Дослідження механізмів взаємодії високоенергетичних електронів і гамма-квантів з водним розчином барвника метилового оранжового

  • Віталій В. Цяцько Національний науковий центр Харківський фізико-технічний інститут, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-7347-0500
  • Сергій П. Гоков Національний науковий центр Харківський фізико-технічний інститут, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-3656-3804
  • Юрій Г. Казарінов Національний науковий центр Харківський фізико-технічний інститут; Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, арків, Україна https://orcid.org/0000-0001-5143-8545
  • Тетяна В. Малихіна Національний науковий центр Харківський фізико-технічний інститут; Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-0035-2367
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-14
Ключові слова: органічний барвник, електрон, гамма-квант, дозиметрія

Анотація

Рівень розвитку сучасних ядерних технологій формує запит у розвиток нових галузей науки. Натомість удосконалюються і хімічні методи дозиметрії [1, 2]. Суть таких методів полягає у кількісному визначенні радіаційно-хімічних ушкоджень молекул речовини при впливі на нього іонізуючого випромінювання [3, 4]. Рідкі та тверді розчини органічних барвників мають інтенсивні смуги поглинання та флуоресценції у видимій частині спектру, внаслідок чого можуть використовуватись у системах дозиметрії [5, 6]. Використання органічних барвників дозволяє визначати поглинену дозу в діапазоні від 10‑6 до 104 Мрд [7, 8,]. У цій роботі досліджувалися процеси взаємодії потоків гамма-квантів та високоенергетичних електронів з водним розчином органічного барвника метиловий оранжевий (C14H14N3О3SNa) [9, 10]. Розрахунки та експеримент було проведено на резонансному прискорювачі електронів з енергією до 30 МеВ. Енергія електронного пучка становила 15 МеВ. Для генерації гамма-квантів використали вольфрамовий конвертер. Товщина конвертера змінювалась від 0 до 6 мм. Для моделювання процесу опромінення нами була розроблена комп'ютерна програма мовою С++. Ця програма використовує бібліотеки класів Geant4, які базуються на методі Монте-Карло, і функціонує в багатопотоковому режимі. Для розрахунків була обрана модель “emstandard_opt3“ складового модулю PhysicsList програми, як найбільш прийнятна у діапазоні енергій до 15 МеВ для процесів, що розглядаються. У роботі було визначено відносну кількість радіаційних пошкоджень, що припадають на один первинний електрон, та створений гамма-квант. Проведено порівняння результатів моделювання з експериментальними даними. На основі отриманих результатів зроблено висновки щодо основних механізмів, які призводять до розвалу молекул органічного барвника, а також запропоновано способи оптимізації експерименту для подальших досліджень.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

V.F. Plyusnin. Radiation chemistry. Tutorial, (Novosibirsk, Izd. NGU, 2010), pp. 198. (in Russian)

J.-V. Kratz. Nuclear and Radiochemistry: Fundamentals and Applications (2 Volume Set) 4th Edition. (Wiley-VCH, 2022). pp. 973. ISBN 978-3-527-34905-0

M. Spotheim-Maurizot, M. Mostafavi, T. Douki, and J. Belloni, (ed.) Radiation Chemistry: From Basics to Applications in Material and Life Sciences EDP Sciences, 2008. pp. 324. ISBN 978-2-7598-0024-7

A.K. Pikayev. Modern radiation chemistry. Basic provisions. Experimental technique and methods, (Nauka, Moscow, 1985), pp. 375. (in Russian)

P.V. Kuchinskiy, and V.I. Popechits, Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. 1, Fizika. Matematika. Informatika, 2, 5 (2011). (in Russian)

S. Voros, A. Mathias, and B. Boillat, Physics in medicine and biology, 57(5), 1413 (2012).

V.K. Goncharov, K.V. Kozadayev, V.I. Popechits, and M.V. Puzyrev, Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. 1, Fizika. Matematika. Informatika, 1, 3 (2010). (in Russian)

A.L. Khusnulina, D.Yu. Kolokolov, and M.I. Kaykanov, Investigation of the application of the Fricke dosimeter when using the absorbed dose of half-day using a pulsed electron beam, Collection of scientific papers of the II All-Russian research conference of young scientists, graduate students and students with international participation "High technologies in modern science and technology", Tomsk. – 2013. – T. 1. – P. 81-85. http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2013/C17/V1/020.pdf (in Russian)

Sabnis R.W. Handbook of Acid-Base Indicators CRC Press, 2007. — 416 p. — ISBN 9780849382185Basha M. Analytical Techniques in Biochemistry Springer, 2020. — 132 p. — (Springer Protocols Handbooks). — ISBN 978-1-0716-0133-4.

Meesat R., Houde D. Femtosecond laser pulse filamentation characterized by polymer gel dosimetry and Fricke dosimetry // The 6th International Conference on 3D Radiation Dosimetry. – IOP Publishing, 2010. – Р. 1088-1092

Basha M. Analytical Techniques in Biochemistry Springer, 2020. — 132 p. — (Springer Protocols Handbooks). — ISBN 978-1-0716-0133-4

S. P. Gokov, Y. G. Kazarinov, S. A. Kalenik, V. Y. Kasilov, T. V. Malykhina, Y. V. Rudychev, V. V. Tsiats’ko, East. Eur. J. Phys. 4, 130 (2021), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-16

J. Allison et.al. Recent developments in GEANT4. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A, 835, 185 (2016). https://doi.org/10.1016/j.nima.2016.06.125

A High Performance Message Passing Library, 2021, URL: https://www.open-mpi.org

Geant4 Collaboration, Book For Application Developers, 2020, http://cern.ch/geant4-userdoc/UsersGuides/ForApplicationDeveloper/BackupVersions/V10.6c/fo/BookForApplicationDevelopers.pdf

Geant4 Collaboration, Physics Reference Manual, 2020, http://cern.ch/geant4-userdoc/UsersGuides/PhysicsReferenceManual/BackupVersions/V10.6c/fo/PhysicsReferenceManual.pdf

S.P. Gokov, Yu.G. Kazarinov, S.A. Kalenik, V.Y. Kasilov, V.V. Kantemirov, O.O. Mazilov, T.V. Malykhina, V.V. Tsiats’ko, and E.V. Tsiats’ko, PAST, 6(136), 42 (2021), https://doi.org/10.46813/2021-136-42

Опубліковано
2022-03-17
Цитовано
Як цитувати
Цяцько, В. В., Гоков, С. П., Казарінов, Ю. Г., & Малихіна, Т. В. (2022). Дослідження механізмів взаємодії високоенергетичних електронів і гамма-квантів з водним розчином барвника метилового оранжового. Східно-європейський фізичний журнал, (1), 105-109. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-1-14
Номер
№ 1 (2022): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).