Trong đó:

V₁ là thể tích của dung dịch chuẩn gốc ceric-sulfat 0,1 mol dm^-3,

V₂ là thể tích của dung dịch chuẩn gốc cerous-sulfat 0,1 mol dm^-3,

V₃ là thể tích của dung dịch chuẩn gốc axit sulfuric 4 mol dm^-3,

V₄ là thể tích nước cất,

c₁ là nồng độ thực của dung dịch gốc ceric-sulfat,

c₂ là nồng độ thực của dung dịch gốc cerous-sulfat, và

c₃ là nồng độ thực của dung dịch chuẩn gốc axit sulfuric 4 mol dm^-3.

CHÚ THÍCH 8: Nếu nồng độ chuẩn của c₁ = c₂ = 0,1 mol.dm^-3, và c₃ = 4 mol.dm^-3 thì V₁ = V₂ = 150 ml đối với dải liều cao và V₁ = V₂ = 30 ml đối với dải liều thấp; V₃ = 85 ml đối với dải liều cao và V₃ = 97 ml đối với dải liều thấp. Nếu nồng độ của các dung dịch gốc khác nhau đáng kể so với các giá trị chuẩn thì sử dụng công thức 4 đến công thức 6 để xác định các thể tích chính xác. Để chuẩn bị dung dịch hệ đo liều với thể tích lớn hơn 1000 ml thì kết quả thu được từ các công thức này sẽ phải nhân với tỷ lệ thể tích cần thiết với 1000 ml, tính bằng mililit.

...

...

...

8.5. Chuyển từng phần thể tích của dung dịch đo liều sang bình thủy tinh 1 lít hoặc lớn hơn. Dùng một phần nước cất từ V₄ để tráng ống chia độ đã dùng để đong các thể tích V₁, V₂, và V₃. Đậy nắp vật chứa và lắc kỹ. Trước khi sử dụng, để yên dung dịch đo liều ít nhất năm ngày ở nơi tối.

8.6. Việc thử nghiệm kiểm soát chất lượng dung dịch đo liều trước khi đổ vào ống được thực hiện bằng cách so sánh phép đo các thông số của dung dịch đo liều, như nồng độ ion ceric, nồng độ ion cerous, hệ số hấp thụ tuyến tính phân tử ion ceric, hiệu suất hóa học bức xạ đối với ion cerous và tỷ trọng với các giá trị chấp nhận được. Quy trình thực hiện các phép đo này được nêu trong Phụ lục A3. Phép thử kiểm soát chất lượng trong ống được tiến hành bằng cách so sánh số liệu hiệu chuẩn đối với mẻ liều kế mới với dữ liệu thu được từ các mẻ trước đó (xem 10.5.3).

8.7. Chuẩn bị các liều kế bằng cách đổ đầy các ống khoảng 2 ml dung dịch đo liều. Chú ý để không làm nhiễm bẩn dung dịch đo liều. Thực hành cẩn thận khi đổ dung dịch vào ống, không để dính dung dịch lên miệng ống. Vì khi hàn nhiệt sẽ gây ra những biến đổi hóa học không mong muốn trên miệng ống, do đó cần chú ý khi hàn kín ống bằng ngọn lửa tránh làm nóng thân ống.

8.8. Bảo quản các liều kế nơi tối, ở nhiệt độ phòng (23 °C ± 5 °C).

9. Xác nhận hiệu năng của dụng cụ phân tích

9.1. Xác nhận hiệu năng của máy đo quang phổ

9.1.1. Kiểm tra thang đo bước sóng của máy đo quang phổ. Các chuẩn bước sóng thích hợp là các bộ lọc holmi oxit và các dung dịch. Chi tiết hơn, xem ASTM Practice E 275, E 925, và E 958.

CHÚ THÍCH 9: Ví dụ, các dung dịch holmi oxit đựng trong các cuvet hàn kín thường có sẵn với chuẩn bước sóng đã được chứng nhận (SRM 2034) được sử dụng trong vùng bước sóng từ 240 nm đến 650 nm (10).

9.1.2. Kiểm tra độ chính xác của thang đo quang học (độ hấp thụ) của máy đo quang phổ. Các bộ lọc chuẩn hoặc dung dịch chuẩn đã được chứng nhận có sẵn cho mục đích này.

...

...

...

9.1.3. Kiểm tra độ tuyến tính của thang đo độ hấp thụ của máy đo quang phổ như một hàm số nồng độ ion ceric. Thực hiện phép kiểm tra này ở pic của phổ hấp thụ ion ceric tại bước sóng 320 nm ở nhiệt độ không đổi tốt nhất là 25 °C. Có thể sử dụng dung dịch gốc ceric-sulfat (chuẩn 0,1 mol dm^-3 trong 0,4 mol dm^-3 H₂SO₄) đã được chuẩn hóa như trong A2.3 để đo. Đồ thị của độ hấp thụ đo được, A, trên đơn vị chiều dài đường quang, với nồng độ phải tuyến tính. Độ dốc của đường thẳng đưa ra, ε_m, là hệ số hấp thụ tuyến tính phân tử.

CHÚ THÍCH 11: Giá trị ε_m chuẩn là 561 m².mol^-1 ± 0,4 % ở bước sóng 320 nm (3).

9.2. Xác nhận hiệu năng của máy đo điện thế và pin điện hóa

9.2.1. Đối với phương pháp đo điện thế, hiệu năng chính xác có thể được chứng minh khi cho thấy rằng số đọc của liều kế chỉ rõ các liều hấp thụ đã biết phù hợp với số đọc dự kiến trong giới hạn độ không đảm bảo đo của hệ đo liều (xem Điều 13).

