DE60128463T2

DE60128463T2 - Flutstrahlungsquelle und zugehöriges erzeugungsverfahren

Info

Publication number: DE60128463T2
Application number: DE60128463T
Authority: DE
Inventors: Horst AEA Technolo PETERSEN; Helmut AEA Technolo MENUHR
Original assignee: QSA GLOBAL GmbH
Current assignee: Eckert and Ziegler Nuclitec GmbH
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: DK1277213T3; DE60128463D1; US7172799B2; ATE362635T1; DK1277213T5; ES2287119T3; WO2001084560A1; JP2003532872A; EP1277213A1; US20030104178A1; EP1277213B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Flächenquelle (radiation flood source) durch Aufdrucken einer radioaktiven Lösung sowie eine bei diesem Verfahren verwendete radioaktive Drucklösung. Die Erfindung betrifft auch eine Flächenquelle (radiation flood source) für Qualitätstests und zur Gütesicherung von Vorrichtungen zum Nachweis von Strahlung, die durch dieses Verfahren hergestellt werden.
Hintergrund der Erfindung
Moderne medizinische Diagnoseverfahren mit radioaktiven Substanzen sind auf den ordnungsgemäßen Nachweis emittierter Strahlung oder deren Absorption durch einen Patienten, dem solche radioaktiven Substanzen verabreicht wurden, angewiesen. Dieser Nachweis erfolgt üblicherweise mit Gammakameras oder vergleichbaren Vorrichtungen.
Ein ausreichend genauer Nachweis erfordert wiederum konstante Qualitätstests und die Überwachung der Nachweisvorrichtung der Gammakamera selbst. Im Einzelnen muss die Gammakamera oder Nachweisvorrichtung den homogenen Nachweis emittierter Radioaktivität über ihre gesamte Oberfläche ermöglichen. Inhomogenitäten beim Nachweis selbst würden den Wert der Messungen an Patienten für diagnostische Zwecke zunichte machen oder verringern.
Die Bewertung der Qualität und Homogenität einer Nachweisvorrichtung erfolgt derzeit mit so genannten "Flächenquellen" "(flood sources" oder "radiation flood sources"). Diese Flächenquellen (flood sources) sind Strahlungsquellen mit großer Fläche (> 10 × 10 cm²), die überwiegend in Form flacher Folien oder Bahnen vorliegen. Ein Beispiel für eine im Handel erhältliche Flächenquelle (flood source) ist eine Kunststoffmatrix in Form einer kreisförmigen flachen Bahn (Durchmesser > 30 cm), die das gewählte Radionuclid innerhalb der Kunststoffbahn enthält. Jedoch stellen diese Kunststoffmatrizen, in die das jeweilige Nuclid bzw. das Gemisch von Nucliden eingebaut wird, typischerweise kein homogenes Strahlungsfeld zur Verfügung, wenn sie mit einer Gammakamera analysiert werden. Daher erfordert die derzeitige Technologie, bei der eine Flächenquelle (flood source) in Form einer Kunststoffbahn, in die Nuclide eingebaut werden, umfangreiche Tests und Scans, z.B. durch Einsatz von Fotofilmen als Qualitätskontrolle der Flächenquelle (flood source) selbst. Typischerweise sind bei einem solchen Produkt immer noch Abweichungen von etwa 10% in der emittierten Strahlung über seine Oberfläche festzustellen. Daher können die derzeitigen Produkte ein homogenes Strahlungsfeld nicht genau zur Verfügung stellen.
Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um eine verbesserte Flächenquelle (radiation flood source) zu erzielen. Insbesondere sind die Verdampfung und Dampfphasenabscheidung durch Destillation einiger organischer Verbindungen vorgeschlagen worden. Die dafür erforderlichen Anlagen sind insofern etwas kompliziert, als ein Vakuumsystem erforderlich ist. Auch bezüglich der Möglichkeit, geeignete organische Verbindungen zu erhalten, haben sie ihre Grenzen. Die Ausfällungstechnik ist sehr vielseitig für Trägermengen von mehr als 1 mg. Allerdings ist der Faktor der Eigenstreuung und Eigenabsorption ziemlich groß und in vielen Fällen schwer einzuschätzen, weil filtrierte und getrocknete Proben dazu neigen, uneinheitlich zu werden.
In Fällen, wo die Trägermenge gering ist (< 1 mg) ist die Verdampfung ein übliches Verfahren für die Quellenzubereitung. Durch dieses Verfahren hergestellte Proben werden jedoch in der Verteilung oft sehr ungleichmäßig, wobei der Großteil des Materials einen Ring bildet. Die Zugabe von Insulin, kolloidalem Siliciumdioxid oder Kupferferrocyanid zu dem Tropfen vor der Verdampfung verbessert die Proben, aber keines dieser Verfahren ist zufrieden stellend. Außerdem ist die Zugabe einer festen Verbindung erforderlich, was natürlich den Eigenstreuungs- und Eigenabsorptionsfaktor erhöht.
