آشکارسازی پرتوهای یون‌ساز ساطع شده از چشمه‌های سزیم-137 و کبالت-60 با استفاده از حسگر الکتروشیمیایی آنیون سوپراکسید در محیط آبی

در این پژوهش، برای آشکارسازی چشمه‌های ساطع‌کننده پرتوهای یون‌ساز در مجاورت محیط‌های آبی، حسگر الکتروشیمیایی مبتنی بر الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح‌شده با نانوکامپوزیت حاوی نانولوله‌های کربنی کربوکسیل‌دار نانوذرات نقره طراحی شده است. این حسگر می‌تواند آنیون سوپراکسید تولید شده طی فرآیند رادیولیز محیط آبی تحت تابش این پرتوها را شناسایی کند. به این منظور، سطح الکترود کربن شیشه‌ای ابتدا با نانولوله‌های کربنی کربوکسیل‌دار شده و سپس با ترسیب الکتروشیمیایی نانوذرات نقره اصلاح شد. از طیف‌سنجی‌های مرئی- فرابنفش (uv-vis) و فروسرخ تبدیل فوریه (ftir) و همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) برای مشخصه‌یابی نانولوله‌های کربنی کربوکسیل‌دار، نانوذرات نقره و بررسی روند اصلاح سطح الکترود کربن شیشه‌ای با این نانوساختارها استفاده شد. در ادامه با استفاده از روش ولتامتری چرخه‌ای فرآیند کاهش سوپراکسید تولید شده از محلول دی‌متیل‌سولفوکسید حاوی پتاسیم‌سوپراکسید، در سطح الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح شده با نانوکامپوزیت، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با انجام مطالعات کرونوآمپرومتری دو محدوده پاسخ خطی برای سوپراکسید در غلظت‌های پایین (1.5 تا 43 میکرومولار) و غلظت‌های بالا (136 تا 323 میکرومولار) و حد تشخیص 0.39 میکرومولار به‌دست آمد. در پایان، از الکترود کربن شیشه‌ای اصلاح‌شده با نانوکامپوزیت حاوی نانولوله‌های کربنی کربوکسیل‌دار نانوذرات نقره برای آشکارسازی پرتوهای یون‌ساز چشمه‌های سزیم137و کبالت60 استفاده شد. تفاوت مشاهده شده در پاسخ الکتروشیمیایی الکترود مذکور در محیط آبی، قبل و بعد از تابش چشمه‌ها، نشان دهنده عملکرد مطلوب حسگر طراحی شده در شناسایی سوپراکسید ناشی از تابش چشمه‌های رادیواکتیو است.

Detection of ionizing radiation emitted from the cesium-137 and cobalt-60 sources using electrochemical superoxide anion sensor in the aqueous medium

Widespread use of ionizing radiation in medicine, industry, agriculture, education and research, the increasing production of nuclear waste and nuclear incidents, has exposed humans and organisms to this radiation. Despite the benefits of ionizing radiation, these beams can cause serious damage to living systems. Hence, the need for radiation protection actions requires accurate, fast, inexpensive, and comprehensive detection and dosimetry systems. In this regard, in this paper, an electrochemical sensor based on the carboxylated multi walled carbon nanotubessilver nano particles (MWCNTsCOOH/AgNPs) nanocomposite modified glassy carbon electrode is designed for superoxide anion detection and measurement. Also, the possibility of ionizing radiation sources detection, by measurement of superoxide which is produced during the radiolysis of aqueous environment under these radiations, is discussed. For this purpose; firstly, the surface of glassy carbon electrode modified with MWCNTsCOOH and AgNPs respectively. Ultravioletvisible spectroscopy (UVVis), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM) images used to characterize the MWCNTsCOOH, AgNPs and study of the glassy carbon electrode modification with MWCNTsCOOH/AgNPs nanocomposite. Then the reduction process of superoxide produced from a solution of dimethyl sulfoxide containing potassium superoxide, on the surface of modified glassy carbon electrode studied, using cyclic voltammetry method. Also, by performing chronoamperometric studies, two linear response limits for superoxide for low concentrations (1.5 to 43 mM) and high concentrations (136 to 323 mM) and detection limit of 0.39 mM was obtained. At the end, the MWCNTsCOOH/AgNPs nanocomposite modified glassy carbon electrode was used for the detection of ionizing radiation emitted from cesium137 and cobalt60. The difference between electrochemical responses of the electrode, in the aqueous medium before and after the sources irradiation, attributed to the presence of superoxide and confirmed the successful performance of the sensor.