DD237967A3

DD237967A3 - DOSIMETER FILM FOR THE HIGH-DOSE RANGE BASED ON CELLULOSETRIACETATE

Info

Publication number: DD237967A3
Application number: DD27269185A
Authority: DD
Inventors: Lothar Dunsch; Adolf Heger; Wolfgang Schumann; Guenter Henning; Martin Wilke
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dosimeterfolie fuer den Hochdosisbereich auf der Basis von Cellulosetriacetat zur Erfassung der Energiedosis bei Bestrahlungen. Durch Veraenderung der Weichmacherzusaetze in Konzentration und Art liegt eine Triacetatfolie vor, die im Dosisbereich von 1 bis 150 kGy eine lineare Eichkurve hat, zeitlich stabile Werte liefert und keine Inhomogenitaeten innerhalb der Folie aufweist.The invention relates to a Dosimeterfolie for the high-dose range based on cellulose triacetate for detecting the absorbed dose during irradiation. By changing the plasticizer additives in concentration and type, a triacetate film is present which has a linear calibration curve in the dose range of 1 to 150 kGy, provides stable values over time and exhibits no inhomogeneities within the film.

Description

Characteristic of the known technical solutions

Obwohl.in den letzten Jahren eine sprunghafte Entwicklung von Elektronenbeschleunigern sowie deren Einsatz in industriellen Prozessen zu verzeichnen ist, wird der Elektronenstrahldosimetrie, insbesondere im Hochdosisbereich, noch zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt.Although in recent years there has been a sudden development of electron accelerators and their use in industrial processes, electron beam dosimetry, in particular in the high-dose range, is still receiving too little attention.

Die exakte Messung der Energiedosis an einem Elektronenbeschleuniger im Hochdosisbereich ist einerseits ein Erfordernis der modernen Strahlentechnologie, andererseits ein meßtechnisches Problem.The exact measurement of the absorbed dose to an electron accelerator in the high-dose range is on the one hand a requirement of modern radiation technology, on the other hand, a metrological problem.

Zur Routinedosismetrie werden insbesondere Polymerfolien eingesetzt, in die Farbstoffe eingelagert sind, die durch die einwirkende Strahlung abgebaut oder strahlenchemisch verändert werden.For routine dosimetry in particular polymer films are used, are embedded in the dyes, which are degraded by the applied radiation or changed by radiation chemistry.

Bekannt ist eine Folie, in die der Farbstoff Dimethoxydiphenyl-bis-azo-8-amino-1 -naphthol-5,7-disulfonsäure eingelagert ist. Das Prinzip bei der Anwendung dieser gefärbten Folien besteht darin, daß bei der Bestrahlung mit energiereichen Strahlen eine Verringerung der optischen Absorption im sichtbaren Gebiet beobachtet wird, die auf eine irreversible Zerstörung des in die Folie eingelagerten Farbstoffs zurückzuführen ist. Meßtechnisch wird die Transmissionsänderung im Hauptabsorptionsmaximum des verwendeten Farbstoffs (655 mm) ermittelt. Nachteilig bei der Herstellung und der Verwendung dieser Folien ist die homogene Verteilung des Farbstoffs in der Folie, wodurch die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird. Weiter ist eine Dosimeterfolie auf Basis Polyamid (Nylon) bekannt (Prospekt der Fa. Far West Technology Inc.), in die eine radiochrome Substanz aus der Familie der Aminotriphenylmethan-Derivate eingelagert ist, die sich unter dem Einfluß energiereicher Strahlung verfärbt. Im Gegensatz zur Dosimeterfolie mit Farbstoffeinlagerung wird hier durch Strahleneinfluß die optische Durchlässigkeit geringer. Gemessen wird bei Wellenlängen von 510 bzw. 600nm. Ein besonderer Nachteil bei der praktischen Anwendung dieser Dosimeterfolie ist, daß bei Verfärbung bereits beim Einfluß von normalem Tageslicht auftritt, weshalb die Folien in lichtdichten Behältnissen aufbewahrt werden müssen. Der erfaßbare Dosisbereich ist auch hier auf maximal 30OkGy beschränkt.A film is known in which the dye dimethoxydiphenyl-bis-azo-8-amino-1-naphthol-5,7-disulfonic acid is incorporated. The principle in the use of these colored films is that upon irradiation with high-energy rays, a reduction of the optical absorption in the visible region is observed, which is due to irreversible destruction of the dye incorporated in the film. By measurement, the transmission change in the main absorption maximum of the dye used (655 mm) is determined. A disadvantage in the production and use of these films is the homogeneous distribution of the dye in the film, whereby the measurement accuracy is impaired. Furthermore, a dosimeter film based on polyamide (nylon) is known (prospectus from Far West Technology Inc.), in which a radiochromic substance from the family of aminotriphenylmethane derivatives is embedded, which discolors under the influence of high-energy radiation. In contrast to the dosimeter film with dye storage, the optical transmission is reduced here by the influence of radiation. Measured at wavelengths of 510 or 600nm. A particular disadvantage in the practical application of this Dosimeterfolie is that discoloration already occurs under the influence of normal daylight, which is why the films must be stored in light-tight containers. The detectable dose range is also limited to a maximum of 30OkGy.