Ein weiteres Verfahren, das in der Literatur vorgeschlagen wurde, ist das Elektrosprühen von Radionucliden (siehe E. Brunix und G. Rudstam in: "Nuclear Instruments and Methods" 13 (1961), S. 131 bis 141). Dieses Verfahren erfordert ein elektrisch leitendes Substrat und elektrisch geladene Nuclide. Die Nuclide wandern zwischen einer ersten Elektrode in Lösung durch die Düse einer Pipette zum Substrat, das als zweite Elektrode dient. Typischerweise hat das Elektrosprühen daher den Nachteil, dass nur elektrisch leitende Substrate beschichtet werden können, die beschichtete Fläche klein ist und die verwendeten Anlagen sehr teuer sind.
Ein anderes Verfahren zum Abscheiden einer radioaktiven Beschichtung auf einem Substrat, in diesem Fall einer Brachytherapie-Vorrichtung, ist in WO 99/62 074 offenbart. Dieses Dokument lehrt das Aufdrucken eines radioaktiven Fluids durch Einsatz einer herkömmlichen Tintenstrahltechnologie und Aushärten des aufgedruckten Fluids, um eine endgültige Beschichtung zu erhalten. Aufgrund des angestrebten Substrats einer Brachytherapie-Vorrichtung oder eines Radioisotopenpräparats geht es bei dem in WO 99/62 074 offenbarten Verfahren nur um kleine Abmessungen.
Wie es heißt, umfasst das beim vorstehenden Verfahren verwendete Druckfluid das Nuclid, das vorzugsweise aus Pd-103, I-125, Au-198, Au-199, Y-90, P-32, Ir-192 und Am-241 oder einem Vorläufer davon ausgewählt ist, ein Lösungsmittel und ein härtbares Bindemittel, um das Nuclid in der Beschichtung zu halten. Das Druckfluid, das absichtlich nicht als Tinte bezeichnet wird, soll nicht als schwarze oder gefärbte Tinte betrachtet werden, und in keinem der entsprechenden Beispiele gibt es eine Tinte als möglichen Bestandteil des Druckfluids. Um das Aufdrucken des Fluids trotzdem zu ermöglichen, lehrt WO 99/62 074 , dass durch das offenbarte Druckfluid spezifische Anforderungen (Viskosität, Ladung usw.) erfüllt werden müssen. Dies wiederum erfordert die sorgfältige Herstellung des Druckfluids.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Flächenquelle (radiation flood source) mit einem homogenen oder kontrolliert inhomogenen Strahlungsfeld zur Verfügung zu stellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und preiswertes Verfahren zur Herstellung einer solchen homogenen Flächenquelle (radiation flood source) zur Verfügung zu stellen, das das Weglassen der umfangreichen Qualitätstests und Abtastungen erlaubt, die bei derzeitigen Flächenquellen noch notwendig sind, sowie die umständliche und kostspielige Herstellung eines Druckfluids vermeidet.
Zusammenfassung der Erfindung
Unter einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Flächenquelle (radiation flood source) mit einem flachen Substrat, bei dem auf mindestens eine Oberfläche eine radioaktive Beschichtung aufgedruckt ist, welche umfasst: ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder Gemischen davon, und eine Tinte, wobei die Beschichtung ein homogenes oder kontrolliert inhomogenes Strahlungsfeld zur Verfügung stellt und wobei das Verfahren umfasst:

– das homogene Lösen des radioaktiven Materials in einem geeigneten Lösungsmittel und Mischen der auf diese Weise erhaltenen Lösung mit einer Tinte oder das direkte Lösen des radioaktiven Materials in einer Tinte, ggfs. verdünnt mit einem geeigneten Lösungsmittel, um eine radioaktive Drucklösung zu erhalten, und
– das Aufdrucken dieser radioaktiven Drucklösung auf die mindestens eine Oberfläche des Substrats, um mittels eines Tintenstrahldruckers das gewünschte homogene oder kontrolliert inhomogen radioaktive Muster zur Verfügung zu stellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Flächenquelle (radiation flood source) mit einem flachen Substrat, auf dem auf mindestens einer Oberfläche eine radioaktive Beschichtung aufgedruckt ist, welche umfasst: ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder einem Gemisch solcher Nuclide, und eine Tinte, wobei die Beschichtung ein homogenes oder kontrolliert inhomogenes Strahlungsfeld zur Verfügung stellt. Diese Flächenquelle (radiation flood source) kann außerdem eine Schutzschicht umfassen. Noch stärker bevorzugt versiegelt diese Schutzschicht das Substrat und seine radioaktive Beschichtung.
Unter einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine radioaktive Drucklösung, umfassend (i) ein α-, β- und/oder γ-emittierendes Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder einem Gemisch solcher Nuclide in Form eines Salzes, eines Komplexes oder einer organischen Verbindung, (ii) eine Tinte und (iii) ggfs. ein geeignetes Lösungsmittel, um das oder die Nuclide zu lösen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Flächenquelle (radiation flood source) mit einem flachen Substrat, auf dem auf mindestens einer Oberfläche eine radioaktive Beschichtung aufgedruckt ist, welche umfasst: ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder Gemischen davon, und eine Tinte, wobei die Beschichtung ein homogenes oder kontrolliert inhomogenes Strahlungsfeld zur Verfügung stellt und wobei das Verfahren umfasst:

Unter einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Flächenquelle (radiation flood source) mit einem flachen Substrat, auf dem auf mindestens einer Oberfläche eine radioaktive Beschichtung gedruckt ist, welche umfasst: ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder einem Gemisch solcher Nuclide, und eine Tinte, wobei die Beschichtung ein homogenes oder kontrolliert inhomogenes Strahlungsfeld zur Verfügung stellt. Die Flächenquelle (radiation flood source) wird vorzugsweise nach dem vorstehenden erfindungsgemäßen Verfahren erhalten.