CHÚ THÍCH 12: Phương pháp này chỉ có thể áp dụng cho các hệ đo liều chuẩn chính, khi sự ổn định lâu dài của độ nhạy đã được chứng minh và lưu tài liệu.

10. Hiệu chuẩn hệ đo liều

10.1. Trước khi sử dụng, hệ đo liều cần phải được hiệu chuẩn theo đúng các thủ tục đã lập thành văn bản của người sử dụng, trong đó quy định chi tiết quá trình hiệu chuẩn và yêu cầu đảm bảo chất lượng. Các phương pháp hiệu chuẩn được đưa ra trong ISO/ASTM Guide 51261.

10.2. Chiếu xạ hiệu chuẩn liều kế

Chiếu xạ là một khâu quan trọng của quá trình hiệu chuẩn hệ đo liều. Chiếu xạ hiệu chuẩn phải được thực hiện tại một phòng thử nghiệm quốc gia hoặc phòng thử nghiệm hiệu chuẩn được công nhận, đáp ứng các yêu cầu của ISO/ASTM Practice 51400.

...

...

...

10.2.2. Khi liều kế ceric-cerous được sử dụng như một liều kế đo thường xuyên thì chiếu xạ hiệu thuần có thể được thực hiện bằng cách chiếu xạ các liều kế ở (a) tại phòng thử nghiệm quốc gia hoặc phòng thử nghiệm được công nhận theo các tiêu chí được quy định trong ISO/ASTM 51400, (b) tại một thiết bị chiếu xạ hiệu chuẩn nội bộ cung cấp liều hấp thụ (hoặc suất liều hấp thụ) có liên kết chuẩn đo lường quốc gia hoặc quốc tế được công nhận hoặc (c) tại các thiết bị chiếu xạ công nghiệp trong các điều kiện chiếu xạ thực cùng với liều kế chuẩn chính hoặc liều kế truyền chuẩn có liên kết chuẩn đo lường quốc gia hoặc quốc tế được công nhận.

10.3. Hiệu chuẩn và xác nhận hiệu năng của dụng cụ đo

Đối với việc hiệu chuẩn các dụng cụ đo (máy đo quang phổ hoặc máy đo đa năng) và để xác nhận hiệu năng của dụng cụ đo giữa các lần hiệu chuẩn, xem ISO/ASTM Guide 51261 và/hoặc các sổ tay hướng dẫn sử dụng thiết bị cụ thể.

10.4. Phép đo quang phổ

10.4.1. Đối với phép đo quang phổ, tách riêng ít nhất năm liều kế trong số liều kế giữ lại của mẻ và không thực hiện chiếu xạ chúng. Sử dụng chúng để đo độ hấp thụ .

10.4.2. Đối với phép đo quang phổ cho cả liều kế chưa chiếu xạ và liều kế đã được chiếu xạ thì phải pha loãng các dung dịch đo dải liều cao bằng cách nhân với hệ số 100 và các dung dịch đo dải liều thấp thì nhân với hệ số 50.

10.4.2.1. Dùng pipet lấy 0,25 ml dung dịch đo dải liều cao hoặc 0,5 ml dung dịch đo dải liều thấp cho vào bình định mức 25 ml khô, sạch.

10.4.2.2. Tráng pipet bằng H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 cho vào bình và thêm H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 đến vạch.

10.4.2.3. Đậy bình định mức 25 ml và trộn kỹ.

...

...

...

10.4.4. Đọc độ hấp thụ, A, trong máy đo quang phổ ở bước sóng 320 nm.

10.4.5. Tính độ hấp thụ trung bình của các liều kế không chiếu xạ, . Tính số gia độ hấp thụ ∆A, đối với mỗi liều kế được chiếu xạ:

                       (8)

10.5. Phép đo điện thế

10.5.1. Đặt liều kế chưa chiếu xạ (ống) vào hai khoang của pin điện hóa. Xem Phụ lục A1 mô tả về pin điện hóa[6]⁾.

10.5.2. Giữ dung dịch lại trong pin điện hóa khoảng 30 min để tạo sự cân bằng qua vách ngăn xốp. Đối với mỗi mẻ liều kế mới, hoặc nếu pin đã được dùng nhiều ngày thì nên để dung dịch lại trong hai khoang chứa ít nhất 16 h để đảm bảo sự cân bằng qua vách ngăn xốp.

10.5.3. Khi sử dụng pin lần đầu, thì đổ đầy pin bằng dung dịch và để yên trong ít nhất 24 h trước khi tiến hành bất kỳ phép đo nào.

10.5.4. Nếu pin không được sử dụng quá ba ngày thì đổ tất cả dung dịch ra khỏi cột. Tráng cả trong và ngoài hai khoang ba lần bằng nước cất và để pin khô. Tham khảo 10.5.1 và 10.5.2 trước khi dùng lại cột.

10.5.5. Tháo dung dịch của khoang trong và đổ đầy lại bằng một lượng từ liều kế khác chưa chiếu xạ.

...

...

...

10.5.7. Tháo dung dịch không chiếu xạ khỏi khoang ngoài và rút dung dịch lần lượt ra từng mỗi liều kế chưa chiếu xạ (ống), bắt đầu với liều hấp thụ thấp nhất và tiếp tục đến liều hấp thụ cao nhất. Trong mỗi trường hợp, trước khi đo thế điện cực cho bất kỳ liều kế nào thì cũng phải tráng pin bằng cách tháo ra ít hơn một nửa dung dịch của liều kế để giảm các ảnh hưởng của liều kế trước đó. Rút dung dịch tráng rửa vào vật chứa chất thải và sau đó rút hết dung dịch ra khỏi ống liều kế phủ kín hoàn toàn vách ngăn xốp.

