DE901685C

DE901685C - Radioaktive Matallfolie

Info

Publication number: DE901685C
Application number: DEU644A
Authority: DE
Inventors: Clayton C Carroll; Harry Harrison Dooley; Clarence William Wallhausen
Original assignee: United States Radium Corp
Current assignee: United States Radium Corp
Priority date: 1947-09-27
Filing date: 1950-09-28
Publication date: 1954-01-14

Description

Radioaktive Metallfolie Das Patent 897 7q.2 betrifft eine radioaktive Metallfolie aus einem dünnen Grundmetall, in welchem eine Alpha-Strahlen aussendende radioaktive Substanz fein verteilt ist, wobei eine dünne Deckschicht aus im wesentlichen nichtradioaktivem Metall die radioaktive Folie abdeckt. Der Deckfilm verhindert in weitgehendem Maße das Austreten von Radon oder einem anderen gasförmigen Zerfallsprodukt der radioaktiven Substanz (z. B. Radiumsulfat). Trotzdem ist der Deckfilm nur so dünn, daß er für die Radiumstrahlung der verwendeten radioaktiven Substanz durchlässig ist, was bedeutet, daB die Dicke des Deckfilms im allgemeinen nur etwa 1/2 bis .i1/s Mikron beträgt.
Die Erfindung .betrifft eine Weiterentwiddung einer Metallfolie dieser Art, bei der ein zweiter dünner Deckfilm als galvanischer Niederschlag oder in anderer Weise auf die Außenfläche des ersten Deckfilms aufgebracht ist. Der zweite Deckfilm ergibt einen weitergehenden Schutz gegen das Austreten radioaktiver, gasförmiger Zerfallsprodukte und ist vorzugsweise so beschaffen, daß das fertige Präparat eine harte Oberflächenschicht erhält. Ausgedehnte Versuche mit radioaktiven Folien nach dem Hauptpatent haben gezeigt, daß der bisher verwendete Deckfilm zwar das Austreten von Radon oder anderen radioaktiven Gasen, die durch den Zerfall der im Grundmetall enthaltenen radioaktiven Substanz entstehen, bis auf einen sehr kleinen Betrag verhindert, aber doch keinen vollkommenen Schutz in dieser Hinsicht bietet. Es hat sich gezeigt, daß zwei Faktoren das Austreten eines kleinen Betrages, radioaktiver Gase zu begünstigen scheinen. Der erste Faktor ist das Vorhandensein feiner Risse oder kleiner Löcher in dem Deckfilm, welche für Gasmoleküle nicht vollständig undurchlässig und offenbar beim Auswalzen der Metallfolie auf die erforderliche geringe Dicke entstanden sind. Der andere Faktor ergibt sich aus der Notwendigkeit, die ausgewalzte Folie auf die erforderlichen Abmessungen und Form zuzuschneiden. Die Schnittkanten an den Seiten und Enden der Folie legen kleinste Flächen des die radioaktive Substanz enthaltenden Grundmetalls frei, so daß ein kleiner Teil der radioaktiven gasförmigen Zerfallsprodukte offenbar an diesen offenen Schnittflächen austreten kann.
Obwohl nur ein kleiner Betrag von Radon oder einem anderen radioaktiven Gas aus einer so zugeschnittenen Metallfolie entw=eichen kann (etwa nur i o/o, je nach -dem Verhältnis der Dicke des Deckfilms und der Abmessungen der Schnittflächen zur gesamten Fläche .der Folie), isst es doch erwünscht, das Austreten radioaktiven Gases vollständig zu verhindern. Es ist festgestellt worden, daß durch das Auflegen einer zweiten dünnen :T_etallschicht auf den ersten Deckfilm, vorzugsweise in der Art, daß die Schnittkanten ebenso wie die Oberflächen der mehrschichtigen Metallfolie vollständig abgedeckt werden, die aus der Folie austretende Gasmenge bis auf etwa o,o i o/a oder weniger der bei .dem Zerfall der radioaktiven Sub- stanz entstehenden gasförmigen Emanation vermindert wird. Auf diese Weise werden Risse und kleinste Löcher im ersten Deckfilm und die an den Schnittkanten der Folie freigelegten Teile Ales Grundmetalls wirksam .durch den zweiten Deckfilm geschlossen, denn es ist sehr unwahrscheinlich, daß Undichtigkeiten im zweiten Deckfilm zufällig mit solchen Stellen im ersten Deckfilm übereinstimmen, infolgedessen wird durch feine Risse od. dgl. die Wirksamkeit .des zweiten Deckfilms im allgemeinen nicht vermindert.
