Радиационные технологии. Применения в лабораторных исследованиях, материаловедении и нанотехнологиях

И.М. ОБОДОВСКИЙ
РАДИАЦИОННЫЕ  
ТЕХНОЛОГИИ

ПРИМЕНЕНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ, 
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЯХ,  
ПРОМЫШЛЕННОСТИ

È.Ì. Îáîäîâñêèé
Ðàäèàöèîííûå òåõíîëîãèè. Ïðèìåíåíèÿ â ëàáîðàòîðíûõ
èññëåäîâàíèÿõ, ìàòåðèàëîâåäåíèè è íàíîòåõíîëîãèÿõ, ïðîìûøëåííîñòè: Ó÷åáíîå ïîñîáèå / È.Ì. Îáîäîâñêèé – Äîëãîïðóäíûé: Èçäàòåëüñêèé Äîì «Èíòåëëåêò», 2015. – 296 ñ.
ISBN 978-5-91559-180-5

Ðàíåå âûøåäøàÿ êíèãà «Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ðàäèàöèîííûõ
òåõíîëîãèé» ðàññìàòðèâàåò âîïðîñû ïîòåðè ýíåðãèè ðàçëè÷íûõ
âèäîâ èçëó÷åíèé â âåùåñòâå.  Äàííîå ó÷åáíîå ïîñîáèå àíàëèçèðóåò, êàê âåùåñòâî ýòó ýíåðãèþ âîñïðèíèìàåò è êàê âîçäåéñòâèå
èçëó÷åíèé íà âåùåñòâî èñïîëüçóåòñÿ â ðàçíîîáðàçíûõ ïðèìåíåíèÿõ.
 êíèãå ïîäðîáíî àíàëèçèðóþòñÿ ýôôåêòû, âîçíèêàþùèå â
ðàçëè÷íûõ âåùåñòâàõ, íàïðèìåð, â êðèñòàëëàõ, ïîëèìåðàõ, ñòåêëå, êåðàìèêå, ïîä äåéñòâèåì îáëó÷åíèÿ.
Çíà÷èòåëüíîå âíèìàíèå óäåëåíî ðåøåíèþ çàäà÷ àíàëèçà ñîñòàâà è ñòðóêòóðû âåùåñòâà.
Ðàññìàòðèâàåòñÿ ðîëü ðàäèàöèè â ñèíòåçå è ìîäèôèöèðîâàíèè
âåùåñòâ, îïèñàíû âàðèàíòû ðàäèàöèîííîé îáðàáîòêè, ïîëèìåðèçàöèÿ áåç êàòàëèçàòîðîâ è õèìè÷åñêèõ èíèöèàòîðîâ, õîëîäíûé êðåêèíã íåôòè, âóëêàíèçàöèÿ ðåçèíîòåõíè÷åñêèõ èçäåëèé,
èçãîòîâëåíèå íàíîïîðèñòûõ ñòðóêòóð.
Âàæíûå ðàçäåëû ñâÿçàíû ñ âëèÿíèåì ðàäèàöèè íà áèîëîãè÷åñêèå ñòðóêòóðû. Ñþäà îòíîñÿòñÿ ñòåðèëèçàöèÿ ìåäèöèíñêîé, ïèùåâîé, ôàðìàöåâòè÷åñêîé ïðîäóêöèè, îáåççàðàæèâàíèå îòõîäîâ
ëå÷åáíî-ïðîôèëàêòè÷åñêèõ ó÷ðåæäåíèé,  ïàñòåðèçàöèÿ è äåçèíñåêöèÿ ïðîäóêòîâ ïèòàíèÿ, î÷èñòêà ñòîêîâ ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûõ ïðåäïðèÿòèé.
Áîëüøîå âíèìàíèå óäåëåíî îáîñíîâàíèþ âûáîðà îïðåäåëåííîãî âèäà èçëó÷åíèÿ è ñïîñîáà åãî àïïàðàòóðíîé ðåàëèçàöèè.
Ó÷åáíîå ïîñîáèå ïðåäíàçíà÷åíî äëÿ ñòóäåíòîâ, àñïèðàíòîâ è
ïðåïîäàâàòåëåé èíæåíåðíî-ôèçè÷åñêèõ è òåõíè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé, äëÿ èíæåíåðîâ è ñïåöèàëèñòîâ ðàçëè÷íûõ îòðàñëåé
ïðîìûøëåííîñòè.

