2.2 Пространственное распределение первичных активных частиц

Среднее расстояние между первичными ионизациями зависит от скорости ионизирующей частицы и ее заряда. В справочниках приведены средние расстояния между первичными ионизациями для различных энергий падающих частиц:

Вид ионизирующий частицы и ее энергия	Среднее расстояние,
Электрон, 0,5 Мэв	5000
Электрон, 1 кэв	50
Электрон, 100 эв	5
-Частица, 5 Мэв	8
-Частица, 1 Мэв	2

Вторичные электроны, выбиваемые при первичных ионизациях, имеют среднею энергию около 75 эв. Эта энергия диссипирует при образовании первичных активных частиц, которое локализуются в небольшом элементе объема (шпоре) с диаметром около 20 .[8] Некоторые вторичные электроны получают очень высокую энергию, и тогда они образуют -электроны. Существует две теории, в которых рассматривается судьба вторичного электрона. Согласно первой – теории Самуэля-Маги – электрон, после того как он термализуется, может возвратиться к родительскому положительному иону и нейтрализовать его. Образующаяся при этом сильно возбужденная молекула воды распадается на радикалы Н и НО. Согласно второй теории – теории Ли-Платцмана – вторичный электрон удаляется от родительского иона на расстояние около 150 и образует гидратированный электрон. Родительский ион, вступая в ион-молекулярную реакцию, дает в качестве ее продуктов Н₃О⁺ и НО. По сути дела, в модели Ли-Платцмана образуется та же пара свободных радикалов. Эти радикалы в отличии от модели Самуэля-Маги, где радикалы помещаются в элементе объема радиусом около 10 , разделены расстоянием около 150 . Результаты, полученные с помощью диффузионно-кинетической теории, свидетельствуют в пользу теории Самуэля-Маги.[5]

При движении через жидкость быстрой частицы шпоры хаотически распределены в пространстве, и среднее расстояние между ними составляет около 5000 . Шпоры, образуемые медленными частицами, перекрываются и в результате возникает цилиндрическая колонна с диаметром около 20 . Частицы образовавшиеся в шпорах, Н, НО, НО₂ и , диффундируют наружу и вступают во взаимодействие с молекулами растворенных веществ или друг с другом. Заметная доля радикалов одного вида будет рекомбинировать внутри шпор и создавать молекулярные продукты радиолиза Н₂ и Н₂О₂. Другая часть радикалов, также довольно заметная, будет при рекомбинации образовывать молекулы Н₂О. Оставшиеся радикалы диффундируют в объем растворителя. Количество образовавшихся в этих процессах молекул Н₂ и Н₂О₂ характеризуется выходом молекулярных продуктов, количество образовавшихся частиц , Н и НО характеризуется выходом радикальных продуктов. Если концентрация растворенного вещества достаточно высока, то вместо обычных реакций рекомбинации Н и НО – радикалов в шпорах, приводящих к образованию Н₂ и Н₂О₂, будут идти реакции с растворенным веществом и поэтому снизится выход молекулярных продуктов. В радиационной химии применяют специальную символику, которая позволяет отличать выход молекулярных и радикальных продуктов от наблюдаемого выхода, то есть действительного выхода тех или иных веществ в условиях данного эксперимента. Символами , , и так далее обозначают выход радикальных и молекулярных продуктов, а символами , , - наблюдаемые выходы.[2]

Скорость потери энергии на единицу длины пути ионизирующей частицы называется линейной передачей энергии (ЛПЭ). В водных системах ЛПЭ для различных видов излучения можно экспериментально охарактеризовать по значению выхода радикальных и молекулярных продуктов.

Под действием рентгеновского излучения при малой мощности дозы воды разлагаются в гораздо меньшей степени, чем при действии тяжелых частиц. При облучении тяжелыми частицами выход молекулярных продуктов оказывается выше выхода радикальных, тогда как при облучении -квантами Со⁶⁰ выход радикальных продуктов выше.[1]