使用硫氰酸钠作为指示剂的PEO-Fricke剂量计的吸收剂量率依赖性

《Applied Radiation and Isotopes》：Absorbed dose rate dependence for PEO-Fricke dosimeter using sodium thiocyanate as indicator

Fricke凝胶剂量计研究显示，聚乙烯醇（PEO）作为凝胶剂与硫氰酸钠结合的PEO-Fricke剂量计在1.78×102至1.19×103 Gy·h?1剂量率范围内，光谱响应波动5.2%，虽高于传统FXG凝胶（1.3%），但其5-150 Gy剂量范围内线性响应特性，表明PEO-Fricke在三维剂量测量和高剂量应用中具有潜力。

　　

Iasmin V. Nishibayaski | Anna L.F. Silveira | Luiz C. Meira-Belo

核技术发展中心（CDTN），Presidente Ant?nio Carlos大道6627号，31270-90，贝洛奥里藏特，巴西

摘要

Fricke溶液由硫酸亚铁铵在水性硫酸介质中组成，广泛用作化学剂量计，用于量化辐射参数，如暴露量、kerma和吸收剂量。传统的Fricke剂量计通过添加凝胶剂进行了改进，以实现三维吸收剂量的测量。此外，加入离子指示剂（如二甲酚橙）可以提高凝胶的稳定性，并使光学分析仪能够用于剂量计算。本研究调查了使用聚氧化乙烯（PEO-Fricke）作为凝胶剂和硫氰酸钠作为离子指示剂的Fricke凝胶剂量计在钴-60伽马辐射场中的响应，其吸收剂量率范围为1.78 × 10² Gy·h^-1至1.19 × 10³ Gy·h^-1。通过分光光度法评估了PEO-Fricke配方的剂量响应，并将其与基于猪明胶和二甲酚橙的传统Fricke凝胶（FXG）进行了比较。结果显示，PEO-Fricke剂量计的光谱响应最大变化约为5.2%，而FXG配方的变化约为1.3%。此外，PEO-Fricke剂量计在5 Gy至150 Gy的范围内表现出线性的吸收剂量响应。这些结果表明，含硫氰酸钠的PEO-Fricke配方是三维剂量测量和高剂量辐照应用的一个有前景的替代方案。

章节摘录

Fricke溶液

选择合适的剂量计系统需要根据其应用进行论证。在此选择过程中，必须考虑一些因素，包括要测量的吸收剂量范围、辐射的类型和能量、影响因素的作用、成本、可用性、安全性以及空间分辨率。例如，Fricke溶液作为一种参考标准化学剂量计，由于其组成，在校准测量中被广泛用作组织等效物。

Fricke凝胶的制备

Fricke凝胶剂量计的制备分为三个主要步骤：制备Fricke溶液、制备凝胶基质以及最终均质化和分装。

Fricke溶液的制备使用三蒸水、50 mM硫酸、1.0 mM硫酸亚铁铵和1.0 mM氯化钠，按照标准程序进行。加入硫酸以提供Fe²⁺氧化所需的酸性环境，硫酸亚铁铵作为

剂量率依赖性响应

Fricke凝胶吸光度随吸收剂量率的变化结果如图1所示。

对于PEO-Fricke剂量计，在所研究的吸收剂量率范围内，光谱响应的最大变化约为5.2%，表明其在伽马辐照下的依赖性相对较低。这种行为表明，所提出的配方在辐照系统规定的操作范围内提供了稳定的响应。

结论

在这项工作中，制备并分析了以聚氧化乙烯（PEO）作为凝胶剂和硫氰酸钠作为离子指示剂的Fricke凝胶剂量计，以研究其作为辐射剂量计的适用性。

为了实现本研究的目的，制备了两种Fricke凝胶配方：PEO-Fricke，以聚氧化乙烯作为凝胶剂和硫氰酸钠作为指示剂；以及FXG，以猪明胶作为凝胶剂和二甲酚橙作为指示剂。

CRediT作者贡献声明

Iasmin Vieira Nishibayaski：撰写——原始草案、方法论、研究、数据分析。Anna Luiza Fraga Silveira：撰写——审阅与编辑、方法论。Luiz Cláudio Meira Belo：撰写——审阅与编辑、监督、项目管理、方法论、资金获取

未引用的参考文献

Araujo等人，2021年；Day和Stein，1950年；ICRU报告80，2008年；国际标准化组织，2015年；Ozutsumi等人，1993年；Rae等人，1995年；Scotti等人，2022年。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本研究报告工作的财务利益或个人关系。