Роль многократной ионизации в действии излучения
Вместе с тем в средних или очень крупных молекулах соответствующее возмущение будет возникать (по крайней мере в основном) в самой молекуле и, даже если она не содержит атомов тяжелее С, N и О, соответствующая энергия равна приблизительно 300—500 эв. Эта энергия может оказаться особенно существенной, если молекула особо устойчива к воздействиям, сопровождающимся передачей малой энергии, или способна репарироваться после таких воздействий.
Углеводороды, белки и нуклеиновые кислоты. В случае полного поглощения электронов большой энергии теоретический выход gK (С) для ионизации Х-оболочки углерода, связанного в полиэтилене [16], примерно в 2,5 раза больше выхода gK (О) в воде, что нетрудно объяснить. К-электроны углерода легче отрываются, и, кроме того, они составляют 25% всех электронов С2Н4, тогда как К-электроны кислорода составляют только 20% от общего их числа в воде.
Качественно зависимость gK (С) для полиэтилена от начальной энергии электрона Т0 совпадает с приведенной в предыдущем разделе. Величины gK (С) равны 0; 0,01; 0,02 и 0,03 при значениях Т0, примерно равных 0,3; 1; 10 кэв и 3 Мэв соответственно. Выход, равный 0,03, означает, что ионизация К-оболочки составляет около 1% от всех ионизации, включая те, которые производятся электронами, возникающими при каждой ионизации К-оболочки.
Вычисления Дурупа и Платцмана [16] справедливы также для рентгеновского и γ-излучения при следующих упрощающих предположениях, вполне реальных для многих экспериментов: комптоновские электроны и фотоэлектроны поглощаются полностью, а фотоны, образовавшиеся при комптоновском рассеянии, не претерпевают дальнейших неупругих столкновений в облучаемом веществе. Для моноэнергетических фотонов большой энергии gк (С) для полиэтилена получается, как и ожидалось, приблизительно таким же, как и для электронов большой энергии. Подобным же образом при высоких энергиях gK медленно уменьшается с уменьшением энергии фотона, но в этом случае график gK проходит через широкий минимум. Такое поведение отражает возрастающий вклад фотоэлектрического эффекта при низких энергиях .
Результаты вычислений для полиэтилена легко распространяются на другие углеводороды. Специфика углеводорода определяется главным образом отношением числа атомов углерода н общему числу связанных электронов. Выход gK (С) пропорционален этому отношению, которое может меняться приблизительно на 50% от одного углеводорода к другому. Физическое состояние углеводорода, по существу, не влияет на величину gK. Даже если абсолютные значения теоретических выходов малы, они находятся в соответствии с наблюдаемыми значениями G для различных строго эндотермических процессов радиолиза ароматических углеводородов. Другие возможные причины следует, конечно, исключить, прежде чем можно будет сказать, что ионизация K-оболочки является преобладающим процессом. Это, по-видимому, будет не легкой задачей. Однако, как указывалось выше, предсказанная зависимость выходов от энергии падающих частиц вероятно поможет найти один из возможных путей ее решения.
Дуруп и Платцман распространили свои расчеты для электронного облучения и на некоторые белки. Было найдено, что при небольшой примеси серы gK (S) пренебрежимо мало, тогда как по оценке gK (S) составляет менее 10% от суммы значений gK для С, N и О (последняя величина составляет приблизительно 80% от значения gK (С) для полиэтилена). Следовательно, при воздействии электронами, так же как и при воздействии рентгеновским и γ -излучениями большой энергии при нормальных условиях, атомы серы не должны заметно увеличивать возможную роль, которую играет ионизация внутренних оболочек в молекуле белка.
Нуклеиновые кислоты не обсуждались явным образом теми же авторами. Несмотря на относительно большое содержание фосфора, следует ожидать, что величина £# (Р) составит только около 1% от суммы значений gK для С, N и О. Однако значение gL (P) должно быть по крайней мере сравнимо с этой величиной. Так как ионизация L-оболочки фосфора почти всегда приводит к переходам Оже, выход многократных ионизации при облучении нуклеиновых кислот (включая эффект Оже) может даже, как указывалось выше, превзойти довольно большое значение gK (С), вычисленное для полиэтилена.
Когда дело касается биологических макромолекул, физик вряд ли сможет отличить возмущения, вызванные переходами Оже, от эффектов, обусловленных вырыванием валентных электронов. Существуют некоторые экспериментальные исследования, которые, по-видимому, имеют отношение к данному вопросу. В этих исследованиях действия рентгеновского излучения авторы рассматривают преобладающую ионизацию К-оболочки, которая начинается после того, как энергия фотона превзойдет ее порог.
Уже 15 лет назад Гилд [41] пытался использовать это, чтобы решить, является ли ионизация атомов фосфора более эффективной для инактивации бактериофага Т 1, чем ионизация любой другой молекулы. Его гипотеза не подтвердилась. Манойлов [42] приписывал некоторые наблюдаемые радиационные повреждения ионизации К-оболочки железа (Z — 26) в цитохромной системе. Недавно Аддинк [43] пытался объяснить вызванное рентгеновским излучением отщепление жестко связанного цинка (Z = 30) от карбоангидразы результатом возмущения, вызванного переходом Оже. Однако два последних наблюдения имеют чисто качественный характер, и к тому же Гилд использовал только немо но энергетическое рентгеновское излучение.
Гомбергидр. [44] использовали монохроматические регулируемые источники рентгеновского излучения. В их планы входило изучение возможного радиационного эффекта TsT-резонанса в металлсодержащих ферментах и в хромосомах с введенными тяжелыми атомами. Положительные предварительные результаты были доложены. Сообщалось также [44] о возрастающей скорости образования F-центров в кристаллах КВr при К-резонансе в Вr(Z = 35). В таком случае следует ожидать заметной ионизации К-оболочки калия (Z = 19), а также ионизации L-оболочки брома, проявляющейся в флуоресцентном рентгеновском излучении, испускаемом бромом с ионизированной K-оболочкой. Выход K-флуоресценции для этих довольно тяжелых атомов превосходит 50%.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5