电离辐射剂量与防护第四章件第二节.ppt

* 辐射会导致物质发生变化，特别是化学变化； 利用化学变化产物或化学变化过程测量介质中吸收剂量的方法，称为化学法； 化学剂量计可选的很多，且不限气、液、固态，容易与测量对象的原子组成相匹配； 化学（剂量计）法对敏感感材料的要求与量热法的相反； 以研究最成熟的（化学剂量计）弗里克剂量计为例介绍化学剂量计的相关知识。 第四章 量热计和化学剂量计 第二讲 化学剂量计 一、弗里克溶液 a. FeSO4 或Fe(NH4)2(SO4)2 1mol/m3 b. H2SO4 400mol/m3 c. NaCl 1mol/m3 上世纪20年代，弗里克研制成了硫酸亚铁剂量计。 一般情况下用3次蒸馏水、FeSO4、H2SO4以及NaCl 配成，其中FeSO4需要现场制备为好。 标准弗里克溶液的成分组成： 上述溶液用无离子水制成，且空气饱和（约0.25mol.m-3O2）。 S对低能光子有过度的μen/ρ，所以测低能光子应减少硫酸浓度。 当水和试剂特别纯时，可不加NaCl。 应注意自然氧化过程对D测量的影响。 说明 二、辐射化学反应机制 1.水的射解作用 物理阶段（10-16s时间内） 物理化学阶段（10-11s或少一些时间内） 化学阶段（10-11s—10-8s时间内 ） a.物理阶段 电离和激发： b.物理化学阶段 H2O+与附近的水分子发生质子交换: （10-14s） （10-11s） 电离电子能量降到水的激发能（7.4eV）以下之后，有: （10-11s） （10-12s） 自由基：具备多余电荷的中性原子或原子团，化学性质非常活泼。 c.化学阶段 如果溶液的PH值很低，则水合电子通过如下的反应而 迅速从溶液中消失： 2.水的射解产物与亚铁离子的反应 水的射解产物中，H2O2 、H*和OH*具有很强的氧化作用，使 Fe2+→Fe3+。 由（1）式1个OH*自由基可以使Fe2+ Fe3+ 1.（2）和式（3）1个H*自由基可以使Fe2+ Fe3+ 2.（3）生成的HO2-通过（4）式生成H2O2，H2O2在（5）式可以氧化1个Fe2+ ，并生成OH*， OH*通过(1)可在氧化1个Fe2+。 由（5）式1个H2O2自由基可以使Fe2+ Fe3+，生成OH* OH*通过（1）式可以使Fe2+ Fe3+ 1个OH* 1个Fe3+ 1个H* 3个Fe3+ 1个H2O2 2个Fe3+ 当溶液中缺氧时： 当溶液中含有机杂质时： 但当溶液中有氯离子时，OH*首先与Cl-反应，即 从而消除或降低有机杂质的干扰。 三、辐射化学产额G（x） 电离辐射授与某一物质的平均能量为1J时，产生、破坏或变化了的某一特定实体X的物质的平均量，用G（x）表示，mol.J-1 或mol.kg.Gy-1，也有时用（100eV）-1作单位，1mol.J1=6.022×1023 ×1.6022×10-19(eV)-1 =9.648×106 (100eV)-1。 2.G(x)的表达式 以弗里克剂量计为例: 1.定义 说明： G（x）在高剂量率照射下，会降低，主要原因是缺氧; 非辐射产生的H2O2，使G（x）加大; G（x）与照射时溶液温度有关; 在中子、γ混合场中，若γ射线产生的吸收剂量分数为f，则 基本原理：Fe3+对λ=224nm、304nm的光线的吸收最强。把辐照后的弗里克剂量计放到上述光线中，然后测定光线被吸收的程度，就可以确定Fe3+的数目，从而得到吸收剂量D。 对λ=224nm的灵敏度更高，但容易受干扰，以此，一般取λ=304nm。 四、摩尔线吸收系数ε C:摩尔浓度，mol/m3 L：光程长（m），即射线穿过的介质路程。 定义摩尔线吸收系数ε： 即光线在浓度为1mol的指定物质中穿过的厚度为1m时的吸光度，则A=εcl。 对于弗里克溶液，吸光度的改变决定Fe3+与Fe2+的ε之差，即εm 。 εm可在分光计上用标准溶液测定，也可查表。 定义透射比： 定义吸光度（或光密度）： *