МНОГОЗАРЯДНЫЕ ИОНЫ

МНОГОЗАРЯДНЫЕ ИОНЫ (син.: тяжелые ионы, тяжелые ядра) — ускоренные тяжелые заряженные частицы с атомным номером Z > 2, входящие в состав галактического космического излучения, а также получаемые на ускорителях заряженных частиц. М. и. в составе космического излучения (см.) впервые были обнаружены в 1947 г. с помощью ядерных фотографических эмульсий, поднятых на высоту св. 30 км. Предполагается, что в начальный момент галактическое космическое излучение (ГКИ) состоит исключительно из М. и., к-рые со временем в результате взаимодействия с межпланетной средой распадаются на легкие ядра. М. и. с близкими атомными номерами объединяют в четыре группы: легкие — L (Z = 3 — 5), средние — M (Z = 6 — 9), тяжелые — H (Z = 10 — 19) и очень тяжелые — VN (Z св. 20). Изучение биол, действия М. и. связано гл. обр. с длительными пилотируемыми космическими полетами и перспективой использования М. и. для решения задач лучевой терапии (см.) и в целях диагностики.

Несмотря на малую плотность потока М. и. (ок. 1,5% от суммарной плотности потока ГКИ), имеется опасность их воздействия на экипажи космических кораблей, особенно при длительных полетах. В суммарной дозе ГКИ по оценкам различных авторов М. и. составляют от 35 до 55%. За счет взаимодействий частиц ГКИ с конструктивными элементами корабля ii биол, тканями значение дозы может возрастать на 50—100%. В результате экранирующего влияния Земли и защитного эффекта геомагнитного поля доза, обусловленная ГКИ, составляет для орбит высотой до 300 км и наклоном 65° к плоскости экватора 10—15 мрад в 1 сут.

Для оценки биол, действия М. и. необходимо знать величину линейной передачи энергии (см.), а в ряде случаев — радиальное распределение переданной энергии вдоль трека М. и. Наиболее полно изучено биол, действие М. и. в экспериментах на ускорителях заряженных частиц в интервале энергий до 10 МэВ/нуклон. При этом установлено, что коэффициент относительной биологической эффективности излучений (см.) зависит от вида биол, объекта, критерия, использующегося для оценки эффекта, а также того, на каком участке так наз. кривой Брэгга находится объект облучения. Отмечена слабая выраженность или полное отсутствие признаков постлучевого восстановления после облучения М. и., уменьшение кислородного эффекта (см.) при облучении ферментов, бактерий и культур тканей млекопитающих с увеличением линейной передачи энергии (ЛПЭ); при ЛПЭ ок. 1000 МэВ-см²/г и выше повреждающее действие М. и. не зависит от содержания кислорода в облучаемом объекте. Проводятся также исследования биол, действия М. и. в космических полетах. Можно считать установленным, что при прохождении М. и. через сетчатку глаза возникает ощущение световых вспышек. Напр., экипажи космических кораблей «Аполлон» наблюдали появление световых вспышек в виде звезд, узких полос и сияний с частотой ок. 1 вспышки в 1 мин.

Перспективно применение пучков М. и. определенных параметров с целью лучевой терапии злокачественных опухолей. При этом обычно необходимы энергии, обеспечивающие пробеги М. и. в тканях на глубину в среднем до 25 см, и интенсивности (в зависимости от вида М. и. и их энергии) до 10¹² частиц/см²-сек. Терапевтическое применение М. и. основывается на благоприятном пространственном распределении поглощенной дозы излучения, возрастающей в конце пробега частиц (в так наз. пике Брэгга), возможности регулирования длины этого пробега, весьма малом боковом рассеянии частиц, что позволяет формировать геометрически четко очерченные поля облучения. В результате удается снизить, а в ряде случаев полностью исключить лучевые повреждения (см.) окружающих тканей и критических органов (см.). Преимущества М. и. перед другими видами ионизирующего излучения наиболее отчетливо проявляются при облучении глубоко залегающих опухолей.

Перспективно применение монохроматических пучков М. и. для ионной томографии, обеспечивающей при меньшей дозе излучения разрешающую способность, подобную компьютерной томографии (см. Томография компьютерная), или позволяющей при той же дозе излучения в 3—4 раза повысить точность отображения различных сред, обычно не дифференцирующихся с помощью рентгенол, исследования.

Библиография: Вопросы микродозиметрии, под ред. В. И. Иванова и А. Н. Кронгау-за, с. 49, М., 1973; Григорьев Ю. Г. Радиационная безопасность космических полетов, М., 1975, библиогр.; Ковалев E. Е. Радиационный риск на земле и в космосе, М., 1976; Основы космической биологии и медицины, под ред. О. Г. Га-зенко и М. Кальвина, т. 2, кн. 2, с. 78, М., 1975, библиогр.; Хаффнер Дж. Ядерное излучение и защита в космосе, пер. с англ., М., 1971; Elementary particles, ed. by L. G. L. Yuan, p. 197, N. Y. — L., 1971; Tobias С. A. Pretherapeutic investigations with accelerated heavy ions, Radiology, v. 108, p. 145, 1973.

Г. В. Макарова, В. И. Попов, А. И. Рудерман.