Gold ist im allgemeinen das geeignetste Metall für die Herstellung des Grundmetalls und des Deckfilms bei einer Metallfolie nach dem Hauptpatent, Nveil es äußerst widerstandsfähig gegen Oxydation ist, durch die radioaktive Strahlung nicht verändert wird und leichter als irgendein anderes Metall auf die erforderliche geringe Stärke ausgewalzt werden kann. Gold ist indessen ein verhäl.tnismäßigweiches Metall und wird bei der Handhabung der Metallfolie leicht abgerieben. Eine derartige Abnutzung kann wegen der äußerst geringen Stärke der Goldschicht die (Gebrauchsfähigkeit des Präparates stark verkürzen. Daher kann durch zweckmäßige Auswahl des für den zweiten Deckfilm verwendeten Werkstoffes erfindungsgemäß ein radiiöaktives Präparat hergestellt werden, das die Vorzüge eines aus Gold hergestellten ersten Deckfilms mit denen eines widerstandsfähigen Schutzfilms in sich vereinigt.
Der erste und zweite Deckfilm sind zusammen vorzugsweise so dünn, daß sie für Alph@a-Strahlen, die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendet werden, noch durchlässig sind. Es wurde festgestellt, daß sich die Vorteile der stark verminderten Durchlässig'heit für Radon oder andere radioaktive Gase sowie der sonst verbesserten Oberflächenbeschaffenheit der Metallfolie auch dann auswirken, wenn die beiden Deckfilme zusammen nicht dicker als i bis :2 Mikron sind; trotzdem sind Deckfilme von dieser Stärke im allgemeinen für Alpha-Strahlen leicht durchlässig, die von radioaktiven Substanzen, wie Radium-, Thor rum- und Poltoniumverbindun@gen, ausgesendet werden.
Durch die Erfindung ist auf Grund dieser Erkenntnis eine radioaktive Metallfolie entwickelt worden, die Alpha-Strahlen aussendet, wobei die Metallfolie aus einer dünnen Grundmetallachicht mit darin fein verteilter radioaktiver Substanz, aus einer dünnen Deckschicht eines nichtradioaktiven Stoffes auf dem Grundmetall und aus einem zweiten dünnen Metallfilm besteht, der ebenfalls im wesentlichen frei von radioaktiven Substanzen ist und als getrennte Schicht mit der Außenfläche des ersten Deckfilms verbunden ist, wobei die mehrschichtige Folie so dünn ist, daß sie für die mit größter Strahlungsintensität von teer radioaktiven Substanz ausgesendetenAlpha-Strahlen noch durchlässig ist.
Ausführungsbeispiele -des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt, und zw=ar zeigt Fig. i einen Querschnitt im vergrößerten Maßstab durch eine erfindungsgemäße radioaktive hfetallfolie, Fig. :2 einen Querschnitt durch eine Metallfolie anderer Ausführung.
Die in Fig. i gezeigte Folie besteht aus einem Grundmetall 5, wie Gold, in dem eine radioaktive Substanz, wie Radiumsulfat, fein verteilt ist. Ein vorzugsweise aus reinem Gold bestehender Deckfilm 6, der keine radioaktive Substanz enthält, ist auf beide Seiten des Grundmetaills aufgelegt. Die Grundmetallfolie 5 ist vorzugsweise aus einem gepreßten und gesinterten Gemisch aus Goldpulver und darin fein verteiltem Radiumsulfat oder einer anderen radioaktiven Substanz hergestellt. Der erste Deckfilm 6 kann auf -die gepreßte und gesinterte Grundmetallfolie aufgeschweißt werden, worauf die plattierte Folie durch Auswalzen auf die erforderliche Stärke gebracht wird, die z. B. 5 Mikron oder weniger beträgt. Auf diese Weise wird die Grundmetallfolie auf etwa 0,3 bils 3 Mikron und der erste Deckfilm beiderseits auf etwa o,5 bis 1,5 Mikron ausgewalzt. Grundmetall und erster Deckfilm haben in der Länge und Breite gleiche Dehnung. Die Art der Verbindung zwischen dem Grundmetall und dem ersten I;eckfilm gehört nicht zum Gegenstand der Erfindung, soll aber vorzugsweise nach dem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren ausgeführt «-erden.
Erfindungsgemäß wird ein zweiter Deckfilm 7 aus Metall beiderseits auf die ersten Deckschichten 6 aufgelegt. Diese äußeren Deckschichten können auf verschiedene Weise hergestellt werden. z. B. durch Aufspritzen unter Vakuum oder durch Eintauchen der plattierten Folie in geschmolzenes Metall unter Abstreifen des überschüssigenMetalls; im allgemeinen hat sich aber ein galvanischer Niederschlag am besten bewährt. Besonders vorteilhaft ist es, den zweiten Deckfilm erst dann aufzulegen, wenn die plattierte Folie auf die endgültige Stärke ausgewalzt und auf die offenliegenden Schnittflächen an den Seiten und Enden der Grundnnetallfolie durch den zweiten Schutzfilm, wie bei 8 gezeigt, abgedeckt werden.
