Fricke-Dosimeter
Das Fricke-Dosimeter (veraltet auch Fricke-Ferrosulfatdetektor) gilt als das bekannteste chemische Dosimeter. Es wurde 1927 von Hugo Fricke und Sterne Morse entwickelt. Sein Funktionsprinzip beruht auf der Oxidation von Eisen(II)- zu Eisen(III)-Ionen durch die Wirkung ionisierender Strahlung.

Zusammensetzung 
Fricke-Dosimeter bestehen aus Ampullen, die mit einer luftgesättigten Eisen(II)-sulfatlösung gefüllt sind. Eine typische Lösung hat die folgende Zusammensetzung:

 0,001 mol/l Ammoniumeisen(II)-sulfat (Fe(NH4)2(SO4)2)
 0,001 mol/l Natriumchlorid (NaCl)
 0,4 mol/l Schwefelsäure (H2SO4)

Wirkungsweise

Radiolyse von Wasser 
Bei Einwirkung von ionisierender Strahlung erfolgt wegen der Verdünnung der Lösung zunächst hauptsächlich eine Radiolyse von Wassermolekülen; erst bei Konzentrationen von über 0,1 mol/l könnte ein gelöster Stoff merklich einer direkten Radiolyse unterliegen. Die Radiolyse von Wasser läuft in mehreren Schritten ab, die im Folgenden aufgeführt werden.

Durch die Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff in der luftgesättigten Lösung wird außerdem das Hydroperoxyradikal (∙HO2) gebildet:

Oxidation von Eisen(II)- zu Eisen(III)-Ionen 
Die in der Lösung enthaltenen Eisen(II)-Ionen können von Hydroxyl-Radikalen (∙HO), Hydroperoxyradikalen (∙HO2) oder Wasserstoffperoxid (H2O2) zu Eisen(III)-Ionen oxidiert werden:

Die strahlenchemische Ausbeute G von Eisen(III)-Ionen ergibt sich aus der Gleichung
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Der Wert der strahlenchemische Ausbeute hängt vom LET-Wert der Strahlung ab. Für γ-Strahlung beträgt er etwa G(Fe3+) = 0,155(5)/eV; das entspricht etwa G(Fe3+) = 1,6 µmol/J. Somit ist die in einer Lösung mit der Masse m erzeugte Stoffmenge n der Eisen(III)-Ionen proportional zur absorbierten Dosis D:

Für die im Fricke-Dosimeter erzeugte Stoffmengenkonzentration c der Eisen(III)-Ionen gilt entsprechend

.

Dabei ist ρ die Dichte der Lösung. Bedingt durch die zugesetzte Schwefelsäure beträgt sie etwa ρ = 1,024 g/cm3.

Das Fricke-Dosimeter für Dosisleistungen von bis zu 2 · 106 Gy/s und eine Dosis im Bereich von 1 Gy bis 500 Gy verwendbar.

Auswertung 
Die Auswertung des Fricke-Dosimeters erfolgt mithilfe eines Spektralphotometers. Die erzeugte Stoffmengenkonzentration c der Eisen(III)-Ionen wird durch die Messung der Extinktion Eλ bei einer Wellenlänge λ von 304 nm bestimmt. Die Differenz zur Extinktion einer unbestrahlten Vergleichslösung ergibt ΔEλ, wobei gemäß dem lambert-beerschen Gesetz gilt:

Dabei ist d die Schichtdicke der verwendeten Küvette, z. B. d = 10 mm. Der molare Extinktionskoeffizient ε beträgt 217,4 m2/mol.

Für die gesuchte Dosis D erhält man damit

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Einzelnachweise 

Kernchemie
Strahlenschutz