酒石酸铵:EPR辐射剂量学中丙氨酸的替代材料

2025/11/12 9:15:24 作者:电离式

简介

酒石酸铵的分子式为 C₄H₁₂O₆N₂。参照 Prolabo 标准制备,并装入 leucite(聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA)胶囊中,以确保照射过程中带电粒子达到平衡。大量研究证实其具备突出的光谱与剂量学特性。

酒石酸铵.png

图一 酒石酸铵

EPR应用

辐射源与剂量测量

酒石酸铵的EPR 测量参数设定如下:微波功率 0.6315 mW、调制幅度 0.8 mT、磁场中心 348.0 mT、扫描宽度 30.0 mT、时间常数 20.48 ms、转换时间 10.24 ms(采集 1024 个数据点),单次扫描时间约 10.48 s。为保证信号纯度,在测量样品光谱前先采集空管光谱;同时使用二苯基苦基肼基自由基(DPPH)作为参考标准,对酒石酸铵剂量计光谱的峰 - 峰幅度进行校正,以消除光谱仪灵敏度的波动影响。每个 L - 酒石酸铵剂量计的平均质量为 0.20±0.014 g,EPR 信号强度依据该质量进行归一化处理,且每个剂量计至少连续扫描 3 次以确保数据可靠性。

辐射诱导自由基特性

未照射的酒石酸铵EPR 光谱无明显特征峰,而经照射后的样品在 g=2.0049 处出现单峰信号,该信号对应自由基 H₄N⁺⁻OOC-C˙(OH)-CH (OH)-COO⁻⁺NH₄。酒石酸铵中可能存在第二种稳定自由基,且在 0.1 mT 调制幅度下采集的照射后光谱证实存在多个重叠单峰,仅在特定条件下可分辨,相较于丙氨酸复杂的多自由基光谱,解析难度更低。

以0.1 mT调制幅度获取的辐照酒石酸铵的EPR光谱.png

图二 以 0.1 mT 调制幅度获取的辐照酒石酸铵的EPR光谱

自由基信号的时间依赖性

对峰-峰信号幅度(Hₚₚ)的短期(8 小时)监测显示:照射后 1 小时内,Hₚₚ波动范围为0.74%,信号存在不稳定现象;随后 3 小时内,Hₚₚ呈下降趋势,波动范围缩小至 0.68%;4 小时后,Hₚₚ开始显著上升,波动范围达 1.39%,这一现象暗示酒石酸铵中可能存在多种自由基物种。长期(28 天)跟踪结果表明:照射后2天内,Hₚₚ持续上升,前3天的波动范围为 0.41%~0.89%;至28 天实验结束时,Hₚₚ降至初始值的约 92%。该稳定性与丙氨酸相当,但避免了丙氨酸信号时间依赖性随剂量变化的复杂性。

对Cs-137伽马射线的响应

酒石酸铵的辐射灵敏度显著高于丙氨酸,在高剂量范围(44~2500 Gy),其灵敏度平均为丙氨酸的 2.1 倍;在低剂量范围(1.5~88 Gy),灵敏度平均为丙氨酸的 1.84 倍。此外,它的测量精度更优,且综合不确定度更低,尤其在低剂量区间表现突出:当剂量为 0.57 Gy 时,它的百分比精度为 10.82%;当剂量为 1.4 Gy 时,它的综合不确定度为 0.70%,而丙氨酸的综合不确定度为 1.84%[1]。

参考文献

[1]Maghraby M A ,Monem S A ,Eissa M H .Can Ammonium Tartrate Replace Alanine in EPR Radiation Dosimetry? [J].Engineering Proceedings,2023,56(1):210-.DOI:10.3390/ASEC2023-15389.

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