© 2014, È.Ì. Îáîäîâñêèé
© 2015, ÎÎÎ «Èçäàòåëüñêèé Äîì
«Èíòåëëåêò», îðèãèíàë-ìàêåò,
îôîðìëåíèå

ISBN 978-5-91559-180-5

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8

Глава 1. Элементарные процессы преобразования энергии
излучений в веществе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11

§ 1.1. Диссипация энергии первичной частицы в веществе . . . . . . . .
11
1.1.1. Образование носителей зарядов в газах. . . . . . . . . . . . .
11
1.1.2. Образование носителей заряда в твердом теле . . . . . . . .
16
§ 1.2. Образование и структура трека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
§ 1.3. Флуктуации ионизации, фактор Фано . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
§ 1.4. Термализация электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26

Глава 2. Захват электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33

§ 2.1. Потенциал взаимодействия, роль центробежного потенциала . .
33
§ 2.2. Сродство к электрону . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
2.2.1. Сродство к электрону атомов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
2.2.2. Сродство к электрону молекул . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
2.2.3. Выделение энергии сродства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
§ 2.3. Кинетика захвата электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
38
§ 2.4. Трехчастичный захват электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
§ 2.5. Диссоциативный захват электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
§ 2.6. Захват электронов в конденсированном веществе . . . . . . . . . .
47
§ 2.7. Ловушки электронов и дырок в кристаллах . . . . . . . . . . . . . .
48

Глава 3. Диффузия и дрейф зарядов . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50

§ 3.1. Диффузия ионов и электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
§ 3.2. Дрейф ионов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
§ 3.3. Дрейф электронов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
55
§ 3.4. О движении электронов и дырок в твердом теле . . . . . . . . . .
59
3.4.1. Особенности движения электронов и дырок в полупроводниках
59
3.4.2. Эффективная масса. Полярон. Автолокализация дырок . .
61
§ 3.5. Радиус дебаевского экранирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
62

Оглавление

§ 3.6. Критерий образования объемного заряда . . . . . . . . . . . . . . . .
64
§ 3.7. Ток, ограниченный объемным зарядом. . . . . . . . . . . . . . . . . .
67
§ 3.8. Амбиполярная диффузия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
68

Глава 4. Рекомбинация зарядов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69

§ 4.1. Механизмы рекомбинации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
69
§ 4.2. Предпочтительная рекомбинация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
70
4.2.1. Кинетика предпочтительной рекомбинации . . . . . . . . . .
71
4.2.2. Модель Онзагера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
72
4.2.3. Модель Френкеля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
74
§ 4.3. Объемная рекомбинация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
75
§ 4.4. Колонная рекомбинация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
77

Глава 5. Люминесценция вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83

§ 5.1. Основные определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83
§ 5.2. Основные параметры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
5.2.1. Эффективность преобразования энергии возбуждения в свет
85
5.2.2. Спектр свечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
85
5.2.3. Кинетика свечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
88
§ 5.3. Люминесценция благородных газов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
90
§ 5.4. Люминесценция органических молекул, жидкостей и кристаллов
92
5.4.1. Общие сведения об органических веществах — люминофорах
92
5.4.2. Люминесценция смешанных систем. Миграция энергии . .
97
5.4.3. Некоторые сведения о жидких растворах — сцинтилляторах
97
5.4.4. Некоторые сведения о сцинтиллирующих пластмассах . . .
99
§ 5.5. Механизмы миграции энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
99
§ 5.6. Люминесценция кристаллофосфоров . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
101
§ 5.7. Сцинтиллирующие стекла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
§ 5.8. О зависимости характеристик сцинтилляторов от удельных потерь энергии заряженных частиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
106

Глава 6. Образование и миграция дефектов в кристаллах .
108

§ 6.1. Дефекты кристаллической структуры . . . . . . . . . . . . . . . . . .
108
§ 6.2. Ударный механизм образования дефектов . . . . . . . . . . . . . . .
110
6.2.1. Выбивание атома из узла решетки . . . . . . . . . . . . . . . .
110
6.2.2. Стабилизация дефектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
112
6.2.3. Сечение смещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
114
§ 6.3. Подпороговое создание дефектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
116
§ 6.4. Отжиг дефектов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
117

Глава 7. Химические процессы под действием излучений .
119

§ 7.1. Радиохимия и радиационная химия . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
119

