Il dosimetro di Fricke fa parte della famiglia dei dosimetri chimici. Esso è costituito da una soluzione acquosa di solfato ferroso e acido solforico a elevata purezza, racchiuso in un contenitore tale da non alterare il campo di radiazione all'interno dello stesso.
Composizione Nello specifico, la soluzione è composta da 1 mol/m³ di solfato ferroso (FeSO4), 400 mol/m³ di acido solforico (H2SO4) e 1 mol/m³ di cloruro di sodio (NaCl - quest'ultimo composto ha lo scopo di minimizzare gli effetti dovuti alle impurità da composti organici).
Si richiede alla soluzione elevata purezza, poiché le eventuali impurità altererebbero i bilanci delle reazioni chimiche. Al passaggio di radiazione ionizzante nella soluzione si ha la formazione di radicali liberi; essi interagiscono con gli ioni ferrosi (Fe^{2+}) del solfato ferroso dando luogo alla formazione di ioni ferrici (Fe^{3+}) mediante la seguente catena di reazioni:
H2O \, + rad \to H^{\bullet} \,+ OH^{\bullet}
Fe^{2+} \,+ OH^{\bullet} \to Fe^{3+} \,+ OH-
H^{\bullet} \,+ O2 \to HO2^{\bullet}
Fe^{2+} \,+ HO2^{\bullet} \to Fe^{3+} \,+ HO2^-
HO2^- \,+ H+ \to H2O2
Fe^{2+} \,+ H2O2 \to Fe^{3+} \,+ OH^{\bullet} \,+ OH-
Il solfato da ferroso diventa ferrico provocando nella soluzione irraggiata un cambiamento delle proprietà di assorbimento ottico.
Misura della dose assorbita Definito il rendimento chimico della radiazione ionizzante come il rapporto tra quantità di sostanza prodotta, distrutta o modificata dalla radiazione e l'energia media depositata nella massa del dosimetro, la dose assorbita risulta essere:
dove è il rendimento chimico relativo agli ioni ferrici e la variazione di concentrazione di tale specie chimica.
Limitazioni Per questo tipo di dosimetro bisogna prendere in considerazione due limitazioni: difficoltà a evitare la presenza di elementi estranei all'interno del contenitore della soluzione e difficoltà a garantire la purezza richiesta per la soluzione il dosimetro di Fricke misura dosi da 40 Gy a 400 Gy; in particolare, il limite inferiore di 40 Gy lo rende inadatto a essere usato per la dosimetria in radioterapia, poiché tale valore di sensibilità minima è piuttosto elevato rispetto ai valori di dose usati di solito nelle applicazioni radioterapiche.
Dosimetri a gel basati sulla soluzione di Fricke È utile, specie nelle applicazioni di radioterapia, inserire questa soluzione all'interno di un gel, poiché gli ioni all'interno del gel si muovono più lentamente che in acqua, dando quindi la possibilità di leggere la distribuzione di dose in un volume tridimensionale, caratteristica utile ai fini della definizione dei piani di trattamento. Inoltre, il dosimetro a gel permette misure di dose molto più basse della semplice soluzione, avendo una maggiore sensibilità.
Lettura del dosimetro di Fricke La lettura può avvenire in diversi modi, tra i quali si richiamano: Spettrofotometria. La formazione degli ioni ferrici altera l'assorbanza della soluzione, per cui, nota la variazione dell'assorbanza della soluzione , il coefficiente di assorbimento molare e il cammino ottico , si ricava Risonanza Magnetica Nucleare. La formazione degli ioni ferrici altera i tempi di rilassamento della soluzione, dalla cui misura si può ricavare la dose assorbita.
Note
Bibliografia
Categoria:Strumenti di misura