CN104485149B - 一种放射性核素载膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射性核素载膜及其制备方法，载膜包括上框架、下框架、基膜、载体膜；上框架和下框架结构相同；基膜平整粘接于上框架和下框架之间。制作时，将放射性核素均匀混合在制备载体膜的溶液中，然后均匀覆盖在结实的基膜上，干燥后即可形成放射性核素载膜；同时，框架的巧妙应用不仅直接限制了溶液的范围，而且为膜提供了附着点。

Description

一种放射性核素载膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及核技术领域放射源制备技术，具体涉及放射性薄膜源制备技术。

背景技术

申请号为CN201310295989.9的发明专利申请“一种可控同位素中子(体)产生装置”中的中子产生装置主体结构为柱体，实现了优化的插拔式可控制中子产生功能。申请号为2014104289627的发明专利申请“一种环形可控同位素中子源”提高了中子的利用率。以上两项专利技术中均涉及到载带α粒子发射核素的“镀片”和“载体环”，由于中子的产生依赖于α粒子轰击铍片，因此载带α粒子发射核素的载体是中子源的核心部件之一。

当前的放射性核素的载带方法主要有电镀法和溶液蒸干自然附着法。电镀法的基材一般为金属。对于锕系元素，当前报道的最大电镀厚度仅为1.6mg/cm²(秦芝等，分子镀法制备^241,243Am靶，《同位素》，2000，13卷第4期)，并且电镀条件复杂，重复性差，回收效率低，电镀厚度越厚，无机化合物越容易脱落，同时由于镀片厚度对于核素发射的α粒子来说太厚，因此α粒子直接损失达到50％。溶液蒸干自然附着法存在密封和非密封两种模式。前者考虑到长期使用，因此直接密封制源，常用于穿透能力强的γ放射性物质；后者常用于α和β放射源的制备，溶液在薄膜上蒸干后靠自然附着力依附于膜表面，不宜长时间使用，属于临时使用的放射源。

载带α粒子发射核素的物质最好是薄膜。气相沉积法可以在基体薄膜上沉积目标物质形成新的致密膜层(陈大军等，化学气相沉积技术制备TiB₂图层研究，材料导报，2011，第25卷专辑)，采用的基体比较广泛，沉积厚度可控，但是在镀膜过程中需要对沉积室抽真空，这对于放射性核素来说，会直接导致存在沉积室和真空管路的污染问题，同时造成较大的放射性核素浪费。共混膜制备技术可以将放射性物质粉末混入铸膜液中，然后制成薄膜(王香琴等，PANI/PVA共混薄膜的制备与表征，天津工业大学学报，2013，第32卷第4期)。此方法存在两个问题：一是放射性物质粉末的粒径相对于α粒子射程一般较大，造成直接的α粒子损失，同时物质粉末所占质量比例直接影响到膜的机械性能；二是此类膜制备后，使用时存在裁剪过程，整个制备和操作过程存在严重污染后果及核素浪费。

申请号为CN201410242703的发明专利公开了“一种防孔渗复合膜的制造方法”，该方法主要针对水处理膜的孔渗现象进行膜结构改造，预先将预湿剂填充至支撑层中以占据支撑层孔道以防止孔渗，然后将皮层膜液涂覆于支撑层上。该技术的支撑层和皮层的总厚度均较厚，需要承受高压力的水压，复合膜为一种超滤膜，具有渗水功能，用于过滤重金属，并非用于载带物质原子，并且涂覆时无边框限制，是一种自由式的涂敷，对于放射性物质来说，该方法也会造成污染和浪费。

发明内容

为了解决现有核素载体制备技术中存在的污染、浪费、核素载带可靠性、容量以及α粒子出射率低等问题，本发明提出了一种放射性核素载膜及其制备方法，该方法将放射性核素均匀混合在制备载体膜的溶液中，然后均匀覆盖在结实的基膜上，干燥后即可形成放射性核素载膜；同时，框架的巧妙应用不仅直接限制了溶液的范围，而且为膜提供了附着点。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种放射性核素载膜，其特殊之处是：包括上框架、下框架、基膜、载体膜；所述上框架和下框架结构相同；所述基膜平整粘接于上框架和下框架之间；所述基膜由耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物制备，其厚度为1-10μm；所述载体膜附着在基膜的一侧或两侧，由水溶性高分子化合物与放射性核素均匀混合后制备，其厚度为1-10μm。

