SU478544A1 - Цветовой индикатор-дозиметр ионизирующего излучени - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к промышленному цветовому индикатору-дозиметру из окрашенной полимерной пленки дл  определени  и контрол  дозы ионизирующего излучени  (гамма-, рентгеновского и электронного ) в широком диапазоне доз. Дозу определ ют визуально или объективно с номош,ью фотоденситометра.

Известен цветовой индикатор дозы, состо ший из полимерной пленки-сополимера винилхлорида с винилацетатом или пропиленом , или хлорированного полиэтилена , пластификатора (дибутилоловодилаурата или эпоксидирозанного соевого масла ), наполнител  (жидкого парафина); стабилизатора (тина малеата TUS N-2000E или смеси стеаратов цинка и кадмн ) и красител  - кислотно-чувствительного нндикатора (тнпа Р-диметиламиноазобензола , метилового желтого). Иленку получают гор чим вальцеванием смеси; температура прокатки смеси 150-IBS C. Необлученна  индикаторна  нленка чувствительна к свету, ее поэтому покрывают специальным светозащитным покрытием. Рабочий диапазон доз 4,5-Ю--Ш рад. Исходный цвет нленки желтый, при облучении дозами выше 1,5-105 рад - красный.

2

Известные индикаторы излучени  обладают низкой чувствительностью к излученню (изменение окраски происходит при дозах 1,5-2,0 мрад), точность оценки поглошенной дозы также низка : обычно даетс  лишь информаци  о том, облучен предмет или нет. Низка  устойчивость окраски индикаторов до и после облучени  не позвол ет долго хранить информацию об

облучении и требует дорогосто щих светозащитных покрытий.

Используемые красители  вл ютс  в основном кислотно-чувствительными индикаторами , дл  производства индикаторов-дозиметров требуетс  высока  степень их очистки. Ассортимент красителей ограничен , что ограничивает возможности цветовых индикаторов в определении широких интервалов поглощенных доз.

Цель изобретени  - разработка индикатора-дозиметра ионизирующего излучени , отличающегос  новышенной чувствительностью и позвол ющего не только качественно , но и количественно определить степень

облучени , с повышенной светостойкостью, а также расширить ассортимент красителей , используемых в дозиметрии, и тем самым - диапазон доз, измер емый индикатором-дозиметром . Это достигаетс  тем, что в качестве чувствительного к излучению компонента цветового индикатора-дозиметра используют смесь двух красителей с радиационно-химическими выходами обесцвечивани  в полимере-матрице дозиметра в интервалах 0,05-1,0 мол/100 эВ и 0,15-1,5 мол/ЮОэВ, характеризующихс  максимумами поглондени  в снектральных област х 600-720 нм и 450-590 нм соответственно, при следуювес . ч.: щем содержании компонентов. Полимер70 Пластификатор10 Стабилизатор (стеарат 0,5 - 3,0 Краситель с радиационно-химическим выходом обесцвечивани  0,05-0,1 мол/ 0,007- 0,01 /100 эВ Краситель с радиационно-химическим выходом обесцвечивани  0,15-1,5 мол/ /100 эВ0,015- 0,030 25 Предлагаемый цветовой индикатор-дозиметр ионизирующего излучени  представл ет собой пленку полимера, в которую введены два красител  с максимумами поглощени  в указанных выще област х видимого спектра, относ щиес  к различным группам по химическому строению и отличающиес  по радиационно-химическим выходам обесцвечивани  в полимерной матрице индикатора-дозиметра в указанных выще интервалах. В качестве полимерной матрицы дл  производства цветового индикатора-дозиметра можно использовать поливинилхлорид , сополимеры винилхлорида с пропиленом , винилацетатом, перхлорвиниловую смолу, полиметилметакрилат и полиэтилентерефталат . В состав индикатора-дозиметра могут входить красители различных групп по химическому строению. Ниже приведены исследованные группы красителей, отличающиес  по спектральным характеристикам и радиационно-химическим выходам обесцвечивани  в указанных выще полимерах. Красители с радиационно-химическим выходом обесцвечивани  0,15-1,5 мол/ /100 эВ; максимум поглощени  в области 600-720 нм 1. Триарилметановые Пример: основной  рко-зеленый 3. П К ходо макс 590 1. П 2. П 3. П проч 4. И П 5. П 6. Пр Р1ндофенолы имер: краситель Тиломанса Ci -о асители с радициопно-химическим вым обесцвечивани  0,05-0,1 мол/100 эВ; имум поглощеии  в области 450- м Ксантеновые красители имер: родамин С гГ %|-СООН Полиметиновые имер: красный астразог( ГБ : 6н;-/ -и-СНг-СН2Й1 /СгН5 Пиразолоновые имер: кислотный желтый светоый 1чг- (;,й-он I С N Sa.N дамины имер: зеленый Биндщлера K(CH3)jCr Ипданилины имер: нафтоловый синий ( ен4« -{ { иазиновые имер: метиленовый голубой