Оглавление
5

§ 7.2. Cтадии радиационных процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
120
7.2.1. Физическая стадия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
120
7.2.2. Физико-химическая стадия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
121
7.2.3. Химическая стадия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
125
§ 7.3. Виды радиолиза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
126
7.3.1. Радиолиз газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
126
7.3.2. Радиолиз жидкостей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128
§ 7.4. Радиолиз воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128
7.4.1. Свойства воды и ее роль . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
128
7.4.2. Физическая стадия радиолиза воды . . . . . . . . . . . . . . .
129
7.4.3. Реакции радиолиза воды физико-химической стадии . . . .
129
7.4.4. Химическая стадия радиолиза воды . . . . . . . . . . . . . . .
130
§ 7.5. Радиолиз твердых тел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
131
§ 7.6. Выход продуктов радиолиза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
132

Глава 8. Ускорители частиц в прикладных исследованиях
и технологиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
134

§ 8.1. Классификация ускорителей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
134
§ 8.2. Ускорители для лучевых технологий . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
135
8.2.1. Линейные ускорители прямого действия . . . . . . . . . . . .
136
8.2.2. Линейные резонансные ускорители . . . . . . . . . . . . . . . .
138
8.2.3. Циклические ускорители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
139
§ 8.3. Ускорители для научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . .
139
8.3.1. Требования к ускорителям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
139
8.3.2. Циклические ускорители. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
141

Глава 9. Радиационные методы анализа состава
и структуры вещества. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
150

§ 9.1. Рентген-флуоресцентный анализ (РФА) . . . . . . . . . . . . . . . . .
150
9.1.1. XRF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
151
9.1.2. PIXE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
151
§ 9.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) . . . . . .
154
§ 9.3. Нейтрон-активационный анализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
156
§ 9.4. Гамма-активационный анализ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
160
§ 9.5. Анализ по мгновенному гамма-излучению . . . . . . . . . . . . . . .
162
§ 9.6. Метод меченых атомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
162
§ 9.7. Ускорительная масс-спектроскопия (УМС) . . . . . . . . . . . . . . .
164
§ 9.8. Позитронные методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
166

Глава 10. Эффект Мёссбауэра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
168

§ 10.1. Резонансное поглощение гамма-квантов . . . . . . . . . . . . . . . . .
168
§ 10.2. Эффект Мёссбауэра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
170

Оглавление

§ 10.3. Требования к мёссбауэровским нуклидам . . . . . . . . . . . . . . .
174
§ 10.4. Изомерный сдвиг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
176
§ 10.5. Квадрупольная структура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
178
§ 10.6. Магнитная сверхтонкая структура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
180
§ 10.7. Проверка общей теории относительности . . . . . . . . . . . . . . . .
181

Глава 11. Кристалл-дифракционные методы исследования
структуры вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
183
§ 11.1. Краткая история кристалл-дифракционного метода . . . . . . . . .
183
§ 11.2. Основы кристалл-дифракционного метода . . . . . . . . . . . . . . .
184
§ 11.3. Дифракция по Лауэ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
186
§ 11.4. Дифракция по Брэггу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
189
§ 11.5. Дифрактометрия поликристаллов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
191
§ 11.6. Расшифровка структуры белков и ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . .
192

Глава 12. Промышленные радиационные технологии . . . . .
194
§ 12.1. Дефектоскопия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
194
§ 12.2. Геологоразведка (каротаж) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
196
§ 12.3. Мониторинг энергетических установок . . . . . . . . . . . . . . . . .
199
§ 12.4. Контроль технологических процессов . . . . . . . . . . . . . . . . . .
200
§ 12.5. Контроль окружающей среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
204

Глава 13. Радиация в синтезе и модифицировании веществ
207
§ 13.1. Общие сведения о полимерах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
207
§ 13.2. Радиационная полимеризация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
208
§ 13.3. Модификация полимеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
210
§ 13.4. Улучшение изоляционных свойств проводов и кабелей . . . . . . .
213
§ 13.5. Производство термоусаживающихся изделий . . . . . . . . . . . . .
214
§ 13.6. Вулканизация резинотехнических изделий . . . . . . . . . . . . . . .
215
§ 13.7. Обработка лакокрасочных покрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
215
§ 13.8. Снижение токсичности газовых выбросов,
очистка промышленных сточных вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
216
13.8.1. Снижение токсичности газовых выбросов . . . . . . . . . . .
216
13.8.2. Очистка промышленных и бытовых сточных вод . . . . . .
216
13.8.3. Очистка природных вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
217

Глава 14. Радиационное легирование полупроводников . . .
218
§ 14.1. Имплантация ионов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
218
14.1.1. Принцип работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
218
14.1.2. Пробеги ионов и разброс пробегов . . . . . . . . . . . . . . .
220
14.1.3. Распределение имплантированных ионов . . . . . . . . . . .
221
14.1.4. Каналирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
222
14.1.5. Виды потерь энергии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
224
§ 14.2. Трансмутационное легирование кремния и германия . . . . . . . .
227