Eine verhältnismäßig dicke 1Ietallunterlage 9 wird mit der Außenfläche auf einer Seite der mehrschichtigen Folie verbunden, um die Handhabung und Befestigung .der MetallIfolie zu erleichtern. Eine Silberfolie von etwa o,5 mm Dicke ist für .diesen Zweck besonders geeignet, doch können auch Kupfer, Messing, Nickel, Aluminium oder andere Metalle oder auch ein nichtmetallischer Werkstoff, wie Glas, als Unterlage verwendet werden. Unter Umständen kann. die Unterlage auch vollständig weggelassen werden, doch ist dann äußerste Vorsicht bei der Handhabung der dünnen und empfindlichen Folie erforderlich.
Fig.2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel: Das radioaktive Grundmetall 15 und der erste Deckfilm 16, beide vorzugsweise aus Gold, gleichen im wesentlichen den entsprechenden Teilen der in Fig. i gezeigten Folie. Die verhältnismäßig dicke Unterlage i9 aus Silber oder einem anderen Metall ist jedoch unmittelbar auf einer Seite des ersten Deckfilms 16 befestigt. Dann wird erst der zweite Deckfilm 17, z. B. als galvanischer Niederschlag, um die bereits mit einer Unterlage versehene und durch einen Deckfilm geschützte radioaktive Folie gelegt. Auch in diesem Fall ist es besonders wichtig, den zweiten Deckfilm uni die Schnittflächen des radioaktiven Grundmetalls zu legen, wie bei 18 gezeigt ist. Der zweite Deckfilm 17 auf der Unterseite der Unterlage i9, die der radioaktiven Folie 15 abgewandt ist, erfüllt zwar keine besondere Aufgabe, es ist aber im allgemeinen leichter und billiger, den .Deckfilm auf beide Seiten aufzulegen, als das Auflegen auf solche Stellen zu vermeiden, wo ein Abdecken nicht erforderlich ist. Das trifft auch für jeden Deckfilm zu, der zwischen die radioaktive Grundmetallfolie und die Unterlage gelegt wird (wie z. B. der erste und zweite Deckfilm in Fig. i zwischen dem Grundmetall 5 und der Unterläge 9, sowie .der erste Deckfilm in Fig.2 zwischen dem Grundmetall 15 und der Unterlage i9) ; Deckfilme erhöhen indessen an diesen Stellen die Wirkung der Unterlage selbst als Schutzschicht; es ist darum im albgemeinen einfacher und hilliger, die Deckfilme um die Grundmetallfolie herumzulegen, als sie nur an den Stellen aufzulegen, wo sie ihren eigentlichen Zweck erfüllen.
Jedes Metall, das die für den Verwendungszweck der Metallfelie erforderlichen physikalischen Eigenschaften besitzt, kann als zweiter Deckfilm 7 oder 17 gemäß der Erfindung benutzt werden. Nickel, Kobalt, Chrom, Kadmium, Kupfer, Zinn, Silber, Gold, Rhodium, Platin, Iridium und Metalllegierungen, wie Messing, und Nickellegierungen können verwendet werden und werden auf ;der einma-1 abgedeckten Folie vor oder nach der Verbindung mit der Unterlage galvanisch niedergeschlagen. In manchen Fällen hat sich Nickel oder Chrom für den zweiten Deckfilm als besonders vorteilhaft erwiesen. Als galvanischer Niederschlag ergeben Nickel und Chrom eine so glatte Oberfläche, daß eine weitere Bearbeitung nicht mehr erforderlich ist, um eine gleichmäßig dicke, glatte Deckschicht zu erhalten. Solche galvanischen Niederschläge von Nickel oder Chrom sind, hart und korrosionsfest und schützen daher die Folie gegen Abnutzung jeder Art. Sowohl Nickel als auch Chrom haben ein mittleres Atomgewicht, so ,aß ein aus einem dieser Metalle bestehender Film bestimmter Stärke für Alpha-Strahlen bestimmter Intensität leichter durchlässig ist als ein Film eines Metalls mit wesentlich höherem Atomgewicht. wie Silber, Zinn, Gold oder ein Metall der Platingruppe. Es bietet keine besonderen Schwierigkeiten, den z-,veiten Deckfilm als galvanischen Niederschlag nach den bekannten Verfahren aufzubringen. Es ist nur erforderlich, daß die Folie vollständig rein ist und daß das Galvanisieren unter solchen Beidlingungen erfolgt, daß ein dünner, festhaftender Niederschlag von einwandfreier Beschaffenheit entsteht. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, den galvanischen Niederschlag bei einer sehr niedrigen Stromdichte herzustellen, damit ein dichter, gleichmäßiger und festhaftender zweiter Deckfilm gebildet wird.
