1、UDC 681. 212 543. 39. 06 F 54 写主共标GB 139-8 9 使用硫酸亚41 、L，量测量吸剂量的标准Standard method for using the ferrous sulfate (Fricke) dosimeter to measure absorbed dose in water 1989-02-22发布1989 12-01实施国家技术监督局发布, 一中华人民共和国国家标准使用跪酸亚铁剂量计测量水中吸收剂量的标准方法Standard method for using也eferro皿皿lfa但（Fricke)d臼ime缸，tom盹sureab阔，be
2、dd田ein water 1 主题内容与适用范围GB 139 89 1. 1 本标准规定了硫酸亚铁剂量计（Fricke剂量计）的制备以及使用硫酸亚铁剂量计测量水中电离辐射吸收剂量的方法。1. 2 本标准适用于医学辐射治疗级（限束）和辐射加工级（非限束）水中吸收剂量的测量，其适用范围为21. 2. 1 吸收剂量，40400Gy; 1. 2. 2 吸收剂量率g小于106Gys-1;1. 2. 3辐射能量z光子为o.1 30 MeV，电子束为：1 30 MeV; 1. 2. 4辐照温度，1060，校准时在2025（参看附录助。1. 3本标准也适用于传递剂量计和常规剂量计的校准和检定。2 引用标准GB
3、 2637安部3 名词术语3. 1 吸收剂量absorbedd耐D是dE除以dm所得的商，其中dE是电离辐射授与质量为d刑的物质的平均能量。dE D一.（1 ) dm 单位，Jkg 1 吸收剂量单位的专门名称是戈瑞，单位符号是GyolGy = lJ kg-1 3. 2 吸收剂量率abs哑bedd耐rateD是dD除以cit所得的商，其中是在时间间隔dt内吸收剂量的增量。dD D一“.（2 ) 且王国家技术监督局19890222批准1989-12 01实施1 GB139 89 单位，J(kgs) lGy s lJ(kg s) 3. 3摩尔线性吸收系数mo！盯Jin四absorptioncoeff
4、icient e是由Beer定律给出的，它可用如下关系式描述：A .”( 3 ) c l 式中：A在某一特定波长下的吸光度（absorbance); c 所研究离子的摩尔浓度；l 分光光度计测量液杯中溶液的光程长度。单位，mmo! 1 注该量在一般文献中通常称为摩尔消光系数（molarextinction coefficient），单位，Lmol1 cm-. 3. 4 辐射化学产额radia旺。nchemi由lyield G(X）是n(X）除以E所得的商，其中n(X）是由于授与物质平均能量E而使某一指定实体X中生成、破坏或变化的物质的平均量。侃（X)G(X) 一直一.( 4 ) 单位：molJ
5、 1 注该量通常称为G值，并用（lOOeV)表示（参看附录。Imo! J-1二9.65 IO(IOOeV) 1 4原理4. 1 本标准的硫酸亚铁剂量计提供了水中吸收剂量的一种绝对测量方法。它依赖于电离辐射使酸性水溶液中，由水的辐解产物将Fe2离子定量地氧化为Fe3离子的过程。4. 2剂量计溶液是一种用空气饱和的硫酸亚铁锁酸性水榕液。使用带有测量溶液控温系统的分光光度计，在紫外区的某一特定波长下，可以准确地测定吸光度的变化值，给出吸收剂量。分光光度计必须使用己知浓度的Fe3离子标准溶液进行校核，由吸光度随Fe3离子摩尔浓度的变化得到摩尔线性吸收系数。4. 3硫酸亚铁剂量计必须在电子平衡的条件下受