Оглавление
7

Глава 15. Радиационная стерилизация . . . . . . . . . . . . . . . .
230
§ 15.1. Некоторые сведения из бактериологии. . . . . . . . . . . . . . . . . .
230
§ 15.2. Действие излучений на живые клетки. . . . . . . . . . . . . . . . . .
233
15.2.1. Прямое и косвенное действие радиации . . . . . . . . . . . .
233
15.2.2. Выживаемость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
234
15.2.3. Радиочувствительность и радиорезистентность . . . . . . .
235
§ 15.3. Стерилизующее действие излучений . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
237
§ 15.4. Радиационная стерилизация пищевой продукции . . . . . . . . . .
238
§ 15.5. Радиационная стерилизация медицинской продукции . . . . . . . .
241
§ 15.6. Обеззараживание отходов лечебно-профилактических учреждений
242
§ 15.7. Очистка стоков сельскохозяйственных и промышленных предприятий
242

Глава 16. Радиация для контроля и испытаний . . . . . . . . .
244
§ 16.1. Радиационные порталы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
244
§ 16.2. Радиационная инспекция нерадиоактивных грузов . . . . . . . . .
247
§ 16.3. Противопожарная безопасность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
249

Глава 17. Радиационно-химические нанотехнологии . . . . .
251

§ 17.1. Нанотехнологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
251
§ 17.2. Некоторые особенные наноструктуры . . . . . . . . . . . . . . . . . .
252
17.2.1. Графен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
252
17.2.2. Углеродные нанотрубки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
254
17.2.3. Фуллерены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
255
17.2.4. Слоистые наноструктуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
255
§ 17.3. Ионизирующие излучения в создании и модификации наноструктур
256
§ 17.4. Аналитическое направление — применение ионизирующих излучений для диагностики наноструктур . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
257
§ 17.5. Использование наноструктур в радиационных технологиях . . . .
258
17.5.1. Нанобиология и наномедицина . . . . . . . . . . . . . . . . . .
258
17.5.2. Детекторы ядерных излучений на основе наноматериалов
259
§ 17.6. Радиационные методы нанолитографии . . . . . . . . . . . . . . . . .
260
§ 17.7. Образование нанопористых структур. Ядерные трековые фильтры
262

Глава 18. Основы радиационного материаловедения . . . . .
266
§ 18.1. Понятие радиационного материаловедения . . . . . . . . . . . . . . .
266
§ 18.2. Изменение механических свойств металлов и сплавов . . . . . . .
268
§ 18.3. Изменение электрических характеристик полупроводников . . . .
270
§ 18.4. Изменение оптических свойств стекол, неорганических кристаллов и полимеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
272
§ 18.5. Понятие радиационной стойкости, разработка радиационно-стойких
приборов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
274

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
276

ПРЕДИСЛОВИЕ

До самого конца XIX века человечество не подозревало,
что живет в океане ионизирующих излучений, хотя эти излучения присутствовали всегда, так сказать, от сотворения мира. Жизнь возникла
и эволюционировала от простейших до мыслящих существ вполне возможно при активном участии радиации. И вот в самом конце XIX века
почти одновременно было сделано три важных открытия, показавших,
что в природе существуют ранее неизвестные ионизирующие излучения. Ионизирующими их назвали из-за способности ионизировать вещество, т. е. превращать нейтральные атомы в ионы.
Последовательно, в 1895, 1896, 1897 и 1898 годах немецким ученым
К. Рентгеном, французским ученым А. Беккерелем, английским ученым
Дж.Дж. Томсоном и французскими учеными Пьером и Марией Кюри
были открыты рентгеновское излучение, радиоактивность, элементарная частица электричества — электрон и радиоактивные элементы —
радий и полоний. Довольно быстро после открытия ионизирующих излучений выяснились две важные области их применения — в медицине
и для решения аналитических задач. Резкое расширение сферы использования произошло после второй мировой войны. Появление ядерных
реакторов сделало доступным большое количество различных радиоактивных нуклидов. Успехи в создании мощной высокочастотной электроники, связанные с развитием радаров, способствовали разработке
целого арсенала ускорителей частиц.
Подробные и тщательные исследования открытых излучений показали, что ядерные излучения воздействуют на вещество и могут изменять его характеристики, в частности, в желательном для человека
направлении. Совокупность разнообразных методов воздействия ионизирующих излучений на вещество объединяется общим наименованием
«Радиационные технологии».
В настоящее время роль радиационных технологий в экономике, их
влияние на жизнь людей разнообразны и велики. Практически все от

