DE2314633C3 - Visuell ablesbarer Farbindikator für die Dosis ionisierender Strahlen - Google Patents
Visuell ablesbarer Farbindikator für die Dosis ionisierender StrahlenInfo
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Description
bedeuten, ist.
2. Farbindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Polystyrol besteht
und den Farbstoff der allgemeinen Formel, in der Ri für CH3O-C6H4, R2 für C6H5 und R3 für die Gruppe
der Konstitutionsformel A stehen, in einer Menge von 0,1 bis 0,2 Gewichtsprozent sowie 5 bis 20
Gewichtsprozent Tetrabromäthan und etwa 10 Gewichtsprozent Dibutylphthalat enthält.
3. Farbindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Polymethylmethacrylat
besteht und 0,1 bis 0,4 Gew.-°/o des Farbstoffes der allgemeinen Formel, in der Ri für
C6H5, R2 ebenfalls für C6H5 und R3 für die Gruppe der
Konstitutionsformel A stehen, enthält.
4. Farbindikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Zellulosediacetat
oder Zellulosetriacetat besteht und 0,1 bis 0,4 Gew.-% des Farbstoffs der allgemeinen Formel,
in der R, und R2 für C6H5 und R3 für die Gruppe der
Konstitutionsformel B stehen, enthält.
r>
R1-CH
in der Ri, R2 und R3 Aryle darstellen.
In »Isotopenpraxis« 6. Jahrgang, Heft 9, 1970, S. 325
bis 330 wird ein Dosismeter beschrieben, welches aus Polystyrol, 4-Dijodbenzol und der Leukoform eines
Farbstoffes (kristallinisches violettes Leukocyanid oder Leukomalachitgrün) besteht und das unter Strahleneinwirkung
sich einfarbig verfärbt, jedoch verschiedene optische Dichte je nach Dosis aufweist. Je nach der
optischen Dichte auf dem Spektrofotometer wird die aufgenommene Dosis bestimmt.
In der DE-PS 12 87 706 wird ein Indikator beschrieben,
in dem als Polymerbasis ein Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolymeres,
und als Farbstoff eine Mischung von säureempfindlichen Farbstoffen, die ihre Farbe unter der Einwirkung der aus dem Polymeren
freiwerdenden Chlorwasserstoffsäure verändern (der pH-Wert des Mediums wird verändert), verwendet
wird.
Bei dem aus der GB-PS 12 10 047 bekannter Indikator handelt es sich um ein Triazoldosimeter auf
der Basis eines wasserlöslichen Polymeren (Polyvinylalkohol) mit Zusätzen von wasserlöslichen halogenisierten
Kohlenwasserstoffen (Chloralhydrat), Natriumtetraborat sowie eines Farbstoffes (Methylorange). Dieser
Indikator zeichnet sich durch erhöhte Genauigkeit nur bei Anwendung von Methoden zur Registrierung von
Durchlässigkeitsveränderungen mit Hilfe eines Spektrofotometers (λ™, = 455 nm) aus. Seine visuelle Präzision
ist gering, da eine Farbsättigung von gelb bis rot ohne einen scharfen Übergang von einem Farbton zum
anderen stattfindet. Es handelt sich bei dem bekannten
Gegenstand also um einen Dosimeter mit geringer Ablesegenauigkeit, da dieser Indikator nur auf die Frage
»ja«, »nein«, »bestrahlt« oder »nichtbestrahlt« antwortet und nur bei Verwendung eines Elektrcphotometers
zur Messung von Absorptionsspektren (λ,πιιχ=455 nm)
vor und nach der Bestrahlung quantitativ eingesetzt werden kann.
