Композиция для получения цветового пленочного дозиметра ионизирующего излучения Советский патент 1990 года по МПК G01T1/04 

Изобретение относится к области химической дозиметрии ионизируюшего излучения, в частности к композиции цветового пленочного дозиметра для диапазона 10-300 Гр, который может быть использован в радиобиологии и клинической дозиметрии, а также в исследованиях. Проводимых в ядерной технике и технологии.

Цель изобретения - повышение чувствительности к ионизирующему излучению и расширение рабочего диапазона дез.

Повышение радкационной чувствительности и расширение рабочего Диапазона доз пленочного дозиметра на основе предложенной композиции достигается использованием в качестве кислотно-чувствительного азокраси- теля 1-(4-К-этил-М-оксиэтилфенил- азо)-антрахинона и в качестве пластификатора - 1,2,3-трис-(бета-циан- этокси)-пропана. Максимальная чувствительность достигается при использо- вании в качестве.растворителя смеси хлористого метилена и этанола (9:1). Использование в качестве пластификатора трифенилфосфата и в качестве растворителя смеси ацетона, бутилаце тата и ксилола (30:30:40) также при- води т к увеличению чувствительности и расширению рабочего диапазона доз по сравнению с прототипом.

Ингредиенты композиции растворяют

10

f5

20

25

30

Для пивестиых цветовых пленочных дозиметров с упеличением радиационной чувствительности растет также составляющая погрешности, определяемая влиянием условий облучения, такими как температура, мощности дозы, постэффект, что вызвано не селективным увеличением радиационной чувствительности, а повышением общей чувствительности композиции к влияющим факторам.

Показания цветового пленочного дозиметра, полученного из предложенной композиции, не зависит от вида излучения, от мощности дозы, излучения в диапазоне от 0,1 до 100Гр/с. Постзффект в течение месяца, зависимость показаний от температуры облучения и воспроизводимость показаний у пленочного дозиметра по изобретению практически идентичны и аналогичны показаниям пленочного дози- . метра по прототипу.

I,

Следующие примеры иллюстрируют

изобретение. Количество компонентов дано в мае.%5 температура в градусах Цельсия.

Пример 1, В ШО г -смеси аце-. тона, бутнлацетата и ксилола при соотношении компонентов 30:30:40 растворяют 30 г полиметилметакрилата - с молекулярной массой 50000, Раств смеси хлористого метилена и этано- 35 вор фильтруют и обезгаживают стояни- ла (9:1) или смеси ацетона, бутилаце- ем на воздухе в течение 24 ч. Затем тата и ксилола (30:30:40) по объему « пoлyчeйнo fy раствору добавляют при 20 С. Цветовой пленочный дози- О г . 1-(4-Н-этш1-Н-оксиэтилфенил- метр готовят методом полива из раст азо)-антрахинона, 3 г пластифика- вора на плоскопараллельнуш горизонтальную подложку с последующим ис- - парением раса-ворителя, Полученная

40

пленка прозрачна и имеет жесго-ко ричневую окраску с максимумом поглощения 420 им. Толщина пленки ISO- ZOO мкм.

тора-1,2,3-трис-(бета-цианэтокси)- -пропана. Раствор перемешивают,за- . тем к нему добавляют 9 г четырех- бромистого углерода и раствор снова перемешивают. Из полученного раство- 45 ра с концентрацией компонентов, мае.: полиметилметакрилат (ПММА) 30; кра- ситель 0,1; пластификатор 10, четы- рехбромистый углерод (ЧБУ) 30; растПод Действием излучения пленка мё- воритель - остальное, отливают сво- няет окраску с исходной желто-корич- 50 водную пленку ПММА с вышеуказанными йеной до фиолетово-красной. При этом добавками. Пленку готовят методом оптическая плотность пленки на длине волны 560 нм растет с 0,2 до 1,5 пропорционально дозе в интервале 10300 Гр.,Рабочий интервалho3 10-300 Гр.5 с последующим испарением растАорите- Чувствительность пленочного дозимет- ля при 40-60 С, ТолщиИа пленки одно- ра к гамма-иэлучению Со и ускоренным кратного полива 150 мкм. Пленку сни-1 электронам с энергией 0,3-0,8 МэВ мают с подйржкя и досушивают при составляет 1,6-2,6x10 Гр мкм . 5р С..

полива раствора на плоскопараллельную полированную подложку - стекло, лав- сановую пленку, металлическую ленту.

5

0

5

0

Для пивестиых цветовых пленочных дозиметров с упеличением радиационной чувствительности растет также составляющая погрешности, определяемая влиянием условий облучения, такими как температура, мощности дозы, постэффект, что вызвано не селективным увеличением радиационной чувствительности, а повышением общей чувствительности композиции к влияющим факторам.