6、照射，以准确地确定水中的吸收剂量。5干扰及其消除方法5. 1 硫酸亚铁剂量计溶液对有机杂质极端敏感，在存放或转移溶液时均不得引入。5. 2 在剂量计溶液和Fe离子标准溶液中，有些痕量的金属离子也有影响，因此，不得使用金属管子转移任何溶液。5. 3 容量器具必须采用化学稳定的玻璃器皿，例如棚硅玻璃（国产饲料或GG17料等硬质玻璃）。在使用之前应彻底清洗ga. 在热蒸馆水中（高于60）振荡清洗半小时；b. 在热浓硫酸（H2S04）中振荡清洗半小时c. 用蒸馆水至少漂洗兰次，2 GB139 89 d. 干燥后置于清洁、无尘环境中备用。5. 4 对用于配制剂量计溶液的容量瓶，按上述方法清洗后，装满剂量
7、it溶液（配制方法见第8章，辐照一定剂量（大于5kGy），使用前将剂量计溶液倒出，然后重新配制所用的剂量计溶液。5. 5某些试剂中（如H2S04）有害杂质的清除、辐照容器安瓶的处理以及剂量计封装过程等将分别在以后有关部分叙述。6仪器6- 1 分光光度计用于测量溶液的吸光度，应具备下述条件s. 1. 1 它能够测量吸光度值达2，并在300run区具有小于1%的不确定度$s. 1. 2 它应当装配有一个可准确控制温度（土0.1）的杯舱；s. 1. 3配有良好特性的石英液杯，用来测量溶液的吸光度，液杯的光程长度l=0. 01 ffi0 6. 2 哪硅玻璃或化学稳定性相当的玻璃器皿，可用来保存试剂、制
8、备剂量计溶液和Fe3离子标准溶液。s. 3 辐照容器：是剂量计的一个组成部分，用于装剂量计溶液进行辐照，以确定吸收剂量。采用GB 2637安顿中的双联曲颈玻璃安顿，标称2mL，内装剂量计洛液2.8 mL（溶液高度为30土Inrm）。6. 4辐照模体应提供电子平衡条件并使剂量计精确定位。辐照模体的材料是水或辐射吸收特性与水等效的物质（如聚苯乙烯或有机玻璃）。水模体外形尺寸tbh(300 mm 300mm 300 mm），并有良好定位支架和安部剂量计套管。固体模体使用聚苯乙烯或有机玻璃。达到电子平衡所需的厚度与辐射能量有关。6. 5全玻璃磨口定量加液器z用于将剂量计溶液定量地注入玻璃安瓶中。6-6
9、煤气和氧气焊炬（或类似装置），用来快速融封玻璃安部。6. 7 制备兰次（或四次）蒸馆水装置。注2在本标准中所使用的各类计量器具，均应经计量部门定期检定。7试;l!J7. 1 在本标准中，用来制备所有溶液的化学试剂均应符合国家标准。具体要求如下a. 硫酸（H2S04），优级纯。按附录B预处理。b. 硫酸亚铁镀（NH4)2Fe(S04)2 6H20），分析纯。 氯化饷（NaCl)z高纯试剂。d. 金属铁丝（Fe），光谱纯。e. 三氧化二铁（Fe20，），光谱纯。f. 过氧化氢（H202），优级纯。7. 2 水的纯优水是剂量计溶液的主要组成，也是有机污染物的主要来源。因此，水的纯化是非常重要的。来自
10、离子交换树脂或电渗析（膜）纯化系统的去离子水不能直接使用。因它可能存在有可溶性的离子交换树脂碎屑。使用前应再通过玻璃或石英蒸馆器组成的蒸馆装置，进行如下蒸馆处理a. 经酸性重错酸饵（H2S04,I mLL 1 ;K2202, lgL 1) ; b. 再经碱性高锤酸饵（NaOH或KOH;KMn04各lgL1); 再经不加任何添加物蒸馆12次，即得到所需三次（或四次）蒸馆水；d. 制得的三次（或四次）蒸馆水应贮存于硬质玻璃磨口容器（或磨口石英容器）中。7. 3本标准中使用的蒸馆水和蒸馆过程中的蒸馅水，均不得贮存在塑料容器中或使用塑料（或橡胶及金属）塞子或管线连接的容器。8剂量计溶液的制备8. 1
