دوزیمتری شیمیایی

دوزیمتری شیمیایی

 

 جذب پرتو یونیزان در برخی مواد می تواند سبب ایجاد تغییرات شیمیایی گردد . چنانچه این تغییرات قابل اندازه گیری باشد ،‌ از این مواد می توان برای اندازه گیری دوز جذب پرتو استفاده نمود . صدها سیستم دوزیمتری شیمیایی پیشنهاد شده ولی تعداد کمی از آنها در خارج از آزمایشگاههای اولیه مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از مهمترین آنها به وسیله Fricke و همکارانش ( Fricke & Morse ) پیشنهاد شده و دوزیمتر Fricke یا سولفات فرو نامیده می شود . در این سیستم که اصولاً از یک محلول سولفات فرو در اسید سولفوریک رقیق و اشباع شده از هوا تشکیل شده ، یونهای فرو ،‌2+ Fe ، توسط پرتو به یونهای فریک Fe3+، اکسید می شود . مکانیزم آن کاملاً تحقیق شده و به خوبی شناخته شده است . حداقل 96% محلول دوزیمتر را معمولاً‌ آب تشکیل می دهد ، و بنابراین برخورد پرتو عمدتاً با آب بوده و می تواند سبب یونیزاسیون و یا تهیج مولکولهای آب تا حد بالاتر از شکست پیوند H-OH شود . در زیر توضیح ساده ای از واکنشهای به وجود آمده نشان داده شده است .

H₂O  -> H₂O⁺ + e^- + H₂O*
H2O*  -> H + OH
H₂O⁺ -> H⁺ +OH

رادیکال هیدروکسیل می تواند یک یون فرو2+ Fe را به یون فریک Fe3+ اکسید نماید .

Fe²⁺ + OH -> Fe³⁺ + OH^–  

اتمهای هیدروژن نیز با اکسیژن محلول ترکیب شده و رادیکال هیدروپراکسی H2O  را ایجاد می کند ، که به نوبه خود یونهای بیشتری از فرو را به فریک اکسید می نماید .

Fe²⁺ + HO₂    ->Fe³⁺ + HO₂^-

یون حاصل با یونهای⁺ H موجود در محلول تشکیل آب اکسیژنه H₂O₂  داده که این نیز یون فریک بیشتری را به وجود می آورد .

Fe²⁺ + H₂O₂ ->Fe³⁺  + OH + OH^-

برای دوزیمتری توسط دوزیمتریهای شیمیایی کمیتی به نام « بهره شیمیایی اشعه » G(x)  تعریف شده است . این کمیت مشابه   عکس میانگین انرژی لازم برای ایجاد یک جفت یون در دوزیمتری با اتاقک یونیزاسیون است . ( شاید یک بد شانسی است که این دو روش دوزیمتری به طور جداگانه توسط یافته و نتیجتاً کمیتی به نام بهره یونیزاسیون پرتو که می توانست مستقیماً مشابه بهره شیمیایی پرتو باشد ، وجود ندارد ) . بهره شیمیایی پرتو به صورت نسبت   تعریف می شود ، که n(x) مقدار متوسط ماده با یک ماهیت مشخص x است که در اثر انتقال انرژی متوسط   به آن تولید شده ، از بین رفته یا تغییر یافته است . واحد SI برای آن   است . سالها از کمیت مشابه دیگری به نام « مقدار G » استفاده می شد ، که نسبت تعداد متوسط ( در مقابل مقدار ماده ) از ماهیتهای تولید شده ، از بین رفته ، یا تغییر یافته به انرژی انتقالی بود. این کمیت به صورت تعداد ماهیتها در ev 100 بیان شده و واحد آن 1-( ev 100 ) می باشد . استفاده از آن احتمالاً با انتقال تدریجی به بهره شیمیایی پرتو از بین خواهد رفت . به هر حال این دو کمیت به وسیله رابطه زیر ارتباط دارند.
 
چنانچه بهره یونهای فریک مشخص باشد ، با اندازه گیری تعداد مولها می توان انرژی جذب شده را با استفاده از بهره شیمیایی پرتو محاسبه نمود .