Введение к работе
Актуальность темы. Широкое использование радиации в хозяйственной деятельности, медицине и науке вызывает растущий интерес к исследованиям в области воздействия излучения на объекты живой и неживой природы. Многие современные методы таких исследований требуют учета детальной структуры треков ионизирующих частиц и знания закономерностей энергопоглощения в чувствительных элементах, ответственных за формирование радиационно-индуцированных эффектов. Размеры чувствительных элементов во многих случаях настолько малы, что находятся за пределами современных экспериментальных методов (например, молекулы ДНК, нуклеосомы и другие субклеточные структуры в клетках живых организмов, область р-п перехода в полупроводниковых приборах и т.д.). Аналитические методы позволяют определять лишь простейшие характеристики радиационного воздействия при довольно сильных допущениях. Размеры субъядерных структур живой клетки могут быть сопоставимы со средней длиной пробега заряженных частиц (в том числе низкоэнергетических вторичных электронов) между неупругими столкновениями, ограничивая применение методов Монте-Карло, использующих модели группировки столкновений.
Цель работы состоит в разработке детальной модели прохождения электронного и ионного излучения через вещество, создании на ее основе пакета программ, ориентированных на приложения в радиобиологии и микродозиметрии, и расчете флуктуационных характеристик радиационного воздействия.
Методика исследования. Для построения треков частиц в веществе использовалась модель индивидуальных столкновений. Для расчета флуктуационных характеристик применялись методы "флуктуационного детектора".
Научная новизна:
- построена модель прохождения электронного и ионного излучения через вещество с учетом ветвления траекторий; при этом
электронные траектории могут моделироваться вплоть до потенциала ионизации среды;
разработаны эффективные алгоритмы моделирования отдельных актов взаимодействия заряженных частиц с молекулами вещества, в частности, ионизации внешних и внутренних оболочек молекул;
создан пакет прикладных программ ТРИОН, предназначенный для расчета различных характеристик радиацинного воздействия;
исследованы соотношения между флуктуационными характеристиками поглощенной энергии и числа ионизации в чувствительных элементах (ч/э) нанометрических размеров; определены новые характеристики радиационного воздействия на вещество; показана область применимости традиционного ионизационного метода определения поглошенной энергии и предложены способы его коррекции;
исследовано влияние неоднородности радиационного поля на среднюю энергию ионообразования в нанометрических ч/э;
исследовано влияние формы ч/э на распределение числа ионизации в нем и применимость пуассоновской аппроксимации для таких распределений;
предложена однопараметрическая пороговая модель образования разрывов ДНК.
Практическая ценность. Пакет программ, созданный на основе разработанной модели, используется в научных исследованиях в ЦНИИ Радиационной безопасности космических объектов, г.Москва, Институте радиационной дозиметрии, г.Прага, Институте ядерной физики, г.Краков, Челябинском государственном университете.
Апробации работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзных конференциях по защите ядерно-технических установок, от понтирующего излучения (Томск, 1985; Пропито, 1989), Нсссоюшых совещаниях по микродознмегрни
(Канев, 1989; Суздаль, 1992), 11 Симпозиуме по микродозиметрии (Гэтлинбург, 1992), 25 конференции Европейского радиобиологического общества (Стокгольм, 1993), 18 Грэевской конференции по радиационному поражению ДНК (Бат, 1994), семинарах кафедры статистического моделирования математико-механического факультета СПбГУ, в Объединенном институте ядерных исследований (г.Дубна) и Институте радиационной дозиметрии {г.Прага).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ [1-10].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, приложения, списка литературы из 113 наименований и 23 рисунков. Объем диссертации составляет 105 страниц машинописного текста.
Похожие диссертации на Модель переноса излучения для решения задач микродозиметрии и радиобиологии