CHÚ THÍCH 13: Việc tráng rửa pin không kỹ giữa các dung dịch đo liều có thể sẽ dẫn đến sai số. Nếu đã biết liều hấp thụ gần đúng, thì đọc các liều kế có các liều hấp thụ tương tự để giảm thiểu sai số do ảnh hưởng này.

10.5.8. Đọc thế điện cực, E, tính bằng milivol, dọc theo pin đối với mỗi liều kế sau khi nhiệt độ cân bằng được thiết lập trong pin. Trừ đi thế điện cực trung bình, , để xác định ∆E, giá trị thế điện cực tĩnh, lấy số đọc nhiệt độ gần pin điện hóa và tiến hành hiệu chỉnh nhiệt độ này.

CHÚ THÍCH 14: Thế điện cực, E, trong pin điện hóa, có hệ số nhiệt độ dương là 0,33 % trên °C trong khoảng nhiệt độ từ 25 °C đến 30 °C (8).

10.6. Phân tích

10.6.1. Thu được hàm đặc trưng độ nhạy ∆A hoặc ∆E là hàm của độ hấp thụ, D. Điều chỉnh dữ liệu bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất với dạng phân tích thích hợp để phù hợp với dữ liệu. Các dữ liệu về liều kế ceric-cerous này cần điều chỉnh phù hợp với dạng hàm đa thức bậc ba hoặc bậc bốn:

v = b₀ + b₁D + b₂D² + b₃D³ + b₄D⁴ (9)

Trong đó:

v = ∆A hoặc ∆E,

...

...

...

CHÚ THÍCH 15: Các phần mềm máy tính để thực hiện phương pháp vẽ đồ thị theo phương pháp bình phương nhỏ nhất với dạng đa thức hoặc bằng các dạng giải tích khác đã có bán sẵn trên thị trường. Thông tin chi tiết hơn về các phương pháp toán học để xử lý dữ liệu hiệu chuẩn xem ISO/ASTM Guide 51707.

10.6.2. Số nghịch đảo của hàm đặc trưng độ nhạy được xác định trong 10.6.1 sẽ đưa ra liều hiệu chuẩn-nhiệt độ đối với việc chiếu xạ ở nhiệt độ, T_c, được dùng trong chiếu xạ hiệu chuẩn.

10.6.3. Sự phụ thuộc nhiệt độ chiếu xạ của hiệu suất hóa học bức xạ G(Ce³⁺) thay đổi theo nồng độ ion cerous ban đầu (3). Sự biến thiên của G(Ce³⁺) theo nhiệt độ T(°C), đối với dung dịch dải liều cao và dung dịch dải liều thấp được đưa ra theo công thức sau:

Trong đó:

G(Ce³⁺)_T = (2,33544 - 0,0052 x T) x 1,036 x 10^-7 (dải liều cao)       (10)

G(Ce³⁺)_T = (2,42452 - 0,0052 x T) x 1,036 x 10^-7 (dải liều thấp)      (11)

10.6.4. Liều hấp thụ là phần nghịch đảo với G(Ce³⁺) trên dải liều hấp thụ của dung dịch. Để chiếu xạ ở nhiệt độ chiếu xạ hiệu quả, T_eff, thì hiệu chỉnh liều hấp thụ theo tỷ lệ G(Ce³⁺)_Te/G(Ce³⁺)_Teff.

106.5. Để kiểm soát chất lượng, so sánh số gia độ hấp thụ hoặc số gia thế điện cực xác định được đối với hiệu chuẩn đã cho với các kết quả thu được từ các mẻ trước đó. Sự phù hợp sẽ nằm trong khoảng 3 % nếu dung dịch đo liều được chuẩn bị đúng cách và tất cả các dụng cụ phân tích có liên quan đều được hiệu chuẩn đúng.

10.6.6. Thành phần của độ không đảm bảo đo có thể được đánh giá theo các phương pháp thống kê (Loại A) của các kết quả của từng liều kế từ các kết quả đo lặp lại ở mức liều hấp thụ đã cho. Độ không đảm bảo đo Loại A cho phép đánh giá được hiệu năng của hệ đo liều. Đối với liều kế dải liều cao thì độ không đảm bảo đo Loại A được biểu thị bằng một độ lệch chuẩn, không được vượt quá 0,005 đơn vị hấp thụ với chiều dài đường quang 10 mm hoặc 2 % giá trị thế điện cực. Đối với liều kế dải liều thấp, độ không đảm bảo đo Loại A không được vượt quá 0,010 đơn vị hấp thụ hoặc 2 % giá trị thế điện cực. Các số liệu bị nghi là sai lệch cần phải được kiểm tra lại bằng cách sử dụng các quy trình thống kê nêu trong ASTM Practice E 178.

...

...

...

Nếu tiến hành quy trình định lượng các thông số của dung dịch đo liều nêu trong Phụ lục A3, thì có thể thu được các giá trị gần đúng về liều hấp thụ từ các hàm số phân tích.

10.7.1. Đối với các số đọc của máy đo quang phổ, thì tính giá trị gần đúng của liều hấp thụ, D_s, tính bằng gray, theo công thức sau:

D_s =

f x ∆A

(12)

G(Ce³⁺) x ε_m x ρ x d

Trong đó:

f là hệ số pha loãng đối với các liều kế chiếu xạ,

∆A là sự thay đổi độ hấp thụ của liều kế chiếu xạ,

...

...

...

ε_m là hệ số hấp thụ tuyến tính phân tử, tính bằng (m².mol^-1),

ρ là tỷ trọng của dung dịch đo liều, tính bằng kg.m^-3 và,

d là chiều dài đường quang của cuvet quang phổ, tính bằng m,

10.7.2. Đối với số đọc điện cực, tính giá trị gần đúng của độ hấp thụ, D_p, tính bằng gray, theo công thức sau:

                   (13)

Trong đó:

ρ là tỷ trọng của dung dịch đo liều, tính bằng kg.m^-3,

G(Ce³⁺) là giá trị trung bình G(Ce³⁺) xác định được từ công thức A3.11,

∆E là thế điện cực trừ đi thế điện cực trung bình đối với các liều kế chưa chiếu xạ, và

...