Показания цветового пленочного дозиметра, полученного из предложенной композиции, не зависит от вида излучения, от мощности дозы, излучения в диапазоне от 0,1 до 100Гр/с. Постзффект в течение месяца, зависимость показаний от температуры облучения и воспроизводимость показаний у пленочного дозиметра по изобретению практически идентичны и аналогичны показаниям пленочного дози- . метра по прототипу.

I,

Следующие примеры иллюстрируют

изобретение. Количество компонентов дано в мае.%5 температура в градусах Цельсия.

Пример 1, В ШО г -смеси аце-. тона, бутнлацетата и ксилола при соотношении компонентов 30:30:40 растворяют 30 г полиметилметакрилата - с молекулярной массой 50000, Растворитель - остальное, отливают сво- водную пленку ПММА с вышеуказанными добавками. Пленку готовят методом

с последующим испарением растАорите- ля при 40-60 С, ТолщиИа пленки одно- кратного полива 150 мкм. Пленку сни-1 мают с подйржкя и досушивают при 5р С..

полива раствора на плоскопараллельную полированную подложку - стекло, лав- сановую пленку, металлическую ленту.

азо)-антрахинона, 0,9 пластнфикато- ра-1,2,Э-трис(бета-цианэтокси)-пропана и 12 г четырехбромистого углерода. Получают композицию следующего состава, мас.%; ПММА 30} азокрас гель 0,7; пластификатор 3; ЧБУ 40; растворит ель - остальное. Из композиции отливают пленку темно-коричневого цвета. Замеры дозы такой плекой невозможны, так как исходная отическая плотность на длине 560 нм составляет около 2,0.

Примере. Аналогично примеру 1 готовят композицию на основе 30%-ного раствора ПММА в смеси ацетон :бутилацетат: ксилол (30:30:40)., добавляя в него 0,03 г 1-(4-Ы-этил- -Н-оксиотилфенилазо)-антрахинона, 6 г четырехбромистого углерода и 6 г пластификатора - 1,2,3-трис(бе- та-цианэтокси)-пропана. Композиция имеет следующий состав, мас.%: ПММА 30; азокраситель О,1JЧБУ 20; пластификатор 20. При отливе композиции получают резиноподобную гибкую пленку, использование которой для измерения дозы крайне затруднительно, так как она не держит свою форму.

П р и м е р 9. По методике, изложенной в примере 1, готовят 20%-ный ПММА в смеси ацетон:бутилацетат: :ксилол(30:30:40) . К полученному раствору добавляют 0,1 г 1-(4-N- -этил-М-оксиэтилфенштазо)-антрахино на, 2 г четырехбромистого углерода, 2 г пластификато15а-трифенилфосфата. Композиция имеет следующий состав, мас.%: ПММА 20; азокраситель 0,5; ЧБУ 10; пластификатор 10, растворитель - остальное. Пленка, полученна из данной композиции тоньше, чем в предыдущих примерах (100 мкм). Чувствительность ее к гамма-излучению Зх10 Гр . мкм т.е. примерно на два порядка ниже, чем в примере 1, рабочий диапазон доз 10-10 Гр т.е. ниже по чувствительности, чем у прототипа.

Пример 10. Аналогично примеру 1 готовят 50%-ный раствор полиме тилметакрилата в смеси растворителей ацетон:бутилацетат:ксилол (30:30:40). Раствор имеет вязкость по ВЗ-4 более 1000 с. Отлив пленки из такого раствора невозможен, так как поливочная фильера не пропуска ет высоковязкий раствор. Пленку не

удается получить и на поливочной машине .

П р и м е р ч1 1. К 30%-ному раство- ру П№1А в смеси ацетон:бутилацетат:

ксилол (30:30:40), полученному ана- логично примеру 1, добавляют 0,045 г п-диметиламиноазобензола - кислотно- чувствительный краситель, используемый в композиции по прототипу, 3 г

етырехбромистого углерода, 4,5 г пластификатора - 1,2,3-трис-(бета- -цианэтокси)-пропана. Композиция аналогична по составу предложенной, мас.%: ПММА 30; азокраситель 0,15;

ЧБУ 10; пластификатора 15; растворитель - остальное. Найденная чувстви,, 6О

тельность к гамма-излучению Со сос8 X

тавила для данной композиции

X . мкм, диапазон рабочих доз

10 -10 Гр. Чувствительность компози5

ции на уровне прототипа.

Данный сравнительный пример иллюстрирует -преимущество предложенного радиационно-чувствительного красителя .,

и р н е. р 12. В 100 г смеси .хлористого метилена и этанола при со- отнбшении 9:1 растворяют 30 г поли- метилметакрилата с молекулярной

массой 60000. Раствор фильтруют и обезгаживают стоянием на воздухе в течение 24 ч. К полученному раствору добавляют 0,03 г 1-(4-N-этил-N- -оксиэтилфенилазо)-антрахинона, 3 г

5 пластификатора-,2,3-трис(бета-циан- этокси)-пропана и 9 г четырехбромистого углерода. Раствор перемешивают до полного растворения компонентов, отстаивают в течение 20-24 ч. Получа0 ют пленку дозиметра, имеющую чувст -| 6О

вительность к гамма-излучению Со 2,60 rp WM , к излучению ускоренных электронов с энергией 8 МэВ 2,55 Гр и рабочим диапазоном

5 доз 10-100 Гр.

