[其他]辐照显示薄膜剂量计及其制法

说明书

本发明属于核辐射技术中剂量的监测。其内容包括辐照加工技术中⁶⁰Coγ-射线辐照剂量监测和显示用的信息记录介质及其制法。

近年来，随着原子能事业的发展，辐照加工已成为一门新兴的技术，电离辐射的应用领域也日益增加。目前，医学上将⁶⁰Coγ-射线已用于肿瘤治疗，且获得普及。农业上辐照育种也已取得很大成效，如经辐照培育的优良品种“鲁棉一号”使棉花产量成倍增加。此外，医用品及中成药的消毒灭菌、食品贮藏和保鲜、高分子材料的合成和改性等均由于利用辐照加工技术而获得良好效果。因此，国内外均已相继建立了工业辐照装置。当前，国内突出的问题是关于辐照剂量的控制和被辐照物体所吸收剂量大小的检测，但却普遍缺乏现场剂量测量手段。为了在这些加工技术中得到满意的辐照处理，对被辐照物体的辐照剂量作质量控制是十分重要的。国际原子能机构曾几次组织国际剂量计的比对工作，其中有选用变色膜剂量计的。由于它具有可实时记录和显示，组织等效性好和体积小等优点，该剂量计颇受人们的重视。早期制成含有亚甲蓝的聚乙烯醇薄膜⁽¹⁾。以后又采用卤代烷偶氮染料和石蜡体系制成的厚片剂量计⁽²⁾。也有采用聚氯乙烯和甲基紫等染料所组成的膜⁽³⁾⁽⁴⁾。近年来，美国国家标准局麦克劳林（McLaughlin）⁽⁵⁾⁽⁶⁾等人采用以尼龙为基质的氰化物辐照变色剂量计的膜。这些膜已应用于辐照加工中作剂量的监测和显示。但这些材料所监测的剂量范围均有一定的局限性。有些材料，如氰化物对可见光极其敏感，且制作也困难，影响其在现场的实际使用。国内也正在开始从事各种薄膜剂量计的研制工作，如有采用氰化物染料溶液和聚乙烯薄膜等，前者对⁶⁰Coγ-射线辐照剂量响应范围较宽，但对可见光十分敏感;后者只能记录10⁷rad以上剂量范围，难于用肉眼分辨辐照前后的变化，必须用分光光度计监测光密度的变化。

本发明为满足⁶⁰Coγ-射线辐照剂量的监测和显示，根据含卤共聚物在电子束作用下释放出HCl酸源，而使酸性指示剂变色的原理⁽⁷⁾，发展了一种可供辐照加工技术中γ-射线辐照剂量监测和显示用的新型薄膜剂量计。采用灵敏度高，溶解性和成膜性好的含卤树脂和染料隐色体等制成的敏感材料，使其是合于⁶⁰Coγ-射线的记录。此种材料的特点是对可见光不敏感。在γ-射线辐照作用下，发生色彩的变化，从而提供视感记录，通过分光光度计测定其光密度的变化，就可以对辐照剂量的强度作出判别，从而可以用于现场作⁶⁰Coγ-射线辐照剂量的监控。整个薄膜剂量计体积小，其主要成分由C、H、O、N等元素组成，与被照物质等效性好。此种剂量计对;射线剂量响应的范围宽，可根据不同剂量要求，制成不同颜色、不同厚度的薄膜剂量计，满足10～10⁷rad范围，在3.5×10-7.5×10²rad/min范围内与剂量率的响应无关。剂量计性能稳定可靠，听记录的信息经较长期贮存，其光密度值变化不大，当处在相对温度为45-75%，温度为30℃时或环境温度为20℃，相对湿度为80%、90%时，辐照后剂量计经一周时间跟踪所测定的光密度值基本不变，故适宜作现场剂量监测和显示用。

本辐照显示薄膜剂量计是由含卤共聚物和染料隐色体等组成。在高能粒子⁶⁰Coγ-射线辐照下，含卤共聚物释放出HCl酸源，使染料隐色体由无色变为深色，从而记录和显示信息。不同辐射剂量可使薄膜剂量计显示深浅不同的颜色，并且通过直接观察即可看出，若通过分光光度计测定其光密度变化，则可对辐照剂量的强度作出判别。本发明通过对含卤树脂、染料隐色体、添加剂的筛选和配方的确定、涂布工艺的建立以及记录材料辐照变化过程及辐照剂量和光密度间变化等一系列的研究。建立了一套完整的制作技术，制成了能记录和显示⁶⁰Coγ-射线的信息的多种色彩、多种厚度的辐射显示薄膜剂量计，此种剂量计的主要结构如图1所示，由保护层（1）、敏感层（2）、导电层（3），片基（4）所组成。