...

...

10.7.3. Xác định mối tương quan đối với các liều hấp thụ tính được như một hàm số của các giá trị liều hấp thụ được sử dụng trong chiếu xạ hiệu chuẩn. Mỗi hàm số này có thể dùng để xác định liều hấp thụ.

CHÚ THÍCH 16: Các giá trị liều hấp thụ tính được phải gần bằng các giá trị liều hấp thụ sử dụng để chiếu xạ hiệu chuẩn, phù hợp với đa thức bậc thấp (bậc nhất đến bậc ba). Nếu các giá trị liều hấp thụ tính được khác nhiều so với độ không đảm bảo đo mở rộng có hệ số phủ k = 2 từ các giá trị liều hấp thụ đã sử dụng để chiếu xạ hiệu chuẩn, chứng tỏ là có khả năng nhiễm bẩn dung dịch hoặc có một số vấn đề khác cần phải xử lý.

11. Ứng dụng hệ đo liều

11.1. Đối với việc dùng liều kế truyền chuẩn, sử dụng tối thiểu hai liều kế cho mỗi phép đo liều hấp thụ. Số lượng liều kế yêu cầu cho mỗi phép đo liều hấp thụ trên hoặc trong vật liệu được xác định bởi độ không đảm bảo đo dự kiến của hệ đo liều và độ không đảm bảo đo yêu cầu, liên quan đến việc ứng dụng. Phụ lục X3 của ASTM Practice E 668 có mô tả phương pháp thống kê để xác định số lượng liều kế này.

11.2. Sử dụng quy trình chiếu xạ và quy trình đo phù hợp với Điều 10.

11.3. Xác định liều hấp thụ từ các giá trị số gia độ hấp thụ hoặc số gia thế điện cực và đường chuẩn.

11.4. Lưu hồ sơ các giá trị liều hấp thụ tính được và các số liệu liên quan khác như đã nêu trong Điều 12.

12. Yêu cầu tối thiểu về hồ sơ

12.1. Hiệu chuẩn hệ đo liều

...

...

...

12.1.2. Lưu hồ sơ hoặc viện dẫn thời gian và nhiệt độ chiếu xạ, thăng giáng nhiệt độ (nếu có), dải liều hấp thụ, nguồn bức xạ và các dụng cụ liên quan dùng để đo độ nhạy của liều kế.

12.2. Ứng dụng

12.2.1. Lưu hồ sơ về thời gian và nhiệt độ chiếu xạ, thăng giáng nhiệt độ (nếu có), và thời gian và nhiệt độ đo độ hấp thụ đối với mỗi liều kế.

12.2.2. Lưu hồ sơ hoặc viện dẫn kiểu nguồn bức xạ và các đặc trưng.

12.2.3. Lưu hồ sơ độ hấp thụ hoặc thế điện cực, giá trị số gia độ hấp thụ hoặc số gia thế điện cực, việc hiệu chỉnh nhiệt độ (nếu có) và liều hấp thụ đối với mỗi liều kế. Viện dẫn đường chuẩn hoặc hàm đặc trưng độ nhạy sử dụng để thu được giá trị liều hấp thụ.

12.2.4. Lưu hồ sơ hoặc viện dẫn các thành phần độ không đảm bảo đo của giá trị liều hấp thụ.

12.2.5. Lưu hồ sơ hoặc viện dẫn kế hoạch bảo đảm chất lượng đo của hệ đo liều được sử dụng.

13. Độ không đảm bảo đo

13.1. Phép đo liều cần phải kèm theo độ không đảm bảo đo dự kiến mới có giá trị.

...

...

...

13.2.1. Loại A: Được đánh giá bằng phương pháp thống kê, hoặc

13.2.2. Loại B: Được đánh giá bằng phương pháp khác.

13.3. Các cách khác về phân loại độ không đảm bảo đo đã được dùng rộng rãi và có thể có ích cho báo cáo về độ không đảm bảo đo. Ví dụ, thuật ngữ độ chụm và độ chệch hoặc sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống (không ngẫu nhiên) được dùng để mô tả các loại độ không đảm bảo đo khác nhau.

13.4. Nếu thực hiện đánh giá độ không đảm bảo đo theo tiêu chuẩn này, việc đánh giá độ không đảm bảo đo mở rộng của liều hấp thụ được xác định bởi hệ đo liều này phải nhỏ hơn 4 % với hệ số phủ k = 2 (tương ứng với độ tin cậy khoảng 95 % đối với dữ liệu phân bố chuẩn).

CHÚ THÍCH 17: Nhận biết độ không đảm bảo đo loại A và loại B dựa trên phương pháp đánh giá độ không đảm bảo xuất bản năm 1995 bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO) trong tài liệu hướng dẫn về biểu thị độ không đảm bảo trong phép đo (15). Mục đích dùng loại đặc trưng này là để tăng cường sự hiểu biết về độ không đảm bảo được xây dựng như thế nào và cung cấp cơ sở để so sánh quốc tế về kết quả đo.