Предисловие
9

расли естественных, технических и даже гуманитарных наук (история,
археология, искусствоведение, криминалистика и др.) и все отрасли
экономики испытывают на себе влияние ядерной науки и техники.
Не только в обиходном сознании, но и по мнению многих специалистов ионизирующие излучения проявляют себя разрушающим действием. Известно образование дефектов структуры вещества, деградация
исходных свойств изделий. Под действием излучений в веществе происходит радиационное распухание, возрастает ползучесть, хрупкость
и т. д. И даже полезные практические применения — стерилизация,
терапия — будто бы связаны с уничтожением болезнетворных микроорганизмов и дегенеративных клеток, с подавлением и разрушением.
Однако, вопреки сложившимся представлениям надежно установлено, что во многих случаях радиация может служить эффективным
технологическим инструментом. С помощью радиационной обработки
повышают адгезию защитных покрытий, увеличивают плотность конденсатов. Удается улучшить прочностные и трибологические свойства
поверхностных слоев, повысить их коррозионную стойкость. Использование радиации позволяет существенно усовершенствовать и удешевить
производство многих типов полупроводниковых приборов, улучшить их
качество, а также экономить драгоценные металлы, используемые при
их производстве.
Следует отметить, что бездумное использование радиации может
представлять определенную опасность, но эта опасность четко понимается. И ускорители, и рентгеновские установки излучают только пока
включены. После выключения они совершенно безопасны. Правда, для
работы они требуют электрического питания. Радионуклидные источники излучают непрерывно, их нельзя выключить, их можно только
закрыть, поместить в экранированное положение. Зато к ним не надо
подводить напряжение. На выбор необходимого для конкретной задачи
источника излучения влияют условия использования и экономические
соображения. Во всех случаях, когда это возможно, радионуклидные
источники заменяются ускорителями частиц или рентгеновскими аппаратами. В настоящее время в коммерческих применениях ускорители
используются примерно в 10 раз чаще, чем изотопные источники.
В книге подробно анализируются эффекты, возникающие в различных веществах, в кристаллах, полимерах, стекле, керамике и др.
под действием облучения. Рассматривается роль радиации в синтезе
и модифицировании веществ, описаны варианты радиационной обработки, полимеризации без катализаторов и химических инициаторов,
вулканизация резинотехнических изделий, изготовление нанопористых
структур и др. Не оставлено без внимания и влияние радиации на биологические структуры, в частности, стерилизация медицинской, пище

Предисловие

вой, фармацевтической продукции, обеззараживание отходов лечебнопрофилактических учреждений, пастеризация и дезинсекция продуктов
питания, очистка стоков сельскохозяйственных предприятий.
Большое внимание уделено обоснованию выбора определенного вида излучения и способа его аппаратурной реализации.
Совокупность вопросов, составляющих раздел науки «Радиационные технологии», чрезвычайно обширна. Невозможно дать даже краткую характеристику всем применениям ядерной техники в различных
областях науки и народного хозяйства». Сфера применений непрерывно
расширяется. Рассмотреть всю проблематику радиационных технологий
сколько-нибудь детально в одной книге не представляется возможным.
Оказалось более удобным разделить материал на две книги. Первая —
«Физические основы радиационных технологий» [1] — рассматривает
вопросы потери энергии различных видов излучений в веществе. Настоящая книга, посвящена анализу того, как вещество энергию излучений воспринимает и как воздействие излучений на вещество используется в разнообразных применениях. По ходу изложения многократно делаются ссылки на материал первой книги, она реферируется как
«книга 1».
Особо надо отметить мультидисциплинарный характер проблемы.
Сами ионизирующие излучения, их генерация, свойства и воздействие
на вещество — объект внимания физиков. Но используют их химики,
биологи, врачи, инженеры, специалисты многих других технических
и естественных отраслей знаний и производств, а также представители гуманитарных наук. В каждой отрасли своя терминология, свои
единицы измерения, своя базовая подготовка читателей. Объединить
разрозненные знания и интересы нам представляется весьма важным.
Целью данной книги является обзор основных применений радиационных технологий. Книга предназначена для студентов, аспирантов и
преподавателей инженерно-физических и технических специальностей,
для инженеров и специалистов различных отраслей промышленности,
использующих ионизирующие излучения в своей работе или пользующиеся результатом таких воздействий, а также для читателей, интересующихся современными проблемами, связанными с использованием
ионизирующих излучений.