Данный пример показывает, что оба найденных ( согласно изобретению) растворителя композиции способствуют получению дозиметрической пленки

0 с равной практически радиационной чувствительностью.

Пример 13. Аналогично примеру 1 готовят композицию, но вместо пластификатора 1,2,3-трис-(бета-ци5 анэтокси)-пропана вводят трифенил- фосфат в том же количестве, I

Полученная дозиметрическая пленка

имеет радиационную чувствительность

31

При облучении гамма-излучателем

цветовой пленочный дозиметр окрашивается из желто-коричневого в фиолетово-красный цвет. Оптическая плотность пленки на длине волны 560 ни линейно возрастает с ростом дозы от исходной плотности 0,21 до 1,5 при дозе облучения 200 Гр. Чувствительность цветового пленочного дозиметра по данному примеру составила 2,65x10 Vp , диапазон - 10-100 Гр.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 в 30%-ном растворе ПММА в смеси растворителей ацетон : бутилаце- тат : ксилол (30:30:40) растворяют 0,15 г 1-(4-N-этил-N-oкcиэтилфeнил- азо)-антрахинона, 3 г 1,2,3-трис- -(бета-цианэтокси)-пропана, 3 г четы- рехбромистого углерода. Получают плёнку аналогично примеру 1. Толщина пленки 150 мкм. В данном примере для погучения пленки используют композицию следующего состава, мас,%: ПММА 30; азокраситель 0,5; пластификатор го; ЧБУ 10; растворитель - остальное.

о Чувствительность полученной пленки к действию гамма-излучения Со сое-- тавляет 2, 5х 10 Гр мкм , рабочий диапазон доз 20-200 Гр.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1 готовят 40 мас.% раствора поли- метилметакрилата с молекулярной массой 60000, растворяя 40 г ПММА.в 100 г смеси ацетон:бутилацетат;ксилол (30:30:40). В полученном растворе растворяют 0,06,г 1-(4-К-этил- -К-оксиэтилфенилазо)-антрахинона, 6 г 1,2,3-трис.(бета-цианэтокси)-пропана и 8 г ЧБУ. Композиция для получения пленки имеет состав, мас,%: ПММА 4Q; азокраситель 0,15; пластификатор ,15, ЧБУ 20. Отливают пленку аналогично примеру 1, толщина полу-. ченной пленки 200 мкм.

Чувствительность полученной плен™ ки к действию гамма-излучения Со составляет 2,12х10 Гр . мкм , рабочий диапазон дг(3 20-300 Гр.

П р и м е р 4. Готовят компози- цию для отлива пленки цветового пленочного дозиметра аналогично примеру 3, но содержание пластификатора 10 мас,%. Пленку получают аналогично примеру 1. Толщина пленки 200 мкм. Чувствительность полученной пленки дозиметра к -амма-излучению ,0х10 Гр - мкм , к излучению ус

892224

коренных :1лектронон с энер1 ией 8 МэВ - 2,05x10 Гр мкм . Рабочий диапазон доз в обоих случаях аналогичен

20-300 Гр. Сравнительные данные 5 по облучению на гамма-установке с мощностью дозы 1,5 Гр/с и на ускорителе электронов с мощностью дозы 2,510 Гр/с не выявлен.

Приме р 5. Готовят аналогично

примеру 1, берут 30 мас.% раствора ПММА в dмecи хлористый метилен:этанол при соотношении 9:1. В раствор добавляют 0,045 г 1-(4-N-этил-N-oкc и- этилфенилазр)-антрахинона, 1,5 г

15 пластификатора - трифенилфосфата,

6 г бромистого алкила - пентабромэ а- на. Композиция для получения пленки имеет состав, мас.%: ПММА 30; азо-; краситель 0,15; трифенилфосфат 5,0{

20 пентабромэтан 20; растворитель - хлористый метилен:этанол (9:1)-осталь- ное.

Полученная согласно примеру 1 25 пленка имеет толщину 150 мкм. Чувствительность пленки к гамма-излучению составляет 2,0 ИО Гр мкм } рабочий диапазон доз 20-300 Гр.

Примеры 6-10 иллюстрируют правиль- 30 ность. выбора соотношения ингредиентов композиции.

Примере. В приготовленный аналогично примеру 1 30%-ный раствор м ПММА в смеси ацетон:бутилацетат:кси- 35 ЛОЛ (30:30:40) добавляют 0,0.15 г 1-(4-