Aufgabe der Erfindung war es also, einen Farbindikator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er
sowohl eine erhöhte Ablesegenauigkeit der Dosis durch eine in mehreren visuell erkennbaren Stufen erfolgenden
Farbänderungen als auch erhöhte Stabilität gegenüber höheren Temperaturen zeigt Diese Aufgabe
wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst
Vergleicht man die Farbübergänge^des Indikators nach der DE-AS 12 87 706 mit dem erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Indikator im Betrieb, so wird man feststellen, daß letzterer durch seine stufenweise
Farbänderung von rot über violett, blaugrün, grün, gelbgrün und gelb nach hellgelb in der Ablesegenauigkeit
dem bekannten Indikator mit Farbänderung von grün nach rot in der optischen Ablesung eindeutig
überlegen ist
Die möglichen Varianten der allgemeinen Formel des Farbstoffes sind in Tabelle 1 angeführt
Nr. der R1
Verbindung
Verbindung
II
III
IV
VI
VII
-QH5
-QH5
-QH5
-QH5
-QH5
-QH4CF3
-C6H4-OCH3
-C6H4-OCH3
-QH5
QH5 -C6H4-Cl
"/* QoH7
QH5
-QH5 -QH5
1V)
R3*
R3**
R3**
VIII -QH5
IX -QH4N(CH3J2 -QH5
Dabei bedeuten:
Ri* eine der isomeren Gruppen O R3*
Ri* eine der isomeren Gruppen O R3*
oder
und R,** die Gruppe
Der erfindungsgemäß ausgebildete Indikator mit dem aer Bestrahlung des Indikators verändert er die Farbe
genannten Farbstoff weist vor der Bestrahlung eine von hellrot bis orange und dann mit wachsender Dosis
hellrote Farbe und orangefarbenes Leuchten auf. Bei bis gelb.
Der Indikator kann Zusätze schwerer halogenhaJtiger Kohlenwasserstoffe, z. B. Hexachlorbenzol, Hexabromäthan,
Brombenzol, Tetrabromäthan rowie Zusätze von Weichmachungsmittel enthalten.
Die Zusätze der bromhaltigen Kohlenwasserstoffe bewirken eine Erweiterung iier Farbenskala des
Indikators, welcher mit wachsender Dosis hintereinander eine violette, grüne und gelbe Farbe annimmt Diese
Farben liegen im Bereich der maximalen Empfindlichkeit des Auges, wodurch die Ablesegenauigkeit der
Dosis erhöht wird. Der Indikator macht es möglich, nicht nur zu bestimmen, ob das Objekt bestrahlt ist,
sondern auch den Grad der Bestrahlung, d. h. die absorbierte Dosis der ionisierenden Strahlung zu
ermitteln. Die absorbierte Dosis wird durch einen visuellen Vergleich der Farbe des bestrahlten Indikators
mit der Dosis-Farb-Skala bestimmt Die Dosis-Farb-Skala
wird aus bestrahlten Filmen zusammengestellt oder mit Buchdruckfarben gesetzt und in bekannter
Weise geeicht
Als Polymeres verwendet man verschiedene nichthalogenierte
Polymere, z. B. Polystyrol, Polymethylmethacrylat, Cellulosed!- oder -triacetat Es können auch
Gemische von Polymeren, z. B. Polymethylmethacrylat mit Cellulosedi- oder -triacetat, oder ein Gemisch von
Polystyrol mit Butylkautschuk verwendet werden.
Es werden folgende Weiterbildungen des erfindungsgemäß ausgebildeten Farbindikators vorgeschlagen:
1. Ein weitergebildeter Indikator, dessen Film aus Polystyrol besteht und 0,1 bis 0,2 Gew.-% Farbstoff der
allgemeinen Formel, worin Ri für CH3O — C6H4; R2 für
CeHs; R3 für die Gruppe der Konstitutionsformel A
stehen, sowie 5 bis 20Gew.-% Tetrabromäthan und etwa 10 Gew.-% Dibutylphthalat enthält. Einen solchen
Indikator verwendet man für die Bestimmung der ionisierenden Strahlendosis in einem Bereich von 0,2 bis
5,0 Mrd.