Der hier verwendete Begriff "homogen" soll ein Strahlungsfeld in einer parallel zur beschichteten Oberfläche befindlichen Ebene definierten, das sich innerhalb dieser Ebene nicht oder nicht wesentlich verändert. Eine Veränderung oder Abweichung im Rahmen einer 0 bis 5%igen Standardabweichung gilt als homogen.
Der hier verwendete Begriff "kontrolliert inhomogen" soll ein Muster definieren, bei dem die emittierte Strahlung bzw. das Strahlungsfeld sich auf kontrollierte und erwünschte Weise innerhalb der Ebene, die parallel zur Oberfläche des Substrat liegt, verändert. Beispielsweise könnte eine kontrollierte Inhomogenität in Form eines Emissionsgradienten, in Form eines gleichmäßigen Musters (Kreise, Tupfen, Quadrate usw.) oder in Form eines beliebigen anderen unregelmäßigen Musters vorliegen, z.B. eines Musters, das mindestens einen Teil des Körpers eines Patienten oder seiner Glieder nachahmt, flankiert von nicht emittierenden Bereichen der Oberfläche.
Eine erfindungsgemäße Flachenquelle (radiation flood source) umfasst ein Substrat, das zwar im Allgemeinen jede beliebige Form haben kann, aber mindestens eine flache Oberfläche zur Verfügung stellt und vorzugsweise generell flach ist. Der hier verwendete Ausdruck "flach" soll eine im Wesentlichen ausgedehnte Oberfläche in einer einzigen Ebene bezeichnen und bezeichnet vorzugsweise einen Körper mit zwei solchen Oberflächen mit einer dritten Dimension, die gegenüber den anderen beiden Dimensionen vergleichsweise klein ist. Ein bevorzugtes Beispiel eines flachen Substrats ist eine Bahn oder Folie wie eine Al₂O₃-Bahn oder eine Kopierfolie.
Das Substrat kann aus jedem beliebigen Material hergestellt werden. Bevorzugt werden elektrisch nicht leitende Materialien. Das Material kann beispielsweise aus folgender Gruppe ausgewählt werden: Papier, laminiertem oder beschichtetem Papier, Pappe, Photopapier, Kunststoffen wie Polyester, Polyether, Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Acrylsäure- und Methacrylsäurehomo- und -copolymeren, Polycarbonat, Polyamid, Polyimid oder Polyethylenterephthalat oder deren Gemischen, Baumwolle, Seide, Cellulosematerialien wie Nitrocellulose, Metallen, Metalloxiden oder Legierungen und Mischungen davon. Vorzugsweise wird das Substrat der erfindungsgemäßen Flächenquelle (radiation flood source) aus einem elastischen Material in Form einer Bahn oder Folie aus Papier, Polyester, Polyvinylalkohol, Polyethylen, Nylon, Polyamid, Polyimid wie im Handel erhältlichen Kopierfolien, Metalloxiden wie Al₂O₃, Baumwolle oder Seide hergestellt.
Die radioaktive Beschichtung der erfindungsgemäßen Flächenquelle (radiation flood source) umfasst ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid oder einem Gemisch solcher Nuclide, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 und deren Gemischen.
Die Beschichtung umfasst außerdem eine Tinte, vorzugsweise eine gefärbte Tinte. Stärker bevorzugt ist die Tinte keine schwarze Tinte (eine Ruß umfassende Tinte). Durch Einbau der Tinte erreicht man mehrere Vorteile. Diese umfassen:

(1) Die Tinte kann je nach der verwendeten Druckvorrichtung ausgewählt werden. Dadurch stellt die Tinte bereits sicher, dass die radioaktive Drucklösung aufgedruckt werden kann.
(2) Die Wahl einer im Handel erhältlichen Tinte macht die Herstellung des Druckfluids einfacher.
(3) Die radioaktive Beschichtung selbst wird auf dem Substrat sichtbar. Dies ermöglicht beispielsweise eine Farbcodierung der jeweiligen Nuclide oder Nuclidgemische innerhalb der Beschichtung. Ferner erlaubt sie die Visualisierung der Form der Beschichtung, z.B. in Form eines Kreises, Quadrats oder eines anderen unregelmäßigen Musters, oder eines Aktivitätsgradienten, der durch eine Farbschattierung innerhalb der Beschichtung visualisiert wird, z.B. von einer Seite nach der anderen oder von der Mitte bis zum Rand.
(4) Der Einbau der Tinte unterstützt außerdem die Beobachtung der Kontamination von Substraten, Vorrichtungen usw. durch Augenschein.