CHÚ THÍCH 18: ISO/ASTM Guide 51707 xác định các nguyên nhân độ không đảm bảo đo trong hệ đo liều thực hiện trong thiết bị xử lý chiếu xạ và đưa ra quy trình đánh giá độ không đảm bảo đo trong phép đo liều hấp thụ sử dụng hệ đo liều. Tài liệu này đưa ra và thảo luận các khái niệm cơ bản về phép đo, bao gồm đánh giá giá trị định lượng, giá trị “đúng”, sai lệch và độ không đảm bảo đo. Thành phần của độ không đảm bảo đo được xem xét và phương pháp đánh giá chúng. Tài liệu này cũng đưa ra các phương pháp tính độ không đảm bảo đo chuẩn kết hợp và độ không đảm bảo đo mở rộng (tổng thể).

Phụ lục A

(Tham khảo)

...

...

...

A.1.1. Pin điện hóa mô tả trong Hình A1.1 có hai khoang, khoang trong A và khoang ngoài B, được tách nhau bằng vách ngăn xốp C, ví dụ như thủy tinh, khớp nối bằng gốm hoặc thạch cao hoặc bông thủy tinh.

A.1.2. Khoang A chứa dung dịch đo liều không chiếu xạ

A.1.3. Khoang B cũng chứa dung dịch đo liều không chiếu xạ hoặc dung dịch đo liều đã chiếu xạ.

A.1.4. Vách ngăn xốp, C, tiếp xúc giữa hai dung dịch và có lỗ xốp nhỏ hơn 2 mm.

A.1.5. Đầu nhỏ của khoang B được lồng vào cổ của liều kế, D. Xiranh thủy tinh, E, được dùng để hút lần lượt dung dịch trong khoang B và sau đó xả dung dịch sau khi đo.

A.1.6. Đầu dẫn F và G dùng để đo chênh lệch điện thế qua pin điện hóa khi chúng được nối với một máy đo điện thế hoặc máy đo đa năng.

Hình A1.1 Pin điện hóa

A.2. Quy trình chuẩn bị các dung dịch chuẩn gốc cho liều kế

...

...

...

A2.1.1. Chuyển 22,2 ml H₂SO₄ nồng độ 18 mol dm^-3 vào bình định mức 1 lít khô, sạch có chứa khoảng 700 ml nước cất hai lần.

A2.1.2. Làm nguội cẩn thận và thêm nước cất hai lần đến vạch, đậy nắp và trộn kỹ.

A2.1.3. Nếu cần, dung dịch thu được có thể được chuẩn hóa bằng cách dùng chuẩn đầu natri cacbonat hoặc chuẩn tương đương.

CHÚ THÍCH A2.1: Thêm cẩn thận H₂SO₄ vào nước vì sẽ giải phóng một lượng nhiệt đáng kể.

A2.2. Axit sulfuric (H₂SO₄) chuẩn nồng độ 4 mol dm^-3

A2.2.1. Chuyển 222 ml H₂SO₄ nồng độ 18 mol dm^-3 vào bình định mức 1 lít khô, sạch có chứa khoảng 700 ml nước cất hai lần.

A2.2.2. Làm nguội cẩn thận lượng chứa trong bình và thêm nước cất hai lần đến vạch, đậy nắp và trộn kỹ.

A2.2.3. Chuẩn hóa dung dịch thu được tương tự như chuẩn hóa đối với H₂SO₄ nồng độ 0,4 mol dm^-3.

A2.3. Ceric-sulfat chuẩn nồng độ 0,1 mol.dm^-3:

...

...

...

A2.3.2. Lắc kỹ lượng chứa trong bình cho đến khi hòa tan hết Ce(SO₄)₂.4H₂O. Để yên dung dịch ít nhất hai tuần, ở nơi tối.

A2.3.3. Thêm một lượng dung dịch H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 đủ đến 1 lít. Lọc qua bộ lọc thủy tinh xốp (độ xốp trung bình), nếu cần.

A2.3.4. Chuyển dung dịch vào chai thủy tinh có nắp thủy tinh mài và bảo quản ở nơi tối.

A2.4. Cerous-sulfat chuẩn nồng độ 0,1 mol dm^-3:

A2.4.1. Hòa tan 36 g cerous-sulfat Ce₂(SO₄)₃. 8H₂O trong 600 ml nước cất hai lần, đựng trong bình định mức 1 lít.

CHÚ THÍCH A2.2: Trước khi sử dụng có thể phải làm kết tinh lại cerous-sulfat (6).

A2.4.2. Lắc lượng chứa trong bình cho đến khi hòa tan hết Ce₂(SO₄)₃. 8H₂O. Để yên dung dịch ít nhất hai tuần, ở nơi tối.

A2.4.3. Thêm đủ nước cất hai lần đến 1 lít. Lọc qua bộ lọc thủy tinh xốp (độ xốp trung bình), nếu cần.

A2.4.4. Chuyển dung dịch vào chai thủy tinh có nắp thủy tinh mài, trộn kỹ và bảo quản ở nơi tối.

...

...

...

A2.5.1. Dùng pipet lấy 1 ml dung dịch cerous-sulfat gốc cho vào bình định mức 100 ml, sau đó tráng pipet bằng nước cất hai lần. Thêm nước cất hai lần đến vạch, đậy nắp và trộn kỹ.

A2.5.2. Đọc độ hấp thụ, A, ở bước sóng 254 nm trong máy đo quang phổ có nước cất hai lần đựng trong cuvet đối chứng. Nồng độ, c₂, của dung dịch cerous-sulfat gốc, tính bằng mol dm^-3, tính theo công thức sau:

c₂ = (0,146)A                                  (A2.1)

A3. Quy trình định lượng các thông số của dung dịch đo liều

A3.1. Nồng độ ceric-sulfat:

A3.1.1. Dùng pipet lấy 0,25 ml dung dịch đo dải liều cao hoặc 0,50 ml dung dịch đo liều dải liều thấp cho vào bình định mức 25 ml khô, sạch.

A3.1.2. Tráng pipet bằng H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 cho vào bình và thêm H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 đến vạch.