Der genannte Bereich der Dosen wird zur Strahlungsbehandlung von Lebensmitteln zur Steigerung ihrer
Haltbarkeit sowie bei der Kaltsterilisierung von medizinischen Gegenständen angewandt. Der so
weitergebildete Indikator besitzt ein gutes Auflösungsvermögen bei der visuellen Ablesung, weil er eine große
Zahl von Farben aufweist, die sich in dem Dosisbereich von 0,2 bis 5,0 Mrd bilden. Die Veränderung der Farbe
des genannten Indikators in dem genannten Dosisbereich der ionisierenden Strahlung ist in Tabelle 2
aufgeführt.
Tabelle 2 | Farbe |
Dosis, Mrd | rot |
0 | violett |
0,2 | blaugrün |
0,5 | grün |
1,0 | gelbgrün |
2,0 | gelb |
3,0 | hellgelb |
5,0 | |
Der Übergang von einem Farbton zum anderen vollzieht sich gleichmäßig über eine Vielzahl von
Farbtönungen, wobei die ganze Dosis-Farb-Skala in mehr als 12 Farben eingeteilt werden kann.
Die Bestimmung der Dosis erfolgt durch Vergleich der Farbe des bestrahlten Indikators mit einer vorher
hergestellten Dosis-Farb-Skala. Die Mehrfarbigkeit des Indikators und die Möglichkeit der Zusammenstellung
einer Dosis-Farb-Skala wird durch die Kombination des Farbstoffes mit den genannten Zusätzen erreicht Der
Ablesefehler der ionisierenden Strahlendosis beträgt ±20% in der Mitte der Skala und ±50% am Ende der
Dosis- Farb-Skal a.
2. Ein weitergebildeter Indikator für die Bestimmung
der ionisierenden Strahlendosis, dessen Film aus Polymethylmethacrylat besteht und 0,1 bis 0,4 Gew.-%
Farbstoff der allgemeinen Formel, worin R, und R2 für
QHs, R3 für die Gruppe der Konstitutionsformel A
stehen, enthält Ein solcher Indikator wird für die Bestimmung der Dosen in einem Bereich von 5 bis
30 M rd eingesetzt
3. Ein weitergebildeter Indikator, dessen Film aus Cellulosediacetat oder Cellulosetriacetat besteht und 0,1
bis 0,4 Gew.-% Farbstoff der allgemeinen Formel, worin Ri und R2 für C6H5 und R3 für die Gruppe der
Konstitutionsformel B stehen, enthält Er wird in einem Dosisbereich von 5 bis 70 Mrd verwendet Neben den
Farbveränderungen beobachtet man in diesem das Wachstum der Intensität der Lumineszenz bei
λ = 525 nm in Abhängigkeit von der absorbierten Dosis, welche einer bestimmten Strahlendosis entspricht
Mit Hilfe eines solchen Indikators bestimmte man die Dosis in einem Bereich von 2 bis 50 Mrd mit einem
Fehler von ± 15%. Dieser Indikator kann in folgenden
technologischen Prozessen verwendet werden:
a) Strahlenvulkanisation von hochthermostabilem selbstzusammenklebendem Elektroisolierband auf
der Basis der Heterosiüoxankautschuke und glasfaserverstärkten Kunststoffe;
b) Strahlenvernetzung von Polyäthylen, welche seine Thermostabilität um 100 bis 1500C steigert und
seine mechanische Festigkeit erhöht;
c) Modifizierung von Holz mittels Durchtränken mit iätrahlenbehandelten Tränkmonomeren.
Die erfindungsgemäß ausgebildeten Indikatoren können nach dem folgenden technologischen Schema
hergestellt werden.
