Исследование методом спектроскопии электронного парамагнитного резонанса особенностей формирования радикалов в аланине под воздействием альфа-излучения

«Радиация и риск». 2016. Том 25. № 1, с.85-93

Сведения об авторах

Иванников А.И. – вед. научн. сотр., к.ф.-м.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России. Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королева, 4. Тел.: (484) 399-71-48; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Хайлов А.М. – ст. научн. сотр., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России.
Скворцов В.Г. – зав. лаб., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России.
Орленко С.П. – научн. сотр. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России.
Степаненко В.Ф. – зав. лаб., д.б.н., проф. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России.
Суриямурти Н.¹ – вед. научн. сотр. Центр атомных исследований им. Индиры Ганди, Калпаккам, Индия.

Аннотация

Исследована зависимость формы спектра ЭПР аланина от величины микроволновой мощности в резонаторе спектрометра после облучения либо альфа-частицами, либо гамма-квантами. Для спектров, записанных при микроволновой мощности в резонаторе менее 5 мВт, значимых различий не наблюдалось. Напротив, при значениях микроволновой мощности более 10 мВт наблюдали значительные различия в формах спектра аланина, облучённого различными типами излучений. Показано, что различия в форме спектров при облуче- нии альфа-частицами и гамма-квантами вызваны увеличением радиационного выхода регистрируемых радикалов второго и третьего типов, образующихся при отрыве атома водорода от центрального атома углерода, и при радиолизе вследствие отрыва двух протонов и атома кислорода от молекулы аланина соответственно. Данные типы радикалов также образуются при нагреве аланина до 200 °С. Таким образом, полученные результаты указывают на то, что под воздействием альфа-излучения в аланине наблюдается повышенный выход тех же радикалов, что и при нагреве, что может быть объяснено локальными эффектами нагрева в местах прохождения треков альфа-частиц, характеризующихся высоким параметром линейной передачей энергии. Исследован сравнительный выход радикалов трёх различных типов, ответственных за компоненты суммарного спектра при облучении альфа-частицами и гамма-квантами, путём разложения на компоненты суммарного спектра ЭПР облучённого аланина. Показано, что выход радикалов третьего типа после альфа-облучения составляет порядка 20%, тогда как после гамма-облучения этот вклад не превышает 10%. Также показано, что вклад радикалов второго типа в спектр ЭПР становится доминирующим при значениях микроволновой мощности в резонаторе спектрометра более 20 мВт при облучении гамма-квантами и 40 мВт при облучении альфа-частицами.

Ключевые слова
Аланин, спектроскопия ЭПР, альфа-излучение, плутоний-239, гамма-излучение, радиационно-индуцированные радикалы, микроволновая мощность в резонаторе спектрометра, разложение спектров, метод наименьших квадратов, добротность резонатора.

Список цитируемой литературы

1. Baffa O., Kinoshita A. Clinical applications of alanine/electron spin resonance dosimetry //Radiat. Environ. Biophys. 2014. V. 53. P. 233-240.

2. Helt-Hansen J., Rosendal F., Kofoed I.M., Andersen C.E. Medical reference dosimetry using EPR measurements of alanine: Development of an improved method for clinical dose levels //Acta Oncol. 2009. V. 48, P. 216-222.

3. Schultka K., Ciesielski B., Serkies K., Sawicki T., Tarnawska Z., Jassem J. EPR/alanine dosimetry in LDR brachytherapy-a feasibility study //Radiat. Prot. Dosim. 2006. V. 120, N 1-4. P. 171-175.

4. Schaeken B., Cuypers R., Lelie S., Schroeyers W., Schreurs S., Janssens H., Verellen D. Implementation of alanine/EPR as transfer dosimetry system in a radiotherapy audit programme in Belgium //Radiother. Oncol. 2011. V. 99, N 1. P. 94-96.

5. Heydari M.Z., Malinen E., Hole E.O., Sagstuen E. Alanine radicals, part 2: The composite polycrystalline alanine EPR spectrum studied by ENDOR, thermal annealing and spectrum simulations //J. Phys. Chem. A. 2002. V. 106. P. 8971-8977.

6. Malinen E., Heydari M.Z., Sagstuen E., Hole E.O. Alanine radicals, part 3: properties of the components contributing to the EPR spectrum of X-irradiated alanine dosimeters //Radiat. Res. 2003. V. 159, N 1. P. 23-32.

7. Zeng G.G., McEwen M.R., Rogers D.W., Klassen N.V. An experimental and Monte Carlo investigation of the energy dependence of alanine/EPR dosimetry: I. Clinical x-ray beams //Phys. Med. Biol. 2004. V. 49, N 2. P. 257-270.

8. Zeng G.G., McEwen M.R., Rogers D.W., Klassen N.V. An experimental and Monte Carlo investigation of the energy dependence of alanine/EPR dosimetry: II. Clinical electron beams //Phys. Med. Biol. 2005. V. 50, N 6. P. 1119-1129.

9. Ableitinger A., Vatnitsky S., Herrmann R., Bassler N., Palmans H., Sharpe P., Ecker S., Chaudhri N., Jдkel O., Georg D. Dosimetry auditing procedure with alanine dosimeters for light ion beam therapy //Radiother. Oncol. 2013. V. 108, N 1. P. 99-106.

10. Bassler N., Hansen J.W., Palmans H., Holzscheiter M.H., Kovacevic S., the AD-4/ACE Collaboration. The antiproton depth-dose curve measured with alanine detectors //Nucl. Instr. Methods in Phys. Res. B. 2008. V. 266. P. 929-936.

11. Mangueira T.F., Silva C.F., Coelho P.R.P., Campos L.L. Gamma/neutron dose evaluation using fricke gel and alanine gel dosimeters to be applied in boron neutron capture therapy //Appl. Radiat. Isot. 2010. V. 68, N 4-5. P. 791-794.

12. RSICC Computer Code Collection, Report CCC-715. Los Alamos, LANL, 2002.

13. Ivannikov A.I., Skvortsov V.G., Stepanenko V.F., Tikunov D.D., Takada J., Hoshi M. EPR tooth enamel dosimetry: optimization of the automated spectra deconvolution routine //Health Phys. 2001. V. 81, N 2. P. 124-137.

Полная версия статьи