A3.1.3. Đậy bình 25 ml và trộn kỹ.

A3.1.4.Từ bình định mức 25 ml chuyển một lượng thích hợp vào cuvet quang phổ thạch anh (cuvet mẫu).

...

...

...

A3.1.6. Xác định nồng độ ceric, c₄, dùng công thức sau:

c₄ = (0,01782)A (dải liều cao)      (A3.1)

c₄ = (0,003564)A (dải liều thấp)   (A3.2)

Trong đó:

c₄ là nồng độ ceric-sulfat của dung dịch đo liều, tính bằng mol dm^-3, và

A là độ hấp thụ.

A.3.2. Nồng độ ion cerous

A3.2.1. Chiếu xạ ít nhất ba liều kế với liều hấp thụ thích hợp để khử tất cả các ion ceric thành ion cerous (ví dụ, 80 kGy đối với liều kế dải liều cao hoặc 20 kGy đối với liều kế dải liều thấp).

A3.2.2. Dùng pipet lấy 0,25 ml dung dịch đo dải liều cao đã chiếu xạ hoặc 0,50 ml dung dịch đo liều dải liều thấp từ mỗi ống vào các bình thể tích 25 ml khô, sạch, riêng rẽ.

...

...

...

A3.2.4. Chuyển một lượng thích hợp vào cuvet thạch anh của máy đo quang phổ.

A3.2.5. Đọc độ hấp thụ, A, trong máy đo quang phổ ở bước sóng 254 nm dùng H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 trong cột đối chứng.

A3.2.6. Xác định độ hấp thụ trung bình, .

A3.2.7. Nồng độ ion cerous tổng thể tạo thành, c₆, được tính theo công thức sau:

c₆ = 0,146     (dải liều cao)     (A3.3)

c₆ = 0,0292   (dải liều thấp)    (A3.4)

Trong đó:

c₆ là nồng độ cerous-sulfat tổng số của dung dịch đo liều, tính bằng mol dm^-3.

CHÚ THÍCH A3.1: Nồng độ cerous-sulfat tổng được xác định cho mỗi mẫu sẽ lớn hơn tổng của ion ceric và ion cerous trong dung dịch của liều kế. Sai số này là do sự có mặt của ion cerous trong thuốc thử ceric-sulfat. Nồng độ ion cerous, c₅, được xác định bằng cách lấy nồng độ ion cerous tổng số trừ đi nồng độ ion ceric.

...

...

...

A3.3.1. Dùng pipet lấy 2 ml dung dịch đo liều dải liều cao cho vào bình định mức 25 ml thêm H₂SO₄ 0,4 mol.dm^-3 đến vạch.

A3.3.2. Tương tự, dùng pipet lấy 2 ml, 3 ml, 4 ml, 5 ml và 6 ml dung dịch thu được trong A3.3.1, lần lượt cho vào bình 100 ml riêng rẽ, thêm H₂SO₄ 0,4 mol.dm^-3 đến vạch.

A3.3.3. Đối với dung dịch đo liều dải liều thấp, dùng pipet lấy 1 ml, 2 ml, 3 ml và 4 ml dung dịch đo liều (không pha loãng trước) cho vào các bình 100 ml riêng rẽ, thêm H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 đến vạch.

A3.3.4. Đậy nắp mỗi bình và trộn kỹ.

A3.3.5. Đọc độ hấp thụ, A, của từng mẫu ở bước sóng 320 nm trong máy đo quang phổ có cuvet đối chứng chứa H₂SO₄ 0,4 mol.dm^-3.

A3.3.6. Dùng nồng độ thu được trong A3.1.6, hệ số pha loãng liên quan đến mẫu được chuẩn bị trong A3.3.2 và độ hấp thụ xác định được trong A3.3.5, để xác định hệ số hấp thụ tuyến tính phân tử, ε_m, theo đường dốc của đồ thị độ hấp thụ với nồng độ, được biểu thị theo công thức sau:

A_i = 10³ε_mc_id                               (A3.5)

Trong đó:

A_i là độ hấp thụ của mẫu i,

...

...

...

d là chiều dài đường quang của cột mẫu trong máy đo quang phổ, tính bằng mét (m), và

i là 1,2...,5 (tương ứng mẫu đã chuẩn bị trong A3.3.2).

CHÚ THÍCH A3.2: Giá trị ε_m phải bằng 561 m².mol^-1 ± 0,4 % hoặc 5610 L.mol^-1 cm^-1 ± 0,4 % ở bước sóng 320 nm (3).

A3.4. Tỷ trọng của dung dịch đo liều

Xác định tỷ trọng của dung dịch đo liều ở 25 °C.

CHÚ THÍCH A3.3: Tỷ trọng bằng 1,032 (± 0,002) x 10³ kg m^-3 ở 25 °C (8).

A3.5. Hiệu suất hóa học bởi bức xạ của ion cerous, G(Ce⁺³) bằng phương pháp đo quang phổ

A3.5.1. Chuẩn bị đủ số liều kế (ít nhất 18) bằng cách đổ đầy dung dịch đo liều vào các ống 2 ml. Sau khi đầy, hàn nhiệt các ống.

A3.5.2. Chiếu xạ các liều kế, mỗi lần ba liều kế ở vị trí hiệu chuẩn trong thiết bị cobalt-60 với ít nhất là năm mức liều, ví dụ: khoảng 5 kGy, 15 kGy, 25 kGy, 35 kGy và 50 kGy đối với dung dịch dải liều cao và 0,5 kGy, 1 kGy, 4 kGy, 7 kGy và 10 kGy đối với dung dịch dải liều thấp. Kiểm soát hoặc kiểm tra nhiệt độ của liều kế trong suốt quá trình chiếu xạ.

...

...

...