Die genannte fluoreszierende Leuchtfarbe, das Polymere und erforderlichenfalls die Zusätze löst man in
organischen Lösungsmitteln, z. B. Benzol, Toluol, Xylol, bzw. für das Polymethylmethacrylat, Cellulosediacetat
und Cellulosetriacetat in Aceton auf. Die erhaltene viskose Lösung gießt man auf eine horizontale
Glasplatte. Nach der Verdampfung des Lösungsmittels bildet sich auf dem Glas ein polymerer Film. Der auf
diese Weise geformte Film wird vom Glas durch Eintauchen in Wasser abgetrennt Der vom Glas
abgetrennte polymere Film wird bei einer Temperatur von ungefähr 700C während 2 Stunden getrocknet Die
Filmdicke kontrolliert man und hält sie gewöhnlich auf 0,2 mm.
Den Film verwendet man ohne Unterlage oder mit einer Papierunterlage. Bei visuellen Bestimmungen
verwendet man zweckmäßig polymere Filme auf einer
bo Unterlage aus weißem Papier, damit der Einfluß des Untergrundes auf die Filmfarbe ausgeschaltet werden
kann. Die Filme werden auf dem Papier mit derselben Lösung befestigt, aus welcher die Filme geformt weden.
Die erfindungsgemäßen Indikatoren besitzen folgende Vorteile.
Mit steigender absorbierter Dosis der ionisierenden Strahlung gewinnt der Indikator mehrere verschiedene
Farben, die im Bereich der maximalen Empfindlichkeit
des Auges liegen, wodurch die Ablesegenauigkeit erhöht wird.
Die Lichtechtheit des verwendeten Farbstoffes erfordert keine zusätzlichen Schutzüberzüge. Der
Farbstoff ist lichtecht beim Betrieb des Indikators in Räumen mit Tages- und elektrischer Beleuchtung. Die
Unveränderlichkeit der Ausgangsfarbe des Indikators bei der Lagerung unter normalen Bedingungen wurde
während einiger Monate beobachtet.
Das Fehlen des Nachbestrahlungsfarbeffektes in den
bestrahlten Indikatoren wird während 3 Monate nach der Bestrahlung in einem Dosierbereich von 0,2 bis
2,0 Mrd beobachtet, wobei die gelbe Farbe bei einer Dosis von 3,0 Mrd unbegrenzt lange Zeit nach der
Bestrahlung stabil bleibt.
Die äußeren Bedingungen des Mediums (Temperatur, Druck) üben auf die Indikatoren keinen Einfluß aus. Die
in Vakuum und an der Luft bestrahlten Indikatoren zeigen gleiche Resultate.
Die Anzeigen der erfindungsgemäß ausgebildeten Indikatoren hängen von der Dosierleistung in einem
Bereich von 40 bis 4000 Rad/s nicht ab. Dies wird dadurch erreicht, daß in ihnen keine größeren Mengen
von mit dem Polymeren chemisch gebundenen Halogenatomen enthalten sind und die Begleitkeltenreaktionen
ausgeschlossen werden. Die Menge des halogenhaltigen Zusatzes, welcher dem Polymeren zur
Modifikation der dosimetrischen Kennwerte zugegeben wird, liegt unter der Konzentrationsgrenze, bei welcher
Kettenreaktionen entstehen.
Temperaturveränderungen in einem Bereich von 0 bis 600C rufen bei der Bestrahlung keine Entstellung der
Farbe hervor, d. h. die Farbe bleibt konstant.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Indikatoren macht es möglich, objektive Kriterien bei der
Auswertung der Anzeigen der Indikatoren auf Papierunterlagen durch die Messung auf dem Leichtstoffphotometer
anzuwenden. Die objektiven Kriterien sind notwendig, z. B. für eine genauere und objektivere
Eichung und Prüfung der Dosis-Farb-Skalen.
Die Analyse der dosimetrischen Kennwerte der visuellen Farbindikatoren der Dosis der ionisierenden
Strahlung zeigt, daß sie den an sie gestellten hohen Anforderungen genügen und für visuelle objektive
Messungen der absorbierten Dosen der Gammastrahlung und der Elektronen in einem Bereich von 2 - 105 bis
7 · 107 Rad mit Erfolg verwendet werden können.
Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden nachstehend konkrete Beispiele für die Indikatoren
sowie das Verfahren zu deren Herstellung beschrieben.
In einen Kolben bringt man 2 Liter Toluol ein und löst in diesem 500 mg Leuchtfarbe der Verbindung V (siehe
Tabelle 1) auf. Der erhaltenen Lösung gibt man 50 ml Dibutylphthalat zu. Nach der Auflösung der genannten
Komponenten werden 500 g Polystyrol zugesetzt Das Gemisch rührt man bis zur vollständigen Auflösung des
Polystyrols. Die erhaltene Lösung bringt man gleichmäßig auf eine reine horizontale Glasoberfläche auf und
trocknet während einer Zeitdauer, die für die Bildung eines festen Filmes konstanten Gewichtes ausreichend
ist Es ist eine Beschleunigung der Trocknung durch Erwärmung der Glasoberfläche auf eine Temperatur
von 400C möglich. Nach der Trocknung bringt man das
Glas zusammen mit dem gebildeten Film in ein Wasserbad für 30 Minuten ein. Nach Ablauf der
genannten Zeit nimmt man das Glas aus dem Bad heraus, entfernt mit Filterpapier von dem Film
Wassertropfen und trennt den Film von der Glasoberfläche ab. Den erhaltenen Film von 0,20 bis 0,25 mm
Dicke verbindet man mit einer Papierunterlage, indem man auf ein Blatt des gewöhnlichen weißen Papiers 2 bis
ίο 3 ml der polymeren Ausgangslösung in Toluol aufbringt
und in einer dünnen Schicht auf dem Papier gleichmäßig verteilt. Von oben wird der Film aufgelegt und dieser bis
zum vollständigen Haften an dem Papier gebügelt und dann 2 Stunden bei einer Temperatur von 7O0C
getrocknet. Den auf diese Weise erhaltenen Film schneidet man zu Stücken bestimmter Abmessungen
(die Form kann verschieden sein, dies können kleine Quadrate, Scheiben, Rhomben usw. sein). In solche··
Form kann der Film als Indikator dienen.
Bei der Bestrahlung verändert der Indikator der Farbe von rot (nichtbestrahlt) bis gelb (bestrahlt). Der
Indikator kann für die Bestimmung der ionisierenden Strahlendosis in einem Bereich von 5 bis 20 Mrd
verwendet werden.
In einen Kolben bringt man 2 Liter Toluol ein und löst in diesem 2 g Farbstoff der Verbindung V (siehe Tabelle
1), 50 ml Dibutylphthalat, 25 ml Tetrabromäthan auf, wonach man der Lösung 500 g Polystyrol zugibt und
diese bis zur vollständigen Auflösung der Komponenten führt. Die weiteren Operationen zur Herstellung des
Indikators werden analog zu Beispiel 1 durchgeführt Vor der Bestrahlung besitzt der Indikator eine hellrote
Farbe, bei einer absorbierten Dosis von 0,2 Mrd eine violette, bei einer Dosis von 0,5 Mrd eine blaugrüne, bei
einer Dosis von 1,0 Mrd eine grüne, bei 2,0 Mrd eine gelbgrüne, bei 3,0 Mrd eine gelbe und bei einer Dosis
von 5,0 Mrd eine hellgelbe Farbe. Ein solcher Indikator wird zur Bestimmung der Dosis der ionisierenden
Strahlung in einem Bereich von 0,2 bis 5,0 Mrd verwendet
Der Indikator wird analog zu Beispiel 1 hergestellt, man verwendet aber 2 Liter Aceton und löst darin 1 g
Farbstoff der Verbindung I (siehe Tabelle 1) auf, wonach
man 500 g Polymethylmethacrylat in Form von Pulver oder Spänen zugibt und das Gemisch bis zur
vollständigen Auflösung des Polymeren rührt Die weiteren Operationen werden analog zu Beispiel 1
durchgeführt Bei der Bestrahlung verändert sich die Farbe des Indikators von rot bis gelb in einem
Dosisbereich von 5 bis 30 Mrd.