11、ifjlj备步骤23 GB 139-89 s. 1. 1 空气饱和的0.4 mo! L-1 H2S04的制备E在IL容量瓶中，先加入适量的蒸饱水，再缓慢加入22. 5 mL浓H2S04（密度为1.84 gcm勺，待其冷却后稀释到1L刻度，充分摇动，使空气饱和。室内空气应避免有机物污染。s. 1. 2在lL的容量瓶中溶解0.392 g(NH.,)2Fe(S04)26H20和0.058 gNaCI r适量的0.4 molL 1H2S04 中，再用0.4molL1日，so，稀释到1L容量瓶的刻度。8. 2 按8.1. 2制得的剂量计溶液组成，O.001 molL (NH4)2Fe(S0,)26H20
12、,0. 001 molL-NaCI和空气饱和的0.4molL1H乒o，的水溶液。加入NaCl是为了抑制痕量有机杂质存在而引起硫酸亚铁剂量计中虚假高产额的可能性。8. 3 制备的剂量计溶液应贮存在清洁的棚硅玻璃容器（或容量瓶）内，置于清洁的橱柜中。在装入安瓶制成剂量计之前必须经进一步老化或预辐照处理（详见附录B）。9硫酸亚铁剂量计的制备9. 1 玻璃安瓶的预处理9. 1. 1 双联安额从中分开后，用蒸馆水充满，辐照一定剂量（大于5kGy): 9. 1-2用蒸饱水冲洗三次；9. 1. 3在550烘烤至少3h，待其冷却后置于清洁处备用。9. 2在剂量计溶液加入定量加液器之前，应充分摇动，再使其空气饱
13、和。用全玻璃磨口定量加液器往安瓶中注入2.8 mL溶液。切勿在安瓶颈上沾溅溶液而使其融封时受热氧化。9. 3用煤气与氧气同时通过微型焊炬，调和j充分燃烧的细小蓝色火焰，迅速将安顿熔融密封。火焰接触安部颈部的时间应少于56S0保留安瓶内液面上部空气间隙的高度，以制成的剂量计放入水中不漂浮为宜（整个安瓶剂量计高约5.5口的。新制备的剂量计，待其冷却后，置于阴暗处保存。9. 4 剂量计在辐照前后或运输过程中，辐照与未辐照剂量计均应在相同的条件下存放，以免因环境差异，影响剂量测量的准确度。9. 5 为保证剂量计的质量，在邮寄发放或使用之前，从制备的一批剂量计中抽样检测本底吸光度的分散性。10 分光光度
14、计的校准1 o. 1 波长的校核使用的分光光度计应当进行波长标尺（scale）准确度的检验，特别是在紫外区303nm附近。为此，可以使用低压乘弧灯（仪器附件）的发射谱。其他类型检验波长的标准滤光片（如Holmium玻璃标准滤光片）也适用。1 o. 2 吸光度的校核分光光度计吸光度测量标尺的准确度也应进行校准，特别是在紫外区。适用于紫外区吸光度校准用的有NBSSRM935（重错酸饵的高氯酸溶液或仪器附带的其他吸光度标准系列滤光片。10. 3 Fe3离子浓度吸光度线性的校核对每一台仪器必须在Fe离子吸收谱的峰值处（303nm）进行校核。测量溶液的温度为25。附录A中详细介绍了适用于本标准的Fe3离
15、子标准溶液的制备程序。测量得到标准溶液的每单位光程长度的吸光度和对应的摩尔浓度的图形应当是一条直线，用线性回归法拟合求出其斜率为e，即摩尔线性吸收系数。对高精度的分光光度计，在25时，303nm处，最新建议的最佳值216.4m2mol1 (ICRU34）。当Fe3离子浓度吸光度关系不是一条直线时，则应根据剂量测量时吸光度的具体范围求出对应的值，以便计算吸收剂量时使用（见附录D）。11 剂量测量程序11. 1 先将辐照模体安放在辐射场中的选定位置上，再将剂量计置于模体中的适当测量点，进行辐照。4 GB139 89 11. 2记录辐照对剂量计的精确辐照时间、几何位置和温度等有关条件。11. 3 吸