Der Einbau der Tinte macht es jedoch erforderlich, dass die Tinte und das oder die Nuclide kompatibel sind. Insbesondere muss die Tinte gegenüber der emittierten Strahlung so widerstandsfähig sein, dass ihre Druckbarkeit und/oder Farbe nicht wesentlich nachlässt. In dieser Hinsicht werden die vorstehenden Nuclide angesichts der emittierten Strahlung (Anfangsdosis, Energie usw.) besonders bevorzugt.
Die auf das Substrat aufgebrachte Strahlungsdosis hängt im Allgemeinen von dem Zweck ab, zu dem die Flächenquelle (radiation flood source) verwendet wird. Jedoch liegt diese Dosis vorzugsweise in einem Bereich von 10^–6 bis 10² GBq/m², stärker bevorzugt 10^–4 bis 10 GBq/m² und noch stärker bevorzugt 0,001 bis 0,5 GBq/m².
Die erfindungsgemäße Flachenquelle (radiation flood source) kann im Allgemeinen jede gewünschte Form und Abmessung haben, obwohl kreisförmige oder rechteckige (z.B. DIN A4), insbesondere quadratische Formen des flachen Substrats bevorzugt werden. Eine Kreisform kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 0,1 und 2 m, bevorzugt 0,5 bis 1 m haben, während quadratische Maße von 0,1 m × 0,1 m bis 2 m × 2 m, bevorzugt 1 m × 1 m für medizinische Zwecke im Allgemeinen ausreichend sind. Größere Maße erreicht man, indem man kleinere Teile bedruckt, sie miteinander kombiniert und ggfs. auf die endgültigen Maße zurechtschneidet. Was die Möglichkeit der Verwendung handelsüblicher Drucker angeht, wird ein DIN A4-Format oder ein entsprechendes U.S.-Format bevorzugt, was die Kombination von zwei oder mehreren der bedruckten Substrate zur Bildung der endgültigen Flächenquelle nicht ausschließt.
Die erfindungsgemäße Flachenquelle (radiation flood source) kann außerdem eine Schutzschicht zumindest auf der Oberfläche mit der radioaktiven Beschichtung umfassen. Die Schutzschicht kann jedes gewünschte Material umfassen, das Strahlung durchlässt, aber gegen sie beständig ist. Vorzugsweise umfasst die Schutzschicht ein Kunststoffmaterial, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyester, Polyether, Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Acrylsäure- und Methacrylsäurehomo- und -copolymeren, Polycarbonat, Polyamid, Polyimid oder Polyethylenterephthalat oder deren Gemischen oder einem Metall wie A1 oder Ti und Legierungen und Oxiden von Metallen. Noch stärker bevorzugt wird ein flaches Substrat sowohl auf der Ober- als auch der Unterseite mit einer solchen Schutzschicht versehen. Die Ränder des Substrat können außerdem mit einem beliebigen der vorstehenden Kunststoffmaterialien versiegelt werden, z.B. indem man die über das Substrat hinaus reichende obere und untere Beschichtung direkt miteinander verbindet oder die Ränder getrennt versiegelt.
Auf der ersten Schutzschicht kann eine zweite Schutzschicht aufgebracht werden. Diese zweite Schutzschicht wird vorzugsweise aus dem gleichen Material wie vorstehend aufgeführt hergestellt. Sie kann größere Abmessungen haben als die erste Schutzschicht und/oder das Substrat. Sie kann auch dazu dienen, die Flächenquellen (flood sources) zu versiegeln oder die Anbringung beispielsweise eines Etiketts, Griffs usw. zu ermöglichen.
Die Flächenquelle (radiation flood source) kann durch das vorstehende erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden, das nachstehend detailliert beschrieben wird. Am wichtigsten ist, dass bei diesem Verfahren die radioaktive Beschichtung der mindestens einen Oberfläche des flachen Substrats durch Aufdrucken einer radioaktiven Drucklösung auf dieses Substrat abgeschieden wird.
Der Druckschritt wird unter Einsatz einer im Handel erhältlichen Tintenstrahldruckvorrichtung durchgeführt. Diese Druckvorrichtung kann z.B. ein im Handel erhältlicher Tintenstrahldrucker sein. Das Tintenstrahldrucken im Allgemeinen kann eines von vier Verfahren umfassen, nämlich kontinuierliches Strahldrucken, diskontinuierliches Strahldrucken, Impulsstrahldrucken und Compound-Strahldrucken. Alle diese Verfahren sind in der Technik bekannt. Sie beruhen im Prinzip auf Druck, um kleine Tintentröpfchen durch die Düse auf das Drucksubstrat auszustoßen. Daher erfordert keine dieser Techniken ein elektrisch leitfähiges Substrat. Die Vorrichtungen sind verhältnismäßig einfach und sind im Handel erhältlich, z.B. von Hewlett Packard, Kodak, Ricoh und anderen.