A3.5.4. Dùng H₂SO₄ 0,4 mol dm^-3 trong pin chuẩn, đọc độ hấp thụ, A, của các mẫu đã pha loãng được chuẩn bị theo A3.5.3 ở bước sóng 320 nm trong máy đo quang phổ.

A3.5.5. Xác định số gia độ hấp thụ, ∆A, của từng mẫu đã chiếu xạ như sau:

                             (A3.6)

Trong đó:

 là độ hấp thụ trung bình của các mẫu đã pha loãng của các liều kế chưa chiếu xạ,

i là 1, 2 và 3 (số lượng của liều kế được nhận biết tại mỗi mức liều hấp thụ), và

j là 1, 2,...,n (số lượng mức liều hấp thụ nhận biết).

A3.5.6. Tính G(Ce³⁺)_j trung bình đối với từng mức liều hấp thụ theo công thức sau:

                         (A3.7)

...

...

...

f là hệ số pha loãng của các liều kế đã chiếu xạ

∆A là giá trị thay đổi trung bình về liều hấp thụ của các liều kế được chiếu xạ ở mức liều hấp thụ j, G(Ce³⁺)_j là giá trị G(Ce³⁺) trung bình đối với mức liều hấp thụ j,

ε_m là hệ số hấp thụ tuyến tính phân tử (m² mol^-1),

ρ là tỷ trọng của dung dịch đo liều, tính bằng kg m^-3,

d là chiều dài đường quang của cột máy đo quang phổ, tính bằng m, và

D_j là liều hấp thụ từ dung dịch đo liều, tính bằng Gy.

A3.5.7. Dựng đồ thị D_j theo G(Ce³⁺)_j. Các kết quả sẽ tuyến tính với độ dốc bằng “0”. Nếu quan sát thấy đồ thị lệch đáng kể so với độ dốc bằng “0”, nghĩa là có sự phụ thuộc của G(Ce³⁺) vào liều hấp thụ, do đó dung dịch có thể không được chấp nhận (ví dụ, dung dịch bị nhiễm bẩn do tạp chất hữu cơ).

A3.5.8. Dựng đồ thị ∆A theo D theo công thức sau:

∆A_ij = bD_j                                                 (A3.8)

...

...

...

∆A là số gia độ hấp thụ của mẫu được chiếu xạ,

D là liều hấp thụ đối với dung dịch đo liều, tính bằng Gy, và

b là độ dốc của đồ thị xác định được theo đường tuyến tính hồi quy bình phương nhỏ nhất phù hợp với số liệu, tính bằng kg J^-1

A3.5.9. Xác định giá trị trung bình , tính bằng mol J^-1, theo công thức sau:

         (A3.9)

Trong đó:

ε_m là hệ số hấp thụ tuyến tính phân tử (m² mol^-1),

b là độ dốc của đồ thị xác định được bằng hồi quy bình phương nhỏ nhất phù hợp với số liệu, tính bằng kg J^-1,

ρ là tỷ trọng của dung dịch đo liều, tính bằng kg m^-3,

...

...

...

f là hệ số pha loãng của mẫu của các liều kế được chiếu xạ.

A3.5.10. Ngoài ra, có thể tính giá trị trung bình  theo công thức sau:

                    (A3.10)

A3.6. Hiệu suất hóa học bức xạ của ion cerous, G(Ce³⁺), bằng phương pháp đo điện thế

A3.6.1. Chuẩn bị các liều kế và chiếu xạ các liều kế này theo A3.5.1 và A3.5.2.

A3.6.2. Cho lượng chứa trong liều kế không chiếu xạ (ống) vào hai khoang của pin điện hóa. Xem Phụ lục A1 mô tả pin điện hóa.

A3.6.3. Để dung dịch đo liều không chiếu xạ trong pin điện hóa khoảng 30 min để tạo cân bằng qua vách ngăn xốp.

A3.6.4. Tháo dung dịch trong pin và đổ đầy lại bằng lượng chứa trong liều kế không chiếu xạ khác.

A3.6.5. Nối máy đo điện thế kỹ thuật số với pin. Nếu thế điện cực bằng “0” trong khoảng ± 0,2 mV, thì pin đã sẵn sàng để sử dụng.

...

...

...

A3.6.7. Đọc thế điện cực, E, qua pin đối với cho từng liều kế sau khi cân bằng nhiệt độ trong pin, tính bằng milivol.

CHÚ THÍCH A3.4: Thế điện cực, E, trong pin điện hóa có hệ số nhiệt độ dương là 0,33 % trên °C trong khoảng nhiệt độ từ 25 °C đến 30 °C (8). Để có độ chính xác nhất, chuẩn hóa phép đo đến nhiệt độ không đổi, do đó cần tính ảnh hưởng này.

A3.6.8. Giá trị ∆E trung bình của ba liều kế được chiếu xạ từ cùng mức liều hấp thụ. Dùng giá trị trung bình ∆E, để tính G(Ce³⁺) phù hợp với công thức sau:

         (A3.11)

Trong đó:

c₄ và c₅ là nồng độ của ion ceric và cerous trong dung dịch đo liều không chiếu xạ, tương ứng, tính bằng mol dm^-3,

D là độ hấp thụ, tính bằng Gy,

ρ là tỷ trọng của dung dịch đo liều, tính bằng kg m^-3, và

j là 1,2...,n (số lượng mức liều hấp thụ nhận biết)

...

...

...

       (A3.12)

A3.6.10. Dựng đồ thị D_j theo G(Ce³⁺). Các kết quả sẽ tuyến tính với độ dốc bằng “0”. Nếu quan sát thấy đồ thị lệch đáng kể so với độ dốc bằng “0”, nghĩa là có sự phụ thuộc của G(Ce³⁺) về liều hấp thụ, do đó dung dịch có thể không được chấp nhận (ví dụ, dung dịch bị nhiễm bẩn do tạp chất hữu cơ).

