Phương pháp hoá học thường được sử dụng để xác định các liều bức xạ trong dải liều cao.
a) Xác định liều lượng nơtron nhiệt
Có thể dùng các dung dịch thích hợp có hiệu suất phản ứng hoá học cao dưới tác dụng của bức xạ nơtron. Thí dụ, đối với dung dịch chứa muối của Bo hoặc của Li, các hạt có khả năng ion hoá được sinh ra trong phản ứng hấp thụ nơtron nhiệt B10(nnhiệt,a)Li7 hoặc Li6(nnhiệt,a)He3 sẽ kích thích và làm xảy ra các phản ứng hoá học trong dung dịch. Nồng độ (C) của sản phẩm của phản ứng hoá học tỷ lệ với thông
lượng nơtron nhiệt (Φnhiệt). Do đó, xác định được nồng độ C của sản phẩm, thì ta cũng xác định được thông lượng nơtron nhiệt Φnhiệt.
Xét trường hợp chung khi bức xạ gamma (cùng tồn tại trong trường bức xạ) tác dụng lên dung dịch cũng tạo nên sản phẩm cùng loại với sản phẩm gây bởi
nơtron nhiệt. Ta ký hiệu nồng độ của sản phẩm gây bởi riêng bức xạ gamma là Cγ.
Khi đó có biểu thức sau đây giữa nồng độ C của sản phẩm trong dung dịch và thông lượng nơtron nhiệt:
C = knσΦnhiệtEGAf1(Ci,Pn) + Cγ(Ci,Pγ) (2.46) Trong đó
Cγ = C0, γf2(Ci,Pγ) (2.47)
ở đây, k - hệ số tỷ lệ, tính tới thứ nguyên của các đại lượng có mặt trong biểu
thức; n - số nguyên tử B hoặc Li có trong 1cm3 dung dịch; σ - tiết diện của phản
ứng hạt nhân gây bởi nơtrôn nhiệt; E - tổng động năng của các hạt sinh ra trong
mỗi lần xảy ra phản ứng (nnhiệt,α) của B hoặc Li; G - hiệu suất của phản ứng hoá
bức xạ gây bởi nơtron nhiệt (có giá trị bằng số sản phẩm đặc trưng tạo thành do hấp thụ 100 eV năng lượng của bức xạ nơtron nhiệt); A - phân tử gam của sản phẩm
được tạo thành; C0,γ - nồng độ sản phẩm gây bởi riêng bức xạ gamma trong dung
dịch không có nguyên tố hấp thụ nơtron nhiệt (tức là khi Ci=0).
Trong trường hợp tổng quát, hai thành phần ở vế phải của biểu thức (2.46) còn phụ thuộc vào nồng độ của chất hấp thụ nơtrôn nhiệt trong dung dịch (Ci); và, khi
suất liều bức xạ lớn, thì chúng còn phụ thuộc cả vào suất liều bức xạ nơtron (Pn) và
suất liều bức xạ gamma (Pγ) tương ứng. Các hệ số f1(Ci,Pn) và f2(Ci,Pγ) thể hiện những sự phụ thuộc này. Có thể coi f1 = f2 =1 khi nồng độ Ci chưa cao và các suất liều bức xạ còn chưa lớn.
Bằng cách đo nồng độ sản phẩm tạo thành trong dung dịch có pha B hoặc Li, và đo nồng độ sản phẩm này trong dung dịch không có nguyên tố hấp thụ nơtron nhiệt, có thể xác định được thông lượng nơtron nhiệt theo công thức sau:
nhieät C C kn EGA γ − Φ = σ (2.48)
trong đó Cγ được xác định theo biểu thức (2.47).
b) Xác định liều lượng nơtron nhanh và nơtron năng lượng trung gian
Liều lượng nơtron nhanh và nơtron năng lượng trung gian được xác định bằng cách sử dụng những dung dịch nước thích hợp. Nhờ sự phụ thuộc vào mật độ ion hoá một cách tuyến tính của hiệu suất của phản ứng hoá bức xạ gây bởi nơtron, có
thể dùng hai loại dung dịch nước có hiệu suất khác nhau G1≠G2 để xác định riêng
liều gây bởi bức xạ gamma, và liều gây bởi các proton lùi và hạt nhân lùi sinh ra do tán xạ đàn hồi của nơtron nhanh và nơtron trung gian. Ta ký hiệu hai dung dịch này là đôzimét 1 và đôzimét 2. Khi đó có hai biểu thức sau đây:
C1 = a1FG1+ b1C0, γ (2.49)
C2 = a2FG2+ b2C0, γ (2.50)
với a1, a2 và b1, b2 - các hệ số tỷ lệ có giá trị được xác định trong khi chuẩn các đôzimét số 1 và 2.
Giải hệ gồm hai phương trình (2.49) và (2.50), ta tìm được thông lượng nơtron
nhanh và nơtron trung gian Φ và nồng độ C0,γ, nhờ đó xác định được cả liều gây bởi
thành phần bức xạ gamma kèm theo.
Trong trường hợp tổng quát, các hệ số ai và bi của hai biểu thức (2.49) và
(2.50) có thể phụ thuộc vào một số yếu tố như: suất liều, năng lượng của nơtrôn hoặc của lượng tử tới tương tác với dung dịch, nồng độ của một vài thành phần đặc biệt có trong dung dịch, nhiệt độ của dung dịch .v.v.