Die radioaktive Lösung, die auf das Substrat (vorzugsweise eine Bahn oder Folie) aufgedruckt werden soll, wird in eine leere Patrone der Vorrichtung, wie z.B. die Patrone eines im Handel erhältlichen Tintenstrahldruckers gefüllt. Dies erfolgt typischerweise in einem abgeschirmten Kasten. Dann wird die Patrone in den Drucker eingelegt, und ein normales Druckverfahren wird durchgeführt. Der Druck kann über einen normalen PC mit handelsüblicher Software gesteuert werden, um die vorher definierten Muster zu drucken. Vorzugsweise wird die Patrone nur soweit gefüllt, dass eine einzige Beschichtung bzw. ein einziger Druckvorgang durchgeführt werden kann und die Patrone dabei leer wird. Eine einzige Patrone kann jedoch mehrmals verwendet werden, vorausgesetzt, sie wird zwischendrin ordnungsgemäß gereinigt und aufbereitet.
Das Drucken ermöglicht das Aufbringen einer gleichmäßigen Beschichtung auf dem Substrat. Angesichts der gleichmäßigen oder homogenen Lösung des Nuclids in der Drucklösung führt dies verlässlich zu einer homogenen Verteilung der Nuclide in der Beschichtung und damit einem homogenen Strahlungsfeld.
Das Drucken oder Aufbringen von Muster, z.B. dadurch, dass man zwischen den beschichteten Muster leere oder unbeschichteten Bereiche lässt, ermöglicht die Einführung kontrollierter Inhomogenitäten in das Strahlungsfeld. Andernfalls könnten solche kontrollierten Inhomogenitäten dadurch eingeführt werden, dass man die Beschichtung an vorher festgelegten Stellen dicker macht, z.B. indem man das Druck-/Beschichtungsverfahren wiederholt, um ein gewünschtes Muster zu erzielen. Dies macht es auch möglich, einen Aktivitätsgradienten zu erzielen, der durch eine Farbschattierung visualisiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Bedarf außerdem den zusätzlichen Schritt des Trocknens des Substrats umfassen. Ähnlich ist es möglich, den Druckvorgang zu wiederholen, um die Beschichtung teilweise oder insgesamt dicker zu machen, eine zweite Beschichtung, die das gleiche und/oder ein anderes Nuclid bzw. eine Mischung von Nucliden enthält, hinzuzufügen usw.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem den Schritt des Aufbringen mindestens einer Schutzschicht auf mindestens einen Teil der Substratoberfläche umfassen. Diese Beschichtung wird vorzugsweise zumindest auf der Oberfläche aufgebracht, die das aufgedruckte radioaktive beschichtete Muster aufweist, wodurch dieses Muster vorzugsweise versiegelt wird. Stärker bevorzugt wird die gesamte Oberfläche und am stärksten bevorzugt das gesamte Substrat versiegelt. Eine solche Schutzschicht kann aus den vorstehend aufgeführten Kunststoffmaterialien hergestellt werden. Die Beschichtung kann durch jede beliebige Technik wie Eintauchen, Sprühen, Kalandern, Anstreichen mit einer Beschichtungslösung oder vorzugsweise durch Laminieren einer Folie aus diesem Beschichtungsmaterial aufgebracht werden. Die Laminierung erreicht man dadurch, dass man einfach die Folie auf das Substrat klebt (Kaltlaminierung) oder die Folie bis zu ihrem Schmelzpunkt erwärmt und die Teile dann zusammenpresst (Heißlaminierung).
In jedem Fall versteht man unter Aufbringen einer Schutzschicht und insbesondere einer Laminierung das Abdecken eines gedruckten Musters mit einer Beschichtung wie einem dünnen Film oder einer Folie aus dem vorstehenden Kunststoff- oder metallischen Material, um die Oberfläche gegen Abrieb oder andere qualitätsmindernde Beanspruchungen zu schützen. Das Beschichtungsmaterial muss die durch das oder die Nuclide emittierte Strahlung durchlassen, aber strahlungsbeständig sein, damit die emittierte Strahlung seine Eigenschaften nicht wesentlich ändert oder das Material selbst zersetzt.
Die Schutzschicht kann auf einer oder mehreren Oberflächen der Flächenquelle (radiation flood source) aufgebracht werden. Vorzugsweise wird die Schutzschicht im Falle einer Bahn oder Folie als Substrat auf deren Ober- und Unterseite aufgebracht. Eine zweite Laminierung kann durchgeführt werden, um auch die Kanten zu versiegeln. Außerdem kann dieses Versiegeln dadurch erfolgen, dass man auf die erste Schutzschicht eine zweite Beschichtung aufbringt, die über größere Abmessungen verfügt als die Flächenquelle (radiation flood source) selbst und sie dann versiegelt, z.B. durch Laminieren der Ober- und Unterseite der zweiten Beschichtung, um eine Versiegelung zu bilden. In jedem Fall kann eine Markierung innerhalb der Quelle (zwischen der ersten und der zweiten Beschichtung, zwischen dem Substrat und der Beschichtung oder zwischen der Ober- und Unterseite der Beschichtung mit der größeren Abmessung) angebracht werden, um Informationen über die Quelle direkt daran zu befestigen. Dies hat den Vorteil, dass die Quelle markiert werden kann, um ein bestimmtes Produkt anzugeben und sie selbst aufspürbar zu machen. Die zweite Beschichtung kann auch die Anbringung anderer Handhabungsvorrichtungen ermöglichen, wie z.B. eine Vorrichtung, um die Flächenquelle zu halten oder zu fixieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann außerdem einen Schritt umfassen, bei dem das Substrat durch an sich bekannte Verfahren auf die gewünschte Größe und/oder Form geschnitten oder gestanzt wird. Beispielsweise können mehrere kleinere rechteckige Druckmuster gedruckt, gestanzt und dann zusammengefügt werden, um eine größere Flächenquelle (radiation flood source) zur Verfügung zu stellen. Das Stanzen oder Ausschneiden wird vorzugsweise erst durchgeführt, nachdem die erste Schutzschicht aufgebracht wurde. Dadurch wird die Kontaminierung der Schneid- oder Stanzvorrichtung durch aus der radioaktiven Beschichtung austretendes Nuclid vermieden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren des Aufdruckens der radioaktiven Lösung oder der Dispersion auf einer gebrauchten oder älteren Flächenquelle (radiation flood source) durchgeführt, deren Radioaktivität seit ihrer ursprünglichen Herstellung mit der Zeit nachgelassen hat. Dies ermöglicht die erneute Erhöhung ihrer emittierten Strahlung und damit ihre Wiederverwendung mit geringerem Aufwand, als für neue Quellen erforderlich wäre.
