Лиолюминесцентный метод исследования радиационных дефектов: Методические указания, страница 2

Наиболее активными в этом отношении являются гидроксиалкильные свободные радикалы, для которых характерна последовательность превращений (12), приводящая к появлению (реакции 13 и 14) в лиосистеме обсуждаемых активных форм кислорода.

(12)

(13)

(14)

Поэтому, при прочих равных условиях, именно гидроксиалкильные свободные радикалы вносят основной вклад в светосумму лиолюминесценции.

В общем виде, на квантовую эффективность лиолюминесцентной регистрации (j_ЛЛ) свободных радикалов  влияет целый ряд условий эксперимента, основными из которых являются концентрация реагентов в растворителе (люминола, кислорода, рН раствора), скорость растворения облученного образца и концентрации в нем лиолюминесцентно активных свободных радикалов. Последний параметр определяется термической устойчивостью радикалов и величиной поглощенной дозы.

Характер влияния на j_ЛЛ концентрации люминола и поглощенной кристаллами дозы иллюстрируют результаты, приведенные на рисунке  1. Очевидно, что сложный вид представленных зависимостей является отражением протекания в лиосистеме целого ряда последовательно- параллельных конкурирующих реакций, большинство из которых являются «темновыми», т.е. не приводят к светоэмиссии. Так, при увеличении поглощенной кристаллом дозы (D > 2 кГр) увеличивается концентрация находящихся в нем свободных радикалов. Это, в свою очередь, приводит к увеличению вероятности их «темновой» рекомбинации (реакция 5) до встречи с растворенными молекулами кислорода (реакции 2, 12 – «световой канал»), и, следовательно, к снижению квантового выхода свечения.

Рисунок 1 Влияние величины поглощенной ксилозой дозы и концентрации люминола в растворителе на квантовую эффективность ЛЛ.

          Как любой хемилюминесцентный процесс, последовательность реакций, приводящих к испусканию кванта света аминофталат ионом, характеризуется квантовой эффективностью (j_ХЛ). Это суммарная вероятность того, что образовавшаяся в ходе реакции частица окажется в возбужденном состоянии (j_возб) и дезактивируется излучательным путем (j_изл) (1).

          Из приведенных на рисунке 1 данных следует, что j_ХЛ может составлять не менее процента. Более точная оценка этой величины была проведена на основании хемилюминесцентных исследований – около 5%.

j_ХЛ = j_возб × j_изл » 0,05                                                   (1)

Важнейшим преимуществом лиолюминесцентного метода исследования радиолиза по сравнению с большинством других является его высокая чувствительность. Поскольку с помощью современных фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) можно регистрировать световые потоки порядка 10 ^–13 лм (~10⁴ квант/с), то, в случае количественной реализации «светового» канала по реакциям (9 -14), при продолжительности растворения облученной пробы около 10 с наименьшее количество регистрируемых радиационных дефектов в образце может составить:

N_РД = 10 ⁴×10 ¤ 0,05 × 0,1 ~ 10 ⁸ (штук)                           (2)

(при геометрическом факторе собирания светового потока ~ 0,1).

Для сравнения следует напомнить, что число свободных радикалов, детектируемых в пробе  с использованием метода ЭПР (безусловно лучшего и основного метода, применяемого для этих целей) не превышает для серийных приборов 10 ¹² штук. Вес пробы в обоих методах примерно одинаков.

Высокая чувствительность хемилюминесцентного метода сочетается с простотой его аппаратурного оформления и соответствующих манипуляций. Однако, он существенно уступает методу ЭПР по информативности, поскольку по виду сверхтонкой структуры спектров ЭПР можно определять строение радикалов, что затруднительно при использования хемилюминесцентного метода.