上述基膜的材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、钛、炭、金、银、铁、铜或铝；所述载膜采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮材料。

上述放射性核素为²⁴¹Am、²³⁸Pu或²²⁶Ra。

上述上框架为方形或圆形框架，采用有机或无机材料制备，其厚度为0.3-0.8mm；所述下框架采用有机或无机材料制备。

上述上框架厚度为0.5mm；所述上框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备，所述下框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备。

上述基膜厚度为5μm。

一种放射性核素载膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备基膜组件：

1.1)采用耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物制备厚度为1-10μm的基膜；

1.2)采用有机或无机材料制备厚度为0.3-0.8mm的两个方形或圆形框架；

1.3)将基膜平整粘接于两个框架之间，形成基膜组件；

2)制备载体膜用溶液：

2.1)采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮材料，按照所需质量比例配制成水溶液；

2.2)按照所需浓度制备放射性核素水溶液；

2.3)按照所需比例混合以上两种水溶液，搅拌均匀，得载体膜用溶液；

3)制备载体膜：

取所需用量的载体膜用溶液滴在水平放置的基膜组件的基膜上，以玻璃棒涂抹均匀，形成载体膜；

4)制备放射性核素载膜：

干燥涂抹有载体膜的基膜组件后形成放射性核素载膜。

上述步骤4中形成的载体膜是附着在基膜的一侧或两侧。

上述上框架为方形或圆形框架，采用有机或无机材料制备，其厚度为0.3-0.8mm；所述下框架采用有机或无机材料制备；所述基膜由耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物组成，其厚度小于10微米；所述载膜材料是聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮，其厚度小于10微米。

上述上框架厚度为0.5mm；所述上框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备，所述下框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备；所述基膜材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、钛、炭、金、银、铁、铜或铝；所述基膜厚度为5μm。

本发明具有如下优点：

1、膜厚可以控制极薄以保障大部分α粒子顺利射出。

2、放射性核素以离子形式进行混合，分布更均匀。

3、放射性物质利用率接近100％，没有额外的浪费和污染。

4、制作方法简单，两层膜的制备可以先后执行，放射性物质的操作只有两步，而且过程简单，避免了复杂的过程给工作人员造成大剂量的辐射。

附图说明

图1是放射性核素载膜结构示意图；

图2是上下框架粘接基膜示意图；

附图标记为：1-上框架；2-下框架；3-基膜；4-载体膜；5-放射性核素。

具体实施方式

一种放射性核素载膜，包括上框架、下框架、基膜、载体膜；上框架和下框架结构相同；基膜平整粘接于上框架和下框架之间。

上框架为方形或圆形框架，采用有机或无机材料制备，例如不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维，其厚度为0.3-0.8mm，最优厚度为0.5mm。下框架采用有机或无机材料制备，例如不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维。

基膜由耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物制备，其厚度为1-10μm；基膜最优厚度为5μm。基膜的材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、钛、炭、金、银、铁、铜或铝；

载体膜附着在基膜的一侧或两侧，由水溶性高分子化合物与放射性核素均匀混合后制备，其厚度为1-10μm。载膜采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮材料。