Bei diesen gebrauchten Flächenquellen (radiation flood sources), die ansonsten entsorgt werden müssten, ermöglicht das Aufdrucken einer zweiten oder weiteren Beschichtung die Regenerierung oder erneute Erhöhung ihrer Radioaktivität, um wieder eine gebrauchsfertige Flächenquelle (radiation flood source) zur Verfügung zu stellen. Dadurch ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren effektiv das Recycling der Flächenquellen (radiation flood sources). Insbesondere auf dem Gebiet nuklearer Substanzen führt dies zu einer erheblichen Verringerung an Müll, der entsorgt oder aufbereitet werden muss.
Unter einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine radiaktive Drucklösung, umfassend ein α-, β- und/oder γ-emittierendes Nuclid oder Gemische solcher Nuclide Form eines Salzes, eines Komplexes oder einer organischen Verbindung, eine Tinte und ggfs. ein geeignetes Lösungsmittel zum Lösen oder Dispergieren des oder der Nuclide. Erhalten wird die radioaktive Drucklösung durch (i) Lösen des Nuclids oder Nuclidgemischs in einem geeigneten Lösungsmittel und Mischen der erhaltenen radioaktiven Lösung mit der Tinte oder (ii) durch direktes Lösen des Nuclids oder Nuclidgemischs in der Tinte, ggfs. verdünnt mit dem passenden Lösungsmittel. Vorzugsweise liegt das Nuclid in Form seines Salzes, eines Komplexes oder einer organischen Verbindung davon vor. Bevorzugte Nuclide sind die vorstehend für die erfindungsgemäße Flächenquelle (radiation flood source) aufgeführten.
Einige Nuclide wie Co, Ba und Gd können in Form ihrer Kationen in Kombination mit Anionen wie Chlorid, Nitrat oder Sulfat verwendet werden. Die Wahl des Anions hängt von dem jeweiligen Nuclid ab; bevorzugt werden Anionen, die eine leichtere Löslichkeit in Wasser zur Verfügung stellen. Genauer sollte das Anion für ausreichende Wasserlöslichkeit sorgen, ohne den pH der Tintenlösung zu verändern.
Andere Nuclide wie Phosphor (P-32) oder Technetium können in Form ihrer Anionen verwendet werden. In diesem Fall erfolgt die Wahl der jeweiligen Kationen ebenfalls nach der Wasserlöslichkeit des jeweiligen Salzes. Die vorstehenden Nuclide und insbesondere C können auch in Form organischer Verbindungen verwendet werden. Bei C kann dies beispielsweise Zucker oder Aminosäure sein.
Das bevorzugte Lösungsmittel, mit dem eine homogene radioaktive Lösung oder Dispersion des oder der Nuclide zur Verfügung gestellt werden soll, ist ein polares Lösungsmittel oder ein Gemisch solcher Lösungsmittel. Vorzugsweise wird das polare Lösungsmittel aus der aus Wasser Alkoholen, Ethern, Ester, Ketonen, Aldehyden und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählt. Noch stärker bevorzugt ist das Lösungsmittel Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und einem anderen Lösungsmittel. Je nach dem oder den genauen Nucliden und der Form von Verbindungen, Salzen oder Komplexen, in denen sie zur Verfügung gestellt werden, kann auch ein nichtwässeriges Lösungsmittel verwendet werden. Bei den Druckanwendungen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Flächenquelle (radiation flood source) werden wässerige Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische bevorzugt.
Die Wahl des oder der jeweiligen Lösungsmittel wird typischerweise von der genauen beabsichtigten Drucktechnik und dem gewählten Nucleotid bestimmt. Außerdem muss das Lösungsmittel mit der Tinte kompatibel sein, mit der es gemischt wird, um die erfindungsgemäße radioaktive Drucklösung zu erhalten, damit es deren Druckeigenschaften nicht wesentlich beeinträchtigt.
