Лабораторная работа № 1

“Ферросульфатная дозиметрия»

Цель работы:

- ознакомиться с методами химической дозиметрии в радиационной химии;

- приготовить дозиметр Фрике (Хартра);

- определить мощность дозы раствора с неизвестной концентрацией ионов железа с помощью ферросульфатного (Хартра) дозиметра.

Теоретическая часть

Ферросульфатная дозиметрия.

Требованиям, предъявляемым к химическим дозиметрам, удовлетворяют многие системы, но наибольшее применение в качестве дозиметрической системы находит ферросульфатный дозиметр, который прокалиброван для всех видов излучения и используется в качестве вторичного стандарта. Ферросульфатный дозиметр относится к исследовательскому интервалу доз.

В 1927 г. X. Фрике и С. Морзе предложили для определения поглощенной дозы рентгеновских лучей использовать окисление сернокислого железа в разбавленных сернокислых растворах, насыщенных воздухом, что со временем приняли большинство исследователей, работающих с ионизирующими излучениями. Разбавленный водный раствор FeS0₄ в 0,4 М растворе серной кислоты, насыщенный воздухом, получил название дозиметра Фрике. Выбор концентрации серной кислоты сделан так, что массовые коэффициенты поглощения раствора и воздуха равны. Ферросульфатный дозиметр позволяет определять дозу в интервале от 4000 до 40000 рад.

Под действием излучения в разбавленных сернокислых растворах закисного железа, насыщенных воздухом, происходит окисление ионов Fe²⁺ с образованием ионов Fe³⁺. Значение выхода Fe³⁺ получено в двадцати специально поставленных независимых исследованиях в ряде стран в течение 50-60-х годов с применением калориметрических, ионизационных методов и абсолютного счета электронов с известной энергией.

1. Химический состав дозиметра Фрике

(l-5)мM FeS0₄ [или FeS0₄·7H₂0 или (NH₄)₂SO·FeSO₄·6Н₂О + 0.4М H₂S0₄] + 1мM NaCI + О₂

2. Механизм радиолитических превращений:

Н2О → Н + ОН + Н2О2 + eaq	(1)
Fe2+ + ОН → Fe3+ + ОН−	(2)
Fe2+ + Н2О2 → Fe3+ + ОН− + ОН	(3)
eaq + Н3О+ → Н + Н2О	(4)
Н + О2 → НО2	(5)
Fe2+ + НО2 → Fe3+ + НO2	(6)
НО2 + Н+ → Н2О2	(7)

3. Радиационно-химический выход для γ-излучения и быстрых электронов:

G(Fe³⁺) = G_OH + 3G_H + 3G_eaq + 2G(H₂O₂) = 15.6 ионов/100 эВ