Дозиметрия ионизирующего излучения в радиационной химии, страница 3

Проводя дозиметрию ИИИ, следует придерживаться следующих правил:

1.  Материал ячейки должен быть химически инертен по отношению к дозиметрической системе (ни катализа, ни ингибирования).

2.  При фотонном излучении толщина стенок должна быть меньше пробега вторичных электронов, генерируемых в стенке ячейки (например, для Со⁶⁰ для стекла d<1,5 мм, для ПЭ -  d<3 мм,), иначе – завышенный результат за счет регистрации вторичных электронов из стенки ячейки.

3.  Для жидких дозиметрических систем размеры ячейки должны быть значительно больше пробегов вторичных электронов в жидкости, т.е. должно соблюдаться электронное равновесие (реальный вклад – 1-6 %).

4.  В случае дозиметрии потоков заряженных частиц, толщина стенки д.б. много меньше пробега частицы в ней, т.е. необходимо минимизировать поглощение ИИ в стенке. При этом не только для корпускулярного, но и для фотонного излучения необходимо учитывать ослабление его потока в самой дозиметрической среде.

Кроме того, необходимо, чтобы дозиметрическая и исследуемая системы были в одинаковом агрегатном состоянии (недопустимо газ – жидкость).

В общем виде величину поглощенной дозы определяют по формуле:

D= 9,65 . 10 ⁶ ΔС/G ρ         ( Гр)

Для фотонного излучения остается учесть только различия в характеристиках поглощения энергии ИИ:

D_иссл = D_дозим (μ_погл/ρ_иссл) / (μ_погл/ ρ_доз) = D_дозим (Z/A)_иссл / (Z/A)_дозим

Где - (μ_погл/ρ_иссл) – массовые коэффициенты поглощения энергии, а

 (Z/A) – эффективные атомные номера исследуемой и дозиметрической систем.

Химические дозиметры на основе водных растворов

Для разбавленных водных растворов характерно косвенное действие ИИ, т.е. радиолиз не самих молекул и ионов растворенного вещества, а действие на них продуктов радиолиза воды.

Проявляется это в виде окислительно-восстановительных реакций, газовыделения, изменения рН системы, образования осадков и т.д.

Дозиметр Фрикке

Это система, содержащая (0,4 М  Н₂SО4 + О₂ + (NH)₂SO₄ . FeSO₄ .6H₂O – соль Мора + NaCl 0,06 г/л)

Для гамма-излучения Со⁶⁰  и других близких по энергии излучений, РХВ, определенный калориметрическим, ионизационным, и другими абсолютными методами составляет 15,4 – 15,6 молекул на 100 эВ

Поскольку в системе есть протоны и кислород, протекают реакции:

е^-_aq+ Н⁺→ Н^*         (1)                                        О₂ + Н^*→ НО₂^* (2)

Далее :

Fe ²⁺ + ОН^*→ Fe³⁺ + ОН^-    (3)

Fe ²⁺ + НО₂^*→ Fe³⁺ + Н₂О₂  (4)

Fe ²⁺ + Н₂О₂ + Н⁺_aq → Fe³⁺ + ОН^-_aq + ОН^*    (5)

Поскольку ОН^* - 1, Н₂О₂  - 2, а е^-_aq  и Н^* - 3 ( за счет реакции 4), то

G(Fe⁺³) =  G _(ОН*)  +2G_{(Н2О2 )} + 3 (G _{(Н* )} +G _{(е-aq  )} ) =

                 2,95 + 2 . 0,8  + 3 (3,05 + 0,6) = 15,5 ионов/ 100 эВ 

Добавка NaCl в концентрации 10^-3 М необходима для подавления влияния органических примесей, поскольку образующиеся радикалы Cl значительно быстрее реагируют с ионами двухвалентного железа, чем с органическими веществами.

Cl^- + ОН^*→+ Cl^*+ ОН^-                     Cl^*+ Fe ²⁺ → Fe³⁺ +Сl^-

Регистрацию ионов трехвалентного железа проводят спектрофотометрически при 304 нм (ε = 2205 л/ моль. см).

     Влияние ЛПЭ

РХВ практически не зависит от ЛПЭ для рентгеновского, гамма и быстрых электронов в диапазоне  от 0,66 до 30 МэВ, поскольку в этих случаях ЛПЭ меняется слабо.

Но при работе с другими видами излучения это не так.

(рис. 7.4. стр. 294 Пик)

                                                            Влияние мощности дозы

РХВ не зависит от мощности дозы до 10^-6 Гр/с (что сопоставимо со скоростью самопроизвольного окисления ионов кислородом при комнатной температуре).

Выше 10⁶ Гр/с  наблюдается уменьшение РХВ, но поскольку при непрерывно облучении при больших мощностях дозы проявляется влияние и других факторов, то желательно работать с этой системой при мощностях дозы не более 10 Гр/с.

                      Влияние концентраций реагентов