16、收剂量的测量z11-3-1 为求出剂量计所在点处的吸收剂量值，以相同的辐照时间，重复若干支剂量计，求出其平均剂量值及其测量的重复性。11-3-2 当需要精确的剂量测量时，一般应在50150Gy剂量范围内进行。以不同时间辐照57个点，对应各点相应的吸光度，以线性回归拟合的方法，求出剂量计所在点处的吸收剂量率D和升降源的附加剂量Do值（见附录D）。11- 4 辐照后，用分光光度计在Fe3离子的吸收峰（303nm）的确切波长处，按下述步骤测定辐照前后剂量计溶液吸光度的变化M。11-4-1 使用谱带宽度不大于2nm（应与测量值时一致），并保持石英杯中溶液的温度为25。11.4.2 在参比杯中使用0.4
17、 molL 1H;$04或放蒸馆水。如果分光光度计具有低杂散光特性，也可在参比束中放空杯或以空气为参比。11- 4. 3 进行基线修正后（或吸光度调置“0勺，分别读出辐照和未辐照剂量计溶液样品的吸光度，吸光度之差为M.12吸收剂量的计算12. 1 用公式（5）计算吸收剂量值3D M eGl ( 5 ) 式中sM 辐照和未辐照剂量计溶液吸光度之差（MA，A0）（元量纲）； Fe3离子摩尔线性吸收系数，m2mol1; G一Fe3离子的辐射化学产额，molJ-1; t一一石英液杯的光程长度，m一一剂量计溶液的密度，kgm飞12. 2 最新研究结果表明，使用高质量分光光度计时，其光学性能对摩尔线性吸收
18、系数没有明显影响，主要不确定度是来自测定摩尔线性吸收系数时Fe忡离子标准溶液的化学制备程序。若在25时，采用如下数值2e =216. 4 mmol 1; G = 1. 61 IO 6molJ 1; i=O.Olm; . 022IOkgm-3。则公式（5）可简化为2D(Gy）二2.81 IOM “( 6 ) /i =2. 81 102(Gy I A），称为该仪器的吸收剂量转换常数F值。13不确定度13. 1 应用本标准时，应当确定测量结果中用统计方法计算的不确定度（A类）和用其他方法估算的不确定度（B类）。并计算出合成不确定度。13- 2 决定测量结果不确定度的主要来源是，M,e、G,l和以及影
19、响测量结果的其他因素，各项不确定度的平方和开方即测量结果的总不确定度。13. 3 如果遵从本标准，吸收剂量测量结果的总不确定度（K二2或95%置信度）应小于士3%。5 Al Fe离子初始溶液的制备：GB139 89 附录AFe离子标准溶液的制备程序（补充件A 1. l 使用铁丝的制备程序（最佳方法）：a. 取约100mg铁丝（光谱纯），依次用苯和甲醇清洗，以去除其表面油污，然后用蒸馆水冲洗，置于12molL-HCI（优级纯）中约30min；再用蒸饱水反复冲洗几次，随后以冷风迅速干燥，准确称重至0. 01 mg; b. 将已称重的铁丝置于250mL冷凝回流装置下的容器中，加入60mL蒸馆水和22
20、.5 mL浓H2S04（密度为1.84 gcm 3); c. 在水浴上加热，使铁丝完全溶解后，加入25mL30%的H202（优级纯），煮沸冷凝固流至少30 min,)!,( 彻底除去残留H202。因H202在紫外区有一吸收峰，会干扰Fe离子的准确测定，使测得的值偏高；d. 待溶液完全冷却后，定量转移至校准过的1L容量瓶中，在20环境条件下用蒸馆水稀释至刻度。Al 2使用Fe,03的制备程序（替代方法）: a. 取适量Fe,o,（光谱纯），在450经烘烤至恒重（约1时，彻底除去其中所含的痕量水分，否则将使值偏低；b. 快速、准确称取约200mg己恒重的Fe203，准确至0.01 mg，溶于45m