In einen Kolben bringt man 2 Liter Aceton ein und löst in diesem 1 g Farbstoff der Verbindung VI (siehe
Tabelle 1) auf, wonach man 500 g Cellulosetriacetat zugibt und bis zur vollständigen Auflösung rührt Die
weiteren Operationen werden analog zu Beispiel 1 durchgeführt Bei der Bestrahlung verändert sich die
Farbe des Indikators von karmesinrot bis gelb in einem Bereich von 5 bis 70 Mrd.
Claims (1)
1. Visuell ablesbarer Farbindikator für die Dosis ionisierender Strahle; in Form eines Filmes aus
einem nicht halogenhaltigen Polymer, der einen farbechten organischen Farbstoff sowie gegebenenfalls
Zusätze von halogenisierten Kohlenwasserstoffen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß
der Farbstoff ein lumineszierender Farbstoff der Triarylpyrazolin-Reihe der allgemeinen Formel
CH,
C-R3
R1-CH N
in der Ri und R2 Aryle oder substituierte Aryle und
R3 entweder eine Gruppe der Konstitutionsformel A:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen visuell ablesbareii Farbindikator für die Dosis ionisierender
Strahlen in Form eines Filmes aus einem nicht halogenhaltigen Polymer, der einen farbechten organisehen
Farbstoff sowie gegebenenfalls Zusätze von halogenisierten Kohlenwasserstoffen enthält
Ein solcher Farbindikator ist aus der GB-PS 12 10 047 bekannt
Solche Indikatoren können zur Schnellbestimmung ίο der Dosis bei der Bestrahlung auf leistungsfähigen
Gamma-Anlagen und Elektronenbeschleuniger!!, die zu Forschungszwecken oder im halbtechnischen Maßstab
betrieben werden, sowie für die Dosisüberwachung in industriellen technologischen Prozessen der Strahlenbehandlung
verschiedener Materialien verwendet werden. Eine breite Verwendung können sie bei der massenweisen
Kaltsterilisierung medizinischer Objekte finden.
In der DE-AS 11 47 328 wird ein Strahlungsindikator beschrieben, der eine fluoreszierende Substanz aufweist
und der im Gegensatz zu der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Substanz keinen visuellen Farbindikator
der Strahlendosis darstellt; er wandelt nur die einfallenden Strahlen um und kann nur in Kombination
mit einem fotografischen Film als Detektor angewandt werden.
Unter den dabei verwendeten Fluoreszenzstoffen befindet sich auch eine Triarylpyrazolin-Verbindung der
Formel
oder eine Gruppe der Konstitutionsformel B:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732314633 DE2314633C3 (de) | 1973-03-23 | 1973-03-23 | Visuell ablesbarer Farbindikator für die Dosis ionisierender Strahlen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732314633 DE2314633C3 (de) | 1973-03-23 | 1973-03-23 | Visuell ablesbarer Farbindikator für die Dosis ionisierender Strahlen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2314633A1 DE2314633A1 (de) | 1974-10-10 |
DE2314633B2 DE2314633B2 (de) | 1979-07-05 |
DE2314633C3 true DE2314633C3 (de) | 1980-03-13 |
Family
ID=5875737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19732314633 Expired DE2314633C3 (de) | 1973-03-23 | 1973-03-23 | Visuell ablesbarer Farbindikator für die Dosis ionisierender Strahlen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2314633C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3022318A1 (de) * | 1980-06-13 | 1981-12-24 | Eduard 8000 München Zdarsky | Kennzeichnungstraeger fuer sterilisierbare verpackungen |
GB9306751D0 (en) * | 1993-03-31 | 1993-05-26 | Autotype Int Ltd | Gamma radiation detection |
-
1973
- 1973-03-23 DE DE19732314633 patent/DE2314633C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2314633B2 (de) | 1979-07-05 |
DE2314633A1 (de) | 1974-10-10 |
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