放射性核素为²⁴¹Am、²³⁸Pu或²²⁶Ra。

一种放射性核素载膜的制备方法，包括以下步骤：

1)制备基膜组件：

1.1)采用耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物制备厚度为1-10μm的基膜；

1.2)采用有机或无机材料制备厚度为0.3-0.8mm的两个方形或圆形框架；

1.3)将基膜平整粘接于两个框架之间，形成基膜组件；

2)制备载体膜用溶液：

2.1)采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮材料，按照所需质量比例配制成水溶液；

2.2)按照所需浓度制备放射性核素水溶液；

2.3)按照所需比例混合以上两种水溶液，搅拌均匀，得载体膜用溶液；

3)制备载体膜：

取所需用量的载体膜用溶液滴在水平放置的基膜组件的基膜上，以玻璃棒涂抹均匀，形成载体膜；

4)制备放射性核素载膜：

干燥涂抹有载体膜的基膜组件后形成放射性核素载膜。

载体膜可以附着在基膜的一侧或两侧。

以下实施例可以进一步说明本发明的内容：

(1)采用PVDF(聚偏氟乙烯)制备厚度为5μm的基膜；

(2)采用不锈钢材料制备厚度为0.5mm的两个正方形框架，框架外边长5cm，内边长4cm；

(3)将PVDF基膜平整粘接于两个框架之间；

(4)采用PVA材料，按照质量比为7％的比例配制水溶液，用于制备载体膜；

(5)制备浓度为10¹⁰Bq/ml的²⁴¹Am放射性水溶液；

(6)取2ml的PVA(聚乙烯醇)溶液加入到1ml的²⁴¹Am放射性水溶液中，搅拌均匀待用；

(7)取第(6)步制备的水溶液0.5ml滴在水平放置的PVDF基膜浅凹面上，以玻璃棒涂抹均匀，然后放置于60℃环境下干燥2小时后形成²⁴¹Am载膜。

Claims (8)

1.一种放射性核素载膜，其特征在于：包括上框架、下框架、基膜、载体膜；所述上框架和下框架结构相同；所述基膜平整粘接于上框架和下框架之间；

所述基膜由耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物制备，其厚度为1-10μm；

所述载体膜附着在基膜的一侧或两侧，由水溶性高分子化合物与放射性核素均匀混合后制备，其厚度为1-10μm；

所述基膜的材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、钛、炭、金、银、铁、铜或铝；所述载膜采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮材料。

2.根据权利要求1所述的放射性核素载膜，其特征在于：所述放射性核素为²⁴¹Am、²³⁸Pu或²²⁶Ra。

3.根据权利要求1或2所述放射性核素载膜，其特征在于：所述上框架厚度为0.5mm；所述上框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备，所述下框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备。

4.根据权利要求3所述的放射性核素载膜，其特征在于：所述基膜厚度为5μm。

5.一种放射性核素载膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)制备基膜组件：

1.1)采用耐高温、耐腐蚀性强的有机或无机物制备厚度为1-10μm的基膜，所述基膜材料是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、钛、炭、金、银、铁、铜或铝；

1.2)采用有机或无机材料制备厚度为0.3-0.8mm的两个方形或圆形框架；

1.3)将基膜平整粘接于上框架与下框架之间，形成基膜组件；

2)制备载体膜用溶液：

2.1)采用聚乙烯醇、聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮材料，按照所需质量比例配制成水溶液；

2.2)按照所需浓度制备放射性核素水溶液；

2.3)按照所需比例混合以上两种水溶液，搅拌均匀，得载体膜用溶液；

3)制备载体膜：

取所需用量的载体膜用溶液滴在水平放置的基膜组件的基膜上，以玻璃棒涂抹均匀，形成载体膜；

4)制备放射性核素载膜：

干燥涂抹有载体膜的基膜组件后形成放射性核素载膜。

6.根据权利要求5所述制备放射性核素载膜的方法，其特征在于：所述步骤4中形成的载体膜是附着在基膜的一侧或两侧。

7.根据权利要求5或6所述放射性核素载膜的制备方法，其特征在于：

所述上框架厚度为0.5mm；所述上框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备，所述下框架采用不锈钢、铁、铜、铝、有机玻璃或碳纤维制备所述基膜厚度为5μm。

8.根据权利要求5或6所述放射性核素载膜的制备方法，其特征在于：

所述放射性核素为²⁴¹Am、²³⁸Pu或²²⁶Ra。