21、L，体积比为1: 1的H,so,中$c. 在水浴上缓慢加热，待其完全溶解后，冷却，定量转移至1L容量瓶中，于20下稀释至J度。A2在上述初始标准溶液中，Fe离子的摩尔浓度可按式（Al）计算z舰队.k c,(mol L 1) 专 ( Al ) 式中：m, 被溶解的铁的质量，kg;V一一最后的溶液体积，m:k转换因子，k币58m川g, A3上述初始标准溶液的吸光度约为4，平行取二组1,5,10,15,20,25和30mL初始Fe3离子标准溶液祥品，于相应的二组JOOmL容量瓶中，用0.4 mo! L H2S04加至J度线。，容量瓶和移液管均经过校准）。因此，这些样品的吸光度的范围约为0.041.2
22、 0 A4稀释后的标准溶液样品的摩尔浓度可按式（A2）计算zc, = c,/S .( A2) 式中zS二最后体积（100mL）除以最初祥晶体积分别为J,5,10,15,20,25和30mL）。稀释样品溶液的吸光度应按11.4在分光光度计上进行测量，读数。A5 从每单位光程长度的吸光度和对应样品浓度的曲线得到j值。若所得到的曲线是一条直线，用线性回归拟合，则其斜率即摩尔线性吸收系数e值。它在25时的最佳值为216.4 m2mol 1，在1535范围内的温度系数为o.7%。A6 由于各种类型分光光度光学性能的差异，必须在每台仪器上测出其摩尔线性吸收系数值。6 GB 139 89 附录B试剂及J量计
23、溶液的预处理（补充件）B1 按第8章中配制的硫酸亚铁剂量计溶液的组成中水是主要成分（约占96%），应按7.2条仔细纯化。溶液中其他溶质尚需进一步预处理。B1. 1 H,so，的预处理s在剂量计溶液内，H,so，是除水之外的另一主要组分（0.4 molL吵。若在溶液制成后的最初几天，未辐照溶液的吸光度增加很快（Ao约为o.01），则表明溶液不稳定，很可能是由于H,S04中含有痕量的SO！和SeOl等杂质的影响。因此，应对市售优级纯H,so，进行选择检验，选用起始吸光度小、热氧化速率缓慢、待趋于稳定居（约2周）溶液的吸光度小于0.们的H,S04配制剂量计溶液，并对H,so，进行预辐照处理（大于5k
24、Gy），以消除有害杂质的影响。对于用量较少的O.OOlmolL1量级的级分，如分析纯的（NH4)2Fe(S04)2 6H20和高纯试剂NaCl，其纯度可以满足需要，而不必再经纯化处理，以免引起不必要的再污染。B2 新配制的硫酸亚铁剂量计溶液往往是不稳定的，还应再经如下处理B2. 1 老化处理：在室温下放置一定时间后（约2周）再使用。B2.2 预辐照处理将制备的剂量计溶液预辐照一定剂量（约为30Gy），放置后再使用。注z上述目的在于彻底消除溶液中残存的痕量有害杂质的影响，以免在制成剂量计进行剂量测量时影响其辐射化学产额。这样虽然增加了未辐照剂量计榕液的吸光度，但却明显改善了硫酸亚铁剂量计的稳定性
25、，提高了溶液吸光度读数的精度，同时还可以根据需要测量的剂量大小，选择和调节未辐照溶液的吸光度。附录c硫酸亚铁剂量计的G值（补充件）C1 硫酸亚铁剂量汁（Fricke剂量计）的G(Fe）值（辐照温度2025）(ICRU34, 1982) 表Cl硫酸亚铁剂量计建议的G值（辐照温度2025）G (Fe3十）辐射10 molJ 1 (lOOeV) 1 137Cs 1 59士003 15. 30. 3 60Co 1 610 02 15. 5士02 光子2MV 1. 600. 03 15. 4士03 4 35MV 1. 61士0.03 15. 5士0.3 电于1 30 MeV 1. 610. 03 15.
