CN85104437A - 辐照显示薄膜剂量计及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核辐射技术中剂量的监测，其内容包括一种用于⁶⁰Coγ—射线辐照剂量监测的薄膜剂量计及其制法。该薄膜计量计是由含氯共聚物和染料隐色体所组成。它对可见光不敏感，对⁶⁰Cor—射线具有相当敏感性，其主要成分含有与被照物质等效的C、H、O、N等元素。

该薄膜剂量计结构简单、容易制造，可为农、工、医等各领域的现场使用提供一种灵敏、可靠、稳定、直观性强的监测显示手段。剂量监测显示范围为10³—10⁷rad。

Description

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、仪器贮藏和保鲜、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，该计量计颇受人们的重视。早期制成含有亚甲兰的聚乙烯醇薄膜^〔1〕。以后又有采用卤代烷偶氮染料和石腊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，使其适合于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γ-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10³-10⁷rad范围，在3.5×10²-7.5×10³rad/min范围内与剂量率的响应无关。剂量计性能稳定可靠，所记录的信息经较长期贮存，其光密度值变化不大，当处在相对湿度为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色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。

计量计的制造工艺流程为清洗片基、镀导电层、用碘溶液处理、涂布敏感层、真空干燥、涂保护层、干燥等。其具体制法如下：首先将厚度约为80μm的聚酯片基在超声清洗器中用蒸馏水清洗，以除去片基上的灰尘。然后将聚酯片基置于真空镀膜机中进行连续镀膜。所采用的材料为电解铜，镀膜时真空室的真空密度要高于10^-5mmHg，使片基上蒸镀一层厚度为100-300 的金属铜。蒸镀铜层后的片基置于约2%碘的苯溶液中进行浸涂，制得透明的碘化亚铜导电层。然后再在导电层上涂布一层由含卤共聚物和染料隐色体组成的膜。含卤共聚物采用含氯量为55-60%的偏二氯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，或是聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯-丙烯腈、聚过氯乙烯等。染料隐色体为三芳基甲烷染料（如五甲氧基红、无色孔雀绿、无色结晶紫等）或为内酯结构染料（如热敏绿、热敏金红等）。也可采用偶氮染料（如二甲基黄、刚果红A、二苯胺等）。膜中含卤共聚物和染料隐色体的重量比为20∶1。涂布乳剂先配制成约20%（按重量）的苯溶液，然后加入少量的苯酚添加剂（为树脂量的3%），待树脂和染料隐色体溶解后，经过滤后涂布，涂布速度为4.1米/分，涂布温度在45-50℃之间。涂层厚度约为10μm，根据辐照剂量大小，涂层厚度可选为3-40μm，15μm以上厚度的涂层较难控制其均匀性，需采用双面涂布的方法。涂布后的片子经真空干燥（真空度为10^-2mmHg，温度为40℃以下）加热6-8小时，以除尽片子中低分子物。最后，为了防止胶片粘连和划伤，再在敏感层上涂布一层1-2μm厚的聚乙烯醇保护膜，保护膜乳液的配制约为2%的聚乙烯醇水溶液（所采用的聚乙烯醇的水介度为2500，醇介度为88），在浸涂式涂布速度为4.1米/分涂布温度为20℃条件下涂布，最后将片子进行真空干燥，即制得均匀、透明、表面平滑的辐照显示薄膜剂量计。

实施例1

选用已清洗过的聚酯片基，在片基上镀上一层厚度约300

的铜层，再用2%I₂的苯溶液处理得到透明的碘化亚铜导电层。采用含氯量约为56%的偏二氯乙烯-丙烯酸甲酯（VDCI₂-MA）共聚物作为敏感材料，配制成浓度为20%的VDCI₂-MA苯溶液，然后加入为树脂量 1/20 的五甲氧基红染料隐色体，再加入为树脂量3%的苯酚添加剂。溶介后，在带有导电层的聚酯片基上，通过浸涂式涂布机进行涂布（涂布温度为45℃，涂布速度为4.1米/分）。最后进行干燥处理，以除去残留低分子物，测得其敏感层干膜厚度约为10μm。此种薄膜剂量计可以监测⁶⁰Coγ-射线辐照剂量范围为8×10⁴-5×10⁷rad。此种剂量计经辐照前后所显示的颜色变化由无色变为紫色。