()

N(tH,)/l

2. Индигоидные Пример: индиго

Claims (2)

1. Радиационно-химический выход обесцвечивани  красител  рассчитывают по следующей формуле: Собесц 09б5-1о :Y: где Собесц. - радиационно-химический выход обесцвечивани  красител  5 молекул/100 эВ; AD - изменение оптической плотности пленки, измеренное при длине волны, соответствующей максимуму поглощени  ю данного красител  в пленке; е - мол рный дес тичный коэффициент экстинкции красител , моль-1-см 1; d - плотность материала пленки, 15 / - толщина окрашенной пленки, Д - поглощенна  доза, рад. Ввод  в указанные полимеры, например 20 смесь красителей трифенилметановых и ксантеновых, получим окрашенную полимерную систему, в которой под действием ионизирующего излучени  процесс обесцвечивани  красителей происходит с различ- 25 ной скоростью. Менее устойчивые трифенилметановые красители с больщим выходом обесцвечивани  обесцвечиваютс  с большей скоростью, чем ксаитеновые, что позвол ет получить изменение цвета облу- зо чаемой илеики, соответствуюшее определенной дозе. Так дл  пары малахитовый зеленый (трифеиилметановый краситель зеленого цвета, максимум поглошеии  630 нм, выход обесцвечивани , рассчитан- 35 ный по формуле (1) в поливинилхлориде GMS 0,90) и родамин С (ксантеновый краситель красного цвета, максимум поглошени  560 нм, выход обесцвечивани  в поливинилхлориде Gp 0,05) после смешени  в 40 одном из указанных выше соотношений цвет иеоблученной пленки синий или фиолетовый . Малахитовый зеленый обесцвечиваетс  с большей скоростью и по достижении определенной дозы выцветает полностью. При достижении этой же дозы родамин С не обесцвечиваетс  полностью и возникает цветовой переход от синего или фиолетового до красиого или ораижевого. Промел уточные оттенки цвета позвол ют визуал )НО оценить значение дозы от 0,5 мрад до дозы, вызывающей обесцвечиваиие малахитовой зелени с точностью иор дка 25%. Возможно объективное определение gg поглощенной дозы от 0,5 мрад по изменению онтической плотности ири длине волиы Л 630 нм - максимуме иоглощени  малахитового зеленого, и по оптической плотности при максимуме поглощени  ро- go дамина С 560 нм с точностью ±10%. Общий замер емый с помощью этой системы интервал доз составл ет 0, 3,5-107 рад Предлагаемые цветовые индикаторы-до- 65 50 зиметры могут найти применение дл  контрол  поглощенных доз в р де процессов радиационного модифицировани  полимеров (сшивка полиэтилена, прививка мономеров ) и процессе радиационной стерилизации медицинских изделии. Рассмотренный ниже на примере системы-поливинилхлорид , малахитовый зеленый , родамин С - способ производства цветовых индикаторов-дозиметров заключаетс  в гор чей переработке на вальцах или каландрах смеси промышленного порощка ПВХ (суспензионной, С-70), водных растворов красителей, пластификатора (диоктилфталата ), стабилизатора, предохран ющего от термической деструкции (стеарат кальци ), согласно приведенному выше соотношению компонентов. Температура переработки смеси 145-150°С, толщина иолученной пленки 300-500 мк, исходный цвет пленки синий