Es sind weiterhin Folien zur Dosimetrie beschrieben worden, die das reine Polymere als Ausgangsprodukt aufwiesen. So wurde Polyethylen als Dosimeterfolienmaterial vorgeschlagen (Charlesby, A. The Effectsof Radiation on Materials, New York 1958), doch schränken Inhomogenitäten der Folie sowie die meßtechnisch aufwendige und wenig empfindliche IR-spektroskopische Auswertung den Einsatz ein. Die Folieneigenschaften einer Polyethylenterephthalat-Folie (Boag, J.W. et al Radiation Res. 9 [1958] 589) sind zwar wesentlich besser, doch haben die Instabilität der Strahleneffekte, der Sauerstoff- und Dosisleistungseinfluß sowie die nichtlineare Abhängigkeit des Effektes von der Dosis eine praktische Anwendung bisher verhindert. Breite Anwendung haben Folien aus Polymethylmethacrylat (Boag, J.W. et al Radiation Res. 9 [1958] 589) gefunden, obwohl die Herstellungsbedingungen der Folien auf deren Einsatz in der Dosimetrie großen Einfluß haben. Weitere Folien aus Polystyren, Polyvinylchlorid und Polyvinylvinylidene sind ebenfalls vorgeschlagen worden, doch haben sie sich wegen erheblicher Mangel nicht durchgesetzt.Furthermore, films for dosimetry have been described which have the pure polymer as starting material. For example, polyethylene has been proposed as a dosimeter film material (Charlesby, A. The Effects of Radiation on Materials, New York 1958), but inhomogeneities of the film and the metrologically complex and less sensitive IR spectroscopic evaluation restrict the use. Although the film properties of a polyethylene terephthalate film (Boag, JW et al. Radiation Res. 9 [1958] 589) are much better, the instability of the beam effects, oxygen and dose rate effects as well as the non-linear dependence of the effect on the dose have practical application prevented so far. Polymethylmethacrylate films (Boag, J.W. et al. Radiation Res. 9 [1958] 589) have been widely used, although the production conditions of the films have great influence on their use in dosimetry. Other films of polystyrene, polyvinyl chloride and polyvinylvinylidene have also been proposed, but they have not prevailed because of significant deficiency.

Auch Folien aus Celluloseacetaten wurden näher auf ihre Eignung als Dosimeter für ionisierende Strahlung untersucht. Hierbei ist eine Folie aus Triacetat im allgemeinen etwas empfindlicher als eine solche aus Diacetat. Beide zeigen innerhalb eines bestimmten Dosisbereiches einen etwa linearen Zusammenhang zwischen Extinktion und Dosis. Von besonderem Nachteil dieser Folien ist, daß der Meßwert sehr stark von der Luftfeuchtigkeit abhängt, wodurch der Meßfehler bis zu ±10% betragen kann. Teilweise zeigen die bestrahlten Celluloseacetatfolien auch eine nicht zu vernachlässigende Abhängigkeit zwischen der Extinktion und dem Zeitpunkt der Messung nach der Bestrahlung, wodurch zusätzlich ein großer Fehler bei der Bestimmung der Dosis auftreten kann.Films made of cellulose acetates were also investigated for their suitability as ionizing radiation dosimeters. In this case, a film of triacetate is generally somewhat more sensitive than that of diacetate. Both show a linear relationship between extinction and dose within a certain dose range. Of particular disadvantage of these films is that the measured value depends very much on the humidity, whereby the measurement error can be up to ± 10%. In some cases, the irradiated cellulose acetate films also show a non-negligible dependency between the extinction and the time of the measurement after the irradiation, as a result of which a large error in the determination of the dose can additionally occur.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Dosimeterfolie auf der Basis von Cellulosetriacetat, die im Dosisbereich von 1 bis 5OkGy eine lineare Eichkurve hat, zeitlich stabile Werte liefert und keine Inhomogenität innerhalb der Folie aufweist.The object of the invention is the development of a cellulose triacetate based dosimeter film which has a linear calibration curve in the dose range of 1 to 5OKGy, provides stable time values and has no inhomogeneity within the film.