实施例2

采用含氯量为56%的VDCI₂-MA共聚物，配制成浓度为20%的VDCI₂-MA苯溶液，然后加入为树脂量的 1/20 的热敏绿内酯结构的染料隐色体，溶解后涂布在带有导电层的聚酯片基上，涂布条件后处理均与实施例1相同。其敏感层干膜厚度约为10μm。此种绿色薄膜剂量计可以监测⁶⁰Coγ-射线辐照剂量范围为5×10⁵-5×10⁷rad。此种剂量计经辐照前后所显示的颜色变化由无色变为绿色。

实施例3

采用含氯量为56%的VDCI₂-MA共聚物，配制成浓度为20%的VDCI₂-MA苯溶液，然后加入为树脂量 1/20 的无色结晶紫的染料隐色体，溶解后涂布在带有导电层的聚酯片基上，涂布条件和后处理与实施例1相同。此种剂量经辐照前后所显示的颜色变化由无色变为兰色，可以监测⁶⁰Coγ-射线辐照剂量范围为3×10³-1×10⁴rad。

实施例4

采用含氯量为56%的VDCI₂-MA共聚物，配制成浓度为20%的VDCI₂-MA苯溶液，然后加入为树脂量 1/20 的热敏金红的染料隐色体，溶解后涂布在带有导电层的聚酯片基上，涂布条件和后处理与实施例1相同。此种剂量计经辐照前后所显示的颜色变化由无色变为红色，可以监测⁶⁰Coγ-射线辐照剂量范围为5×10³-10⁴rad。

实施例5

采用含氯量为56%的VDCI₂-MA共聚物，配制成浓度为20%的VDCI₂-MA苯溶液，然后加入为树脂量 1/20 的五甲氧基红染料隐色体，再加入为树脂量3%的苯酚添加剂，溶解后涂布在聚酯片基的一面。为了不影响另一面涂布，采用特殊涂布槽涂布，如图2所示，它由片基（1）、敏感乳剂（2）、涂布辊（3）和涂布槽（4）组成。涂布条件和后处理与实施例1相同。涂布厚度约为10μm。以后再在聚酯片基的另一面进行涂布，处理方法同前，涂层总厚度约为20μm，可以监测辐照剂量范围为1×10⁴-1×10⁶rad。

Claims (7)

1、一种属于核辐射领域辐照加工技术中⁶⁰Coγ-射线辐照计量监测和显示用的信息记录介质-辐照显示薄膜剂量计，其特征在于它由聚酯片基、碘化亚铜导电层以及含氯55-60%的偏二氯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和五甲氧基红、无色孔雀绿、无色结晶紫或热敏绿、热敏金红制成的敏感乳剂层以及聚乙烯醇保护膜所组成。

2、一种用于制造权利要求1所述的辐照显示薄膜剂量计的方法，其特征在于先将聚酯片基洗净，进而在它的上面镀上导电层，涂布敏感层，进行真空乾燥，然后涂上保护膜。

3、按照权利要求2所述的辐照显示薄膜剂量计的制法，其特征在于将聚酯片基置于真空镀膜机中进行连续镀膜。所采用的材料为电解铜。镀膜时真空室的真空度要高于10^-5mmHg，使片基上蒸镀一层厚度为100～300

的金属铜，然后将其置于约2%碘的苯溶液中，制得透明的碘化亚铜导电层。

4、按照权利要求2所述的辐照显示薄膜剂量计的制法，其特征在于在导电层上涂布一层如权利要求1所述的敏感乳剂层。该乳剂层中含卤共聚物和染料隐色体的重量比约为20∶1。在无色基染料中添加苯酚作为稳定剂。

5、按权利要求2，4所述的辐照显示薄膜剂量计的制法，其特征在于根据辐照剂量的大小，涂层厚度可选为3～40μm。15μm以上厚度的涂层较难控制其均匀性，需采用双面涂布技术。

6、按权利要求2所述的辐照显示薄膜剂量计的制法，其特征在于，涂布后的片子要进行真空乾燥，一般在真空度10^-2mmHg，温度40℃以下的条件下加热6-8小时，以除尽片子中的低分子物。

7、按权利要求2所述的辐照显示薄膜剂量计的制法，其特征在于在敏感层上涂布一层1-2μm厚的聚乙烯醇保护膜，涂布速度约为4.1米/分，涂布温度约为20℃。

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