26、 50. 3 附录D吸收剂量计算中的几个问题（参考件）. 01 在12.1条中给出的吸收剂量计算基本公式（8），是在本标准通常适用的范围条件下使用的，若在下述情况时，则应考虑给予必要的修正。01. 1 如果溶液吸光度的测量不是在25进行的，而是在1035温度范围，温度系数为o.7%。7 一GB139 89 Dl.2 Fe十离子的G值随辐照温度变化，通常给出G值的适用范围为2025，若辐照温度与25有显著差异时，如在1060的范围内，温度系数为0.16%。Dl. 3则吸收剂量公式（8）应乘以修正系数21 K一一一一一一一一一一二一一一一一一一一” (Dl) 1十0.007仙一25）Cl十o.00
27、16仙一25月式中鸟在测量吸光度时液杯中样品的实际温度，；乌剂量计辐照时的温度，。D2在进行精密的校准和比对工作时，考虑到硫酸亚铁剂量汁中辐照容器玻璃安部的壁吸收和壁效应、中心剂量与平均剂量的不同、剂量计溶液与水的差异以及安瓶中溶液上端空气间隙的散射诸因素的影响。因此，从测量得到的硫酸亚铁剂量计的吸收剂量D，换算为水的吸收剂量Dw时，按式（D2）计算2Dw(Gy) = 1. 004 D ”. (D2) D3 对于光学性能较差的分光光度计（如单光束型，在测量摩尔线性吸收系数时，每单位光程长度的吸光度和对应的Fe3离子摩尔浓度的图形往往并非一条直线（或线性较差）。为得到较满意的结果，除按双光束紫外
28、可见分光光度计检定规程检定外，还建议使用NBS-SRM935对仪器紫外区吸光度进行校准修正。并根据所测吸光度的范围，在线性较差的线段多测几个点，进行分段拟合，求出不同线段的值，以便在计算吸收剂量时使用。则公式（5）可考虑为如下形式g(A;乌）一（A，。）D(Gy) =.” (D3) 。.l . 式中2句、a一一分别为对应所测吸光度Ao和A，时的摩尔线性吸收系数值。D4 线性回归拟合法z为了精确求出硫酸亚铁剂量计所在点处的吸收剂量率D值，或进行摩尔线性吸收系数计算时，测得能对数据。IYI); (x，如；。，y,); (x. y.）。它们满足线性关系sy=a+bx ”.(D4) 式中，a,b一一线
29、性方程的截距和斜率，称作回归系数。同时可得出线性方程的相关系数T值，并求出斜率b值的标准偏差和截距的标准偏差s, = b 1-r r（2) (D5) ._._, s. = s, .二.（D6)D4. 1 在硫酸亚铁剂量计测量结果的计算时，一般在50150Gy剂量范围内，在所测某点处以不同时间辐照57支剂量计，对应测出的各点吸光度值A（和辐照时间K纱，以线性回归法拟合 吸收剂量率。值先求出斜率b=Aft，再乘以公式（9）中给远的该仪器吸收剂量转换常数F=2. 81 lO(Gy/ A），则即可得到该点处的吸收剂量率。F b(Gy min勺。b. 升降源时的附加剂量D.值（Gy）从计算得到的截距（吸
30、光度值，其中包含有未辐照剂量计溶液吸光度Ao的贡献，则D0= F(a A0) (Gy）。 按D4条，可直接得出相关系数T值，并经计算分别求出品和s.值。D4. 2在进行摩尔线性吸收系数计算时，由对应测出各点的单位光程长度吸光度值A值（y）和Fe离8 GB 139 89 子的摩尔浓度（molL-1）值（叫，则可分别求出a,b和T值，其中斜率b即所求的摩尔线性吸收系数值(m2 mo! 1）。同时，经计算可求出品和S值。的数值一般很小，若偏大，则是由于杂质影响，或仪器光学性能较差所致。若线性较差，则按D3条处理。附加说明z本标准由中国计量科学研究院技术归口。本标准由中国计量科学研究院电离辐射处负责起草。本标准主要起草人庞瑞草。本标准主要参照采用美国材料与试验协会标准ASTMEl026-84进行起草。1问户筒。华人民共和国国家标准使用硫酸亚铁剂量计测量水中吸收剂量的标准方法GB 139一89中晤中国标准出版社出版（北京复外三里河中国标准出版社北京印刷厂印刷新华书店北京发行所发行各地新华书店经售版权专有不得翻印丧开本880X1230 1/16 印张3/4字数17000 1990年7月第一版1990年7月第一次印刷印数1-2000 4旺书号155066 l 7360 标目142le