.Wie oben dargelegt, muß der Deckfilm so dünn sein, däß die beiden Deckfilme zusammen für die mit größter Intensität von der radioaktiven Substanz ausgesendeten Alpha-Strahlen noch durchlässig sind. Im allgemeinen soll der zweite Deckfilm o,5 bis 1,5 Mikron und die beiden Filme zusammen nicht stärker als z Mikron in der Richtung der ausgesendeten Alpha-Strahlen sein. Die Stärke des zweiten richtet sich dabei nach derjenigen des ersten Deckfilms, wobei die Gesamtstärke nicht größer als 2 Mikron, möglichst aber nur 1,5 Mikron sein soll, damit gleichzeitig ein genügender Schutz gegen das Austreten von Radon oder anderen radioaktiven Gasen und die höchste Durchlässigkeit für Alpha-Strahlen erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Radioaktive Metallfolie na.Ch Patent 897 742, bestehend aus einem Grundmetall, in dem eine dünne, Alpha-Strahlen aussendende radioaktive Substanz fein verteilt ist, und aus einer Deckschicht von nichtradioaktivem Metall, gekennzeichnet durch eine zweite dünne Deckschicht au!s einem nichtradioaktiven SMetall, die auf die erste Deckschicht aufgelegt und mit ihr fest verbunden ist, und. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Deckschichten zusammen so dünn sind, daß sie für die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendetenAlpha-Strahlen noch -durchlässig sind. a. Radioaktive Metallfolie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die .erste Deckschicht des radioaktiven Grundmetalls aus nichtradioaktivem Gold: und die zweite Deckschicht aus einem nichtradioaktiven Metall besteht, wobei die beiden Deckschichten zusammen so dünn sind, daß sie für die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendeten Alpha-Strahlen noch durchlässig sind. 3. Radioaktive Metallfolie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Deckschicht auf dem radioaktiven Grundmetall aus einem nichtradioaktiven Metall und die zweite Deckschicht aus nichtradioaktivem Nickel oder Chrom besteht, wobei .die zweifache Deckschicht so dünn ist, daß sie für die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendeten Alpha-Strahlen noch durchlässig ist. .4. Radioaktive Metallfolie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Deckschicht auf dem radioaktiven Metall aus nichtradioaktivem Gold und die zweite Deckschicht aus nichtradioaktivem Nickel oller Chrom besteht. 5. Radioaktive Metallfolie nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht aus einem Gemisch von pulverisiertem Gold .mit einer fein verteilten, Alpha-Strahlen aussendenden Substanz gepreßt ist und daß eine dünne, nichtradioaktive Goldfolie sowie eine dünne Nickelfolie nacheinander auf die radioaktive Folie aufgelegt sind, wobei die beiden Deckfilme "zusammen für die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendeten Alpha-Strahlen noch durchlässig sind. 6. Radioaktive Metallfolie nach Anspruich i und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Deckfilm aus einem nichtradioaktiven Metall die durch den ersten Deckfilm auf beiden Seiten abgedeckte radioaktive Folie auf allen Seiten vollständig umhüllt, wobei die beiden Deckfilme wenigstens auf einer Seite (der Oberseite) der mehrschichtigen Folie zusammen so dünn sind, daß sie für die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendeten A1pha@Strahlen noch durchlässig sind. 7. Radioaktive Metallfolie nach Anspruch i, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Deckfilm aus nichtradioaktivem Gold die streifenförmige, radioaktive Folie auf einer oder beiden Seiten abdeckt und daß der zweite Deckfilm aus Nickel oder Chrom die so geschützte Folie überall da vollständig umhüllt, wo radioaktive Zerfallsprodukte aus der radioaktiven Folie in die Atmosphäre austreten können, wobei der erste und zweite Deckfilm zusammen wenigstens -auf einer Seite der mehrschichtigen Folie so dünn sind, daß sie für die mit größter Strahlungsintensität von der radioaktiven Substanz ausgesendetenAlpha-Strahlen noch durchlässig sind. B. Radioaktive Metallfolie nach Anspruch i und 7, dadurch gekennzeichnet, .daß die beiderseits durch einen Deckfilm geschützte radioaktive, streifenförmige Folie auf einer verhältnismäßig dicken Unterlage befestigt ist und daß ein zweiter metallischer Deckfilm die auf der Unterlage befestigte mehrschichtige Folie zusammen mit der Unterlage auf allen Seiten vollständig umhüllt, so daß auch an den Schnittflächen :der radioaktiven Folie ein Austreten von radioaktiven gasförmigen Medien verhindert wird, Wobei die beiden Deckfilme zusammen so dünn sind, daß von der der Unterlage abgekehrten Seite der radioaktiven Folie Alpha-Strahlen die Deckfilme durchdringen können.