Die radioaktive Drucklösung umfasst das Nuclid, ggfs. ein Lösungsmittel und eine Tinte, vorzugsweise eine im Handel erhältliche Tinte, noch stärker bevorzugt farbige Tinten, die keinen Ruß enthalten. Diese "Tinte (wobei der Begriff jede gleichwertige gefärbte Drucklösung umfasst) sollte für die gewählte Druckvorrichtung geeignet sein, und die Lösung oder Dispersion des Nuclids und das Lösungsmittel sollten so gewählt werden, dass die Eigenschaften der Tinte und der Patrone nicht verändert werden. Wenn man einen gängigen Tintenstrahldrucker und eine dafür bestimmte im Handel erhältliche Tinte verwendet, kann die Lösung, die mit der Tinte gemischt werden soll, einen neutralen pH-Wert haben, um eine Verschlechterung der Eigenschaften zu vermeiden. Bevorzugte Tinten sind solche, die von HP im Handel unter den Handelsnamen "HP Tintenpatrone", "HP Tintensystem", "HP UV-Tintensystem", "HP UV-Tintensystem CP", von Kodak unter den Handelsnamen "Kodak 1000 Tintenpatrone", "EL Standard Dye InkJet Tinte", "PF Pigmenttinte" oder von Encad unter den Handelsnamen "GS Tinte NJ PRO", GA Tinte NJ PRO" und GO Tinte NJ PRO" erhältlich sind.
Die erfindungsgemäße radioaktive Drucklösung wird dadurch erhalten, dass man entweder zuerst das Nuclid oder Nuclidgemisch im vorstehenden geeigneten Lösungsmittel löst. Im Falle des in Form eines wasserlöslichen Salzes verwendeten Nuclids kann man einfach das Nuclidsalz zu dem wässerigen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch geben. Die erhaltene radioaktive Lösung wird dann auf bekannte Weise mit der Tinte gemischt. Typischerweise erfolgen alle Mischschritte in einem abgeschirmten Kasten. Alternativ kann das feste Nuclid direkt in der Tinte gelöst oder dispergiert werden, die ggfs. vorher oder nachher mit dem oder den vorstehend beschriebenen geeigneten Lösungsmitteln verdünnt werden kann.
Obwohl im Allgemeinen jedes Mischverhältnis geeignet ist, solange die Eigenschaften der Tinte sich nicht so stark ändern, dass kein ordnungsgemäßer Druckprozess mehr möglich ist, beträgt ein bevorzugtes Mischverhältnis 0 bis weniger als 100 Vol.-% radioaktive Lösung und mehr als 0 bis 100 Vol.-% Tinte, stärker bevorzugt 0,5 bis 50 Vol.-% radioaktive Lösung auf 50 bis 99,5 Vol.-% Tinte, am meisten bevorzugt 0,5 bis 10 Vol.-% Lösung und 90 bis 99,5 Vol.-% Tinte. Die Nuclidmenge in der radioaktiven Drucklösung wird typischerweise so gewählt, dass ausreichend Nuclidsalz oder Nuclidverbindung zur Verfügung gestellt wird, um eine ausreichende Strahlendosis zu erhalten, damit nach dem Drucken des maximalen Patronengehalts die erwünschten Strahlendosen pro Quadratmeter beschichteter Oberfläche erhalten werden.
Damit ermöglicht die Erfindung, mittels eines sehr einfachen, wirtschaftlichen Verfahrens, das leicht eingeführt werden kann und nur eine minimale Ausrüstung erfordert, eine homogene oder gezielt inhomogen Flächenquelle (radiation flood source) zum Einsatz bei der Qualitätsüberwachung einer Strahlungsnachweisvorrichtung zu erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht außerdem das Recyceln der verwendeten Flächenquellen (radiation flood sources).
Die Erfindung wird jetzt anhand folgender Beispiele veranschaulicht, die den Schutzrahmen nicht einschränken sollen.
Beispiel 1
Im ersten Schritt wurde eine radioaktive Drucklösung hergestellt, indem man Gd-153-Nitrat in Wasser löste, um 60 GBq Gd-153 pro ml zur Verfügung zu stellen. 0,1 ml dieser Lösung wurden zu 9,9 ml Tinte (Encad: GS Tinte magenta NJ PRO 600a) gegeben und sorgfältig gemischt.
Die fertige Lösung wurde in die leere Patrone eines Tintenstrahldruckers (Encad Nova Jet 630) gefüllt und 0,1 ml davon auf eine im Handel erhältliche Kopierfolie aufgedruckt, um eine quadratische Quelle von 10 × 10 cm von etwa 6 × 10^–4 GBq/cm² (6 GBq/m²) zu ergeben.
Beispiel 2
Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass eine wässerige Lösung von Gd-153-Nitrat (0,6 Bq/ml) als Drucklösung verwendet wurde.
