сив­но­сти воз­дей­ст­вия из­лу­че­ний в оп­тич. диа­па­зо­не спек­тра (фо­то­ра­диа­ци­он­ные про­цес­сы), ок­ру­жаю­щей сре­ды и др. фак­то­ров. Напр.: G синг­лет­ных и три­плет­ных со­стоя­ний мо­ле­кул в аро­ма­тич. со­еди­не­ни­ях ле­жит в диа­па­зо­не 0,7–3,8, ста­би­ли­зи­ро­ван­ных элек­тро­нов в уг­ле­во­до­ро­дах 0,01–1,1; G раз­ло­же­ния во­ды (в жид­ком со­стоя­нии) со­став­ля­ет по­ряд­ка 6 мо­ле­кул, об­ра­зо­ва­ния во­до­ро­да 0,45, пе­рок­си­да во­до­ро­да 0,75, гид­ра­ти­ро­ван­ных элек­тро­нов 2,8, гид­ро­кси­да во­до­ро­да 2,9; G сво­бод­ных ра­ди­ка­лов в по­ли­ме­рах ле­жит в ин­тер­ва­ле 0,05–7, сши­вок по­ли­мер­ных це­пей 0,02–3, де­ст­рук­ции 0,01–10.

Тех­но­ло­гии с ис­поль­зо­ва­ни­ем ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния – ра­диа­ци­он­но-хи­ми­че­ские – име­ют пре­иму­ще­ст­ва по срав­не­нию с тер­мо­хи­ми­че­ски­ми: ско­рость ини­ции­ро­ва­ния ре­ак­ций сла­бо за­ви­сит от темп-ры; про­цес­сы мож­но про­во­дить при срав­ни­тель­но низ­ких темп-рах и без при­ме­не­ния хи­мич. ини­циа­то­ров и ка­та­ли­за­то­ров; ско­ро­стью про­цес­сов лег­ко управ­лять из­ме­не­ни­ем мощ­но­сти до­зы.

В пром. и опыт­но-пром. мас­шта­бе наи­боль­шее при­ме­не­ние на­хо­дят ра­ди­ац. про­цес­сы син­те­за, по­ли­ме­ри­за­ции, мо­ди­фи­ци­ро­ва­ния по­ли­ме­ров, по­лу­че­ние по­лу­фаб­ри­ка­тов из ар­ми­ро­ван­ных по­ли­мер­ных ком­по­зиц. ма­те­риа­лов (пре­пре­ги), ла­тек­сов. Для про­из-ва ка­бель­ной изо­ля­ции, тер­мо­уса­жи­вае­мых по­ли­мер­ных плё­нок, труб, двух­слой­ных изо­ля­ци­он­ных лент, сши­то­го вспе­нен­но­го по­ли­эти­ле­на и др. по­ли­мер­ных из­де­лий при­ме­ня­ют­ся ус­ко­ри­те­ли элек­тро­нов и γ-ис­точ­ни­ки ра­дио­ак­тив­ных изо­то­пов. Фто­ро­пласт-4, под­верг­ну­тый ра­диа­ци­он­но-тер­мич. мо­ди­фи­ци­ро­ва­нию, име­ет низ­кий ко­эф. тре­ния, уп­ру­гую ре­ак­цию на ме­ха­нич. воз­дей­ст­вие, уни­каль­но вы­со­кую из­но­со­стой­кость, по­вы­шен­ную ра­ди­ац. стой­кость. В мик­ро­ли­то­гра­фии для по­вы­ше­ния раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­сти и вос­про­из­во­ди­мо­сти ри­сун­ка шаб­ло­нов ис­поль­зу­ют­ся пуч­ки ус­ко­рен­ных элек­тро­нов, тя­жё­лых ио­нов, рент­ге­нов­ское и син­хро­трон­ное из­лу­че­ние. От­вер­жде­ние по­ли­ме­ри­зую­щих­ся ком­по­зи­ций в тон­ких сло­ях на разл. по­верх­но­стях (ме­талл, де­ре­во, бу­ма­га) осу­ще­ст­в­ля­ет­ся пуч­ка­ми ус­ко­рен­ных элек­тро­нов и ио­нов. Тех­но­ло­гии с ис­поль­зо­ва­ни­ем ио­ни­зи­рую­ще­го из­лу­че­ния при­ме­ня­ют­ся при про­из-ве био­со­вмес­ти­мых ма­те­риа­лов, для по­лу­че­ния на­но­ст­рук­ту­ри­ро­ван­ных по­ли­мер­ных ма­те­риа­лов, на­но­частиц ме­тал­лов и др. из­де­лий. Ядер­ные тре­ко­вые фильт­ры по­лу­ча­ют об­лу­че­ни­ем тон­ких по­ли­мер­ных плё­нок ус­ко­рен­ны­ми мно­го­за­ряд­ны­ми тя­жё­лы­ми ио­на­ми и ос­кол­ка­ми де­ле­ния ура­на в ядер­ном ре­ак­то­ре с по­сле­дую­щим хи­мич. трав­ле­ни­ем ла­тент­ных тре­ков. Для ре­ше­ния эко­ло­гич. и са­ни­тар­ных про­блем всё боль­шее при­ме­не­ние на­хо­дят про­цес­сы ра­ди­ац. об­ра­бот­ки пи­ще­вых про­дук­тов, ле­карств, сте­ри­ли­за­ции мед. ин­ст­ру­мен­та­рия, очи­ст­ки пром. сточ­ных вод, вы­брос­ных га­зов.