Explanation of the essence of the invention Technical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch gezielte Veränderung der Zusammensetzung einer Cellulosetriacetatfolie eine solche Komposition zu erhalten, die den Anforderungen der Dosimetrie entspricht.The invention has for its object to obtain by targeted modification of the composition of a Cellulosetriacetatfolie such a composition that meets the requirements of dosimetry.

Features of the invention

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Weichmacherzusätze einer Triacetatfolie derart in Konzentration und Art verändert werden, so daß das strahlenchemische Verhalten der Folie zugunsten einer stabilen Veränderung der Folie verbessert wird.The object is achieved in that the plasticizer additives of a triacetate are changed so in concentration and type, so that the radiation-chemical behavior of the film is improved in favor of a stable change of the film.

Es wurde überraschend gefunden, daß Folien mit geringem Weichmachergehalt günstigere Dosimetereigenschaften aufweisen. So hat eine Cellulosetriacetatfolie mit Weichmachergehalten unter 10% eine stark verbesserte Langzeitstabilität, wobei gleichzeitig die Lösungsmittelgemische zur Herstellung der Folien keine aromatischen Komponenten enthalten. Die verringerte Flexibilität der Folie ist zu vernachlässigen, da die kleinen Dosimeterfolien für das optische Auswerteverfahren nur eine Größe von 1 cm χ 2,5cm haben und daher ausreichend mechanisch stabil sind. Die Dosimeterfolie weist vorteilhaft eine Dicke von 25 bis 180 μ auf.It has surprisingly been found that films with low plasticizer content have more favorable Dosimetereigenschaften. Thus, a cellulose triacetate film with plasticizer contents below 10% has a greatly improved long-term stability, while at the same time the solvent mixtures for the production of the films contain no aromatic components. The reduced flexibility of the film is negligible, since the small Dosimeterfolien for the optical evaluation process only have a size of 1 cm χ 2.5cm and are therefore sufficiently mechanically stable. The Dosimeterfolie advantageously has a thickness of 25 to 180 μ.

embodiment

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: Aus einem Lösungsmittelgemisch Methylenchlorid-Methanol von 80:20 wird eine Cellulosetriacetatfolie mit 5% Phthalsäurepropylester und 3% Triphenylphosphat hergestellt. Diese Folie eignet sich als Dosimeterfolie. Vor und nach der Bestrahlung mit einer bestimmten Dosis wird die Folie bei 300 mm Wellenlänge mit einem Spektralphotometer ausgemessen.The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment: A cellulose triacetate film containing 5% of propyl phthalate and 3% of triphenyl phosphate is prepared from a methylene chloride-methanol solvent mixture of 80:20. This film is suitable as Dosimeterfolie. Before and after irradiation with a specific dose, the film is measured at 300 mm wavelength with a spectrophotometer.

Claims

Invention claim:

1. Dosimeterfoliefür the high-dose range based on cellulose triacetate for detecting the absorbed dose during irradiation in the high-dose range, characterized in that the Dosimeterfolie contains a plasticizer content below 10% and no aromatic solvent mixtures.

2. Dosimeterfolie according to item 1, characterized in that the Dosimeterfolie has a thickness of 25 to 180 / on.

Field of application of the invention

The invention relates to a dosimeter film based on cellulose triacetate for detecting the absorbed dose during irradiation in the high-dose range.