Teoretické základy radiační chemie

Garant předmětu:

Libor Juha

Přednášející:

Libor Juha

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderné chemie

Anotace:

Teorie interakce ionizujícího záření s látkou. Prvotní děje v radiační chemii: teorie excitace a ionizace. Rekombinační kinetika; přenos náboje a excitační energie v molekulárních soustavách. Nepružný rozptyl elektronů. Primární radiačně chemické výtěžky. Vznik, struktura a vlastnosti solvatovaného elektronu. Teorie stop ionizujících částic v kondenzované látce. Teoretická kinetika radiačně chemických reakcí. Teorie chemických účinků ionizujícího záření na pevné látky (elektron-fononová interakce; radiační poruchy v krystalech) a v plynech. Vliv skupenství na iniciaci a průběh radiačně chemických reakcí.

Požadavky:

Porozumění přednášce je podmíněno úspěšným absolvováním základního kurzu radiační chemie přednášeného v magisterském studiu.

Osnova přednášek:

1. Teoretický popis interakce přímo a nepřímo ionizujícího záření s látkou. Teorie fotoefektu a Comptonova rozptylu. Průchod nabitých částic látkou. Teorie pružných a nepružných srážek částic. Interakce a rozptyl neutronů. Kalkulátory interakčních parametrů.

2. Časové a prostorové charakteristiky procesů podílejících se na radiačně chemických změnách molekulární soustavy. Klasifikace těchto procesů. Časová Schrödingerova rovnice.

3. Teorie prvotních dějů v radiační chemii. Excitace a superexcitace; ionizace. Teoretické základy spektroskopické notace stavů. Teorie Rydbergových stavů: kvantový defekt. Přenos excitační energie v izolované molekule a v kondenzované molekulární soustavě. Teorie přenosu náboje v molekulárních soustavách.

4. Osud primárních iontů a elektronů. Rekombinační kinetika. Teorie nepružného rozptylu elektronů atomy a molekulami. Primární radiačně chemické výtěžky. Optické přiblížení. Simulace degradačního spektra elektronů. Boltzmannova kinetická rovnice. Subexcitační elektrony.

5. Teorie tvorby, struktury a vlastností solvatovaných elektronů. Molekulární dynamické (MD) simulace.

6. Teoretické přístupy k popisu stopy ionizující částice v látce. Druhy stop a jejich složky (struktura). Fyzikální model stopy. Chemický model stopy. Difúzní kinetika ve stopě. Efekty vysokého dávkového příkonu a husté ionizace: překryv stop.

7. Teorie kinetiky radiačně chemických reakcí. Teoretické přístupy ke zkoumání časového průběhu dílčích radiačně chemických procesů.

8. Procesy probíhající v pevné fázi. Pásový model pevných látek. Elektron-fononová interakce. Excitony, polarony, plazmony. Bodové poruchy mříže. Barevná centra. Teoretické základy rozdílů v odezvě iontových krystalů (anorganických dielektrik), organických dielektrik, polovodičů a kovů na ionizující záření.

9. Teorie radiačně chemických procesů probíhajících v plynech. Posouzení vlivu skupenství na radiačně chemické účinky v molekulární soustavě daného složení.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Cílem předmětu je poskytnout posluchačům rigorózní teoretické základy nutné k hlubšímu pochopení klíčových chemických (a chemicky významných fyzikálních) dějů následujících interakci ionizujícího záření s hmotou.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1]J. Bednář: Theoretical Foundations of Radiation Chemistry, Academia, Praha 1990.

[2]A. Motl: Úvod do radiační chemie, skripta FJFI ČVUT, Praha 1990

[3]J. Bednář: První pikosekunda v radiační chemii, Academia, Praha 1983

[4]J. W. T. Spinks, R. J. Woods: Introduction to Radiation Chemistry, Wiley, NY 1990

Doporučená literatura:

[1]L. G. Christophorou: Atomic and Molecular Radiation Physics, Wiley, London-NY 1971

[2]Radiation Chemistry (Ed. Farhataziz, M. A. J. Rodgers), VCH, NY-Weinheim 1987

[3]Kinetics of Nonhomogeneous Processes (Ed. G. R. Freeman), Wiley, NY 1987

[4]Charged Particle and Photon Interactions with Matter (Eds A. Mozumder, Y. Hatano), M. Dekker, NY-Basel 2004

[5]Recent Trends in Radiation Chemistry (Eds J. F. Wishart, B. S. M. Rao), World Scientific, Singapore 2010

[6]W. Hayes, A. M. Stoneham: Defects and Defect Processes in Nonmetalic Solids. Wiley, NY 1985.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2023/2024:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Jaderná chemie (volitelný předmět)
• Jaderná chemie (volitelný předmět)