CHÚ THÍCH A3.5: Giá trị  xác định được phù hợp với A3.5.9 và A3.6.9 sẽ bằng khoảng 2,3 x 10^-7 mol.J^-1 đến 2,5 x 10^-7 mol.J^-1 ở 25 °C đối với các nồng độ của ion ceric và ion cerous được quy định cho dung dịch đo liều trong tiêu chuẩn này.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

(1) Bjergbakke, E., “The Ceric Sulfate Dosimeter.” Manual on Radiation Dosimetry. Holm. N.W and Berry, R. J. Eds., Marcel Dekker, New York, 1970. pp. 323-326.

(2) Sharpe. P.H. G. and Burns. D. T., “The Relative Response of Fricke, Dichromate and Alanine Dosimeters to ⁶⁰Co and High Energy Electron Beam Radiation,” Radiat. Phys. Chem., 46. 1995. pp. 1273-1277.

(3) Matthews, R.W., “Effect of Solute Concentration and Temperature on the Ceric-Cerous Dosimeter,” Rad, Res., 55. 1973. pp. 243-255.

(4) Fricke, H . and Hart. E J., “Chemical Dosimetry,” Radiation Dosimetry, Vol II, Second Edition. Attix. F. H and Roesch. W. C., Academic Press, New York, 1966, pp. 167-239.

...

...

...

(6) Matthews R. W., Mahlman, H.A., and Sworski. T.J., “Kinetics of the Oxidation of Cerium (III) by Peroxysulfuric Acids Induced by Cobalt-60 Radiation,” J.Phys. Chem., 74. 1970. pp. 2475-2479.

(7) Taimuty. S L., Towie, L. H., and Peterson, D. L., “Ceric Dosimetry: Routine Use at 10⁵-10⁷ Rads, “Nucleonics, 17. 1959. pp. 103-107.

(8) Matthews, R. W., “Potentiometric Estimation of Megarad Dose with Ceric-Cerous system,” lnt.J. Appl. Radiat. Isot., 23. 1972. pp. 179-185.

(9) Matthews. R. W. “An Evaluation of the Ceric-Cerous System as an Impurity-lnsensitive Megarad Dosimeter.” Int. J. Appl. Radiat, Isot., 22. 1971, pp. 199-207.

(10) Weidner., V. R., Mavrodineanu. R., Mielenz, K. D., Zelapoldi. R. A., Eckerie. K. L and Adams, B., “Standard Reference Materials; Holmium Oxide Solution Wavelength Standard from 240-650 nm- SRM 2034.” NBS Special Publication 260-102. 1986.

(11) Burke. R. W., Deardoff, E. R., and Menis. O., “Liquid Absorbance Standards.” J Research NBS, 76A. 1972, pp. 51-64.

(12) Burke, R. W., and Mavrodineanu, R., “Standard Reference Materials: Certification and Use of Acidic Potassium Dichromate Solution as an Ultraviolet Absorbance Standard-SRM 935,”NBS Special Publication 260-54. 1977.

(13) Mavrodineanu, R., and Baldwin. J. R., “Standard Reference Materials: Metal-on-Quartz Filters as a Standard Reference Material for Spectrophotometry-SRM 2031.” NBS Special Publication 260-68. 1980.

(14) Burke. R. W., Smith M. V., Powell. L. J., and Mavrodineanu. R., “Performance Characteristics of NBS Glass and Metal-on-Quartz Transmittance Standards.” American Laboratory, July, 1986. pp. 67-76.

...

...

...

[1] Tiêu chuẩn này thuộc thẩm quyền của Ban kỹ thuật ASTM E 10 Công nghệ và ứng dụng hạt nhân, thuộc trách nhiệm của Tiểu ban kỹ thuật E10.01 Hệ đo liều và Ứng dụng và cũng thuộc thẩm quyền của ISO/TC 85/WG 3.

Ấn bản hiện hành được thông qua vào ngày 18 tháng 6 năm 2008, được xuất bản tháng 6 năm 2009, nguyên bản là ASTM E 1205-88. Bản soát xét gần đây nhất là ASTM E 1205-99. ASTM E 1205-93 được ISO thông qua vào năm 1998 với số hiệu tiêu chuẩn là ISO 15555:1998 (E). Tiêu chuẩn ASTM/ISO 51205:2009 (E) hiện hành là bản soát xét chính của ISO/ASTM 51205:2002 (E) và thay thế ISO 15555.

[2] Số in đậm trong dấu ngoặc đơn là số liệt kê tài liệu trong Thư mục tài liệu tham khảo ở trang cuối của tiêu chuẩn này.

[3] Đối với các tiêu chuẩn của ISO/ASTM, xem website của ASTM tại www.astm.org. hoặc liên hệ với Bộ phận chăm sóc khách hàng của ASTM theo địa chỉ sevice@astm.org. Về sổ tay tiêu chuẩn ASTM, xem website của ASTM.

[4] Ủy ban quốc tế về đơn vị và phép đo bức xạ (ICRU). 7910 Woodmont Ave., Suite 800, Bethesda, MD 20814, Mỹ.

[5] Thuốc thử theo quy định có sẵn từ Hiệp Hội hóa học Mỹ, 1115, đường 16., Tây bắc, Wasington, DC 20036, Mỹ.

[6] Pin điện hóa có thể được cung cấp từ MDS Nordion, 447 March, Ottaw, Ontario, Canada K2K 1 X8.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8768:2011 (ISO/ASTM 51205:2009) về Tiêu chuẩn thực hành sử dụng hệ đo liều ceric-cerous sulfat