или фиолетовый. Дл  укреплеии  пленки на облучаемом объекте на одну из сторон ее можно нанести слой долгосохнущего кле . Цвет пленки стабилен, и светозащитного покрыти  не требуетс . Подобиым методом могут производитьс  индикаторы-дозиметры излучени  иа основе полимерных матриц, указанных выше. Состав смеси в вес. ч. дл  приготовлени  дозиметрической пленки приведен в примерах 1 и 2. Пример 1. Поливинилхлорид (сусиеи- 100 зионный С-70) Диоктилфталат40 Стеарат кальци 3 Водный раствор малахито- 30 сухого вого зелеиого (концентраци  красител  0,1%)0.03 Водиый раствор родамина 2 сухого С (концентраци  0,5%)красител  0,0 Необлученна  пленка сииего цвета, ири облучении дозой 10- 10 рад - фиолетового цвета, при облучении дозой 15-10рад - красного цвета, при облучении дозой 20-10 рад - оранжевого цвета. Пример
2. 2. Поливинилхлорид (суспен- 70 зионный С-70) Диоктилфталат10 Стеарат кальци 0,5 Водный раствор малахито- 15 сухого вого зеленого (концентраци  красител  0,1%)0,015 Водный раствор родамина 1,5 сухого С (концентраци  0,5%)красител  0,007 Необлученна  пленка синего цвета, при облучении дозой 0,5-10 рад - фиолетового цвета, при облучеиии дозой 2, красно-фиолетового цвета, при облучении дозой 2,5-10 рад - красного цвета, при облучении дозой 10-10 рад - оранжевого цвета. В примерах приведены крайние концентрации компонентов, оптимальна  концентраци  определ етс  назначением цветового индикатора-дозиметра. Принцип построени  предлагаемого индикатора-дозиметра позвол ет решать задачи измерени  доз в широких интервалах. Помимо этого при производстве можно использовать компоненты смесей, приготовл емых при производстве обычных полимерных пленок (пластификаторы , стабилизаторы), что позвол ет использовать дл  получени  предлагаемого объекта любое заводское оборудование дл  производства полимерных пленок. Промышленный выпуск предлагаемых цветовых индикаторов-дозиметров может быть осуществлен без создани  специального оборудовани  на любом предпри тии, выпускающем полимерные пленки. Окраска необлученных образцов очень устойчива, облученные образцы сохран ют окраску в течение года. Специальных светозащитных добавок и нокрытий не требуетс . Формула изобретени  Цветовой индикатор-дозиметр ионизирующего излучени , содержащий полимер. 4 пластификатор, стабилизатор и чувствительный к излучению краситель, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности индикатора-дозиметра, точности измерени  дозы излучени  и его светостойкости, в качестве чувствительного к излучению компонента использована смесь двух красителей с радиационно-химическими выходами обесцвечивани  0,05-0,1 мол/100 эВ и 0,15-1,5 мол/ /100 эВ, характеризующихс  максимумами поглощени  в спектральных област х 600- 720 нм и 450-590 им соответственно при следующем содержании компонентов, вес. ч.: Полимер70 -100 Пластификатор10 - 40 Стабилизатор0,5 - 3 Краситель с радиационно-химическим выходом обесцвечивани  0,05-0,1 мол/ /100 эВ0,007- 0,01 Краситель с радиационно-химическим выходом обесцвечивани  0,15-1,5 мол/ 100 эВ0,015- 0,030