Beispiel 3
Beispiel 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass das feste Gd-153-Nitrat direkt in der Tinte gelöst und die auf diese Weise erhaltene radioaktive Tinte als Drucklösung verwendet wurde.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Flächenquelle (radiation flood source) mit einem flachen Substrat, auf dem auf mindestens einer Oberfläche eine radioaktive Beschichtung aufgedruckt ist, welche umfasst: ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder Gemischen davon, und eine Tinte, wobei die Beschichtung ein homogenes oder kontrolliert inhomogenes Strahlungsfeld zur Verfügung stellt und wobei das Verfahren umfasst: – das homogene Lösen des radioaktiven Materials in einem geeigneten Lösungsmittel und Mischen der auf diese Weise erhaltenen Lösung mit einer Tinte oder das direkte Lösen des radioaktiven Materials in einer Tinte, ggfs. verdünnt mit einem geeigneten Lösungsmittel, um eine radioaktive Drucklösung zu erhalten, und – das Aufdrucken dieser radioaktiven Drucklösung auf die mindestens eine Oberfläche des Substrats, um mittels eines Tintenstrahldruckers das gewünschte homogene oder kontrolliert inhomogen radioaktive Muster zur Verfügung zu stellen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das radioaktive Material aus einem α-, βund/oder γ-emittierenden Nuclid oder Gemischen davon in Form seines Salzes, Komplexes oder einer dieser umfassenden organischen Verbindung ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Lösungsmittel ein polares Lösungsmittel ist, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, Alkoholen, Ethern, Ester, Ketonen, Aldehyden und Gemischen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem den Schritt des Trocknens der Beschichtung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, das außerdem den Schritt des Schneidens oder Ausstanzens des Substrats zu der gewünschten Größe und/oder Form umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, bei dem nach dem Aufdrucken der radioaktiven Lösung mindestens eine Schutzbeschichtung auf mindestens einen Teil von deren Oberfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Schutzbeschichtung aufgebracht wird, ehe das Substrat geschnitten oder ausgestanzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem die Schutzbeschichtung dadurch aufgebracht wird, dass man eine Folie oder Bahn aus dem Beschichtungsmaterial laminiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Schutzbeschichtung das Substrat versiegelt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Substrat als Flächenquelle (radiation flood source) verwendet wird und darauf eine zweite radioaktive Beschichtung aufgedruckt wird, um die Radioaktivität der gesamten Quelle zur Wiederverwendung wieder zu erhöhen.
Flächenquelle (radiation flood source) zur Untersuchung der Qualität und Homogenität einer Nachweisvorrichtung, wobei die Flächenquelle ein flaches Substrat umfasst, auf dem auf mindestens einer Oberfläche eine radioaktive Beschichtung gedruckt ist, welche umfasst: ein radioaktives Material, das ausgewählt ist aus einem α-, β- und/oder γ-emittierenden Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99 oder einem Gemisch solcher Nuclide, und eine Tinte, wobei die Beschichtung ein homogenes oder kontrolliert inhomogenes Strahlungsfeld zur Verfügung stellt.
Flächenquelle (radiation flood source) nach Anspruch 11, bei der das Substrat eine Bahn oder Folie ist.
Flächenquelle (radiation flood source) nach Anspruch 12 oder 13, bei der das Substrat eine kreisrunde Form mit einem Durchmesser von 0,1 bis 2 m hat.
Flächenquelle (radiation flood source) nach Anspruch 12 oder 13, bei der das Substrat eine quadratische Form mit Abmessungen von 0,1 × 0,1 m² bis 2,0 × 2,0 m² hat.
Flächenquelle (radiation flood source) nach Anspruch 14, bei der das Substrat ein DIN A4-Format hat.
Flächenquelle (radiation flood source) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Substrat hergestellt ist aus einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Papier, laminiertem oder beschichtetem Papier, Pappe, Photopapier, Kunststoffen wie Polyester, Polyether, Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylalkohol, Polyvinylether, Polyvinylester, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Acrylsäure- und Methacrylsäurehomo- und – copolymeren, Polycarbonat, Polyamid, Polyimid oder Polyethylenterephthalat oder deren Gemischen, Baumwolle, Seide, Cellulosematerialien wie Nitrocellulose, Metallen, Metalloxiden oder Legierungen und Mischungen davon.
Flächenquelle (radiation flood source) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Substrat eine gebrauchte Strahlungsquelle gemäß der Definition von Anspruch 11 ist.
Flächenquelle (radiation flood source) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die außerdem eine Schutzbeschichtung umfasst.
Flächenquelle (radiation flood source) nach einem der Ansprüche 11 bis 18, die nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 erhalten wird.
Flächenquelle (radiation flood source), umfassend ein α-, β- und/oder γ-emittierendes Nuclid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Co-57, Ba-133, Gd-153, C-14, P-32 und Tc-99, oder Gemische solcher Nuclide in Form eines Salzes, eines Komplexes oder einer organischen Verbindung, eine Tinte und ggfs. ein geeignetes Lösungsmittel zum Lösen des oder der Nuclide.
Radioaktive Drucklösung nach Anspruch 20, die erhalten wird durch (i) Lösen des Nuclids oder Nuclidgemischs in einem geeigneten Lösungsmittel und Mischen der erhaltenen radioaktiven Lösung mit der Tinte oder (ii) durch direktes Lösen des Nuclids oder Nuclidgemischs in der Tinte, ggfs. verdünnt mit dem passenden Lösungsmittel.
Radioaktive Drucklösung nach Anspruch 20, umfassend 0 bis weniger als 100 Vol.-% der radioaktiven Lösung und mehr als 0 bis 100 Vol.-% Tinte, vorzugsweise 0 bis 50 Vol.-% der radioaktiven Lösung und 50 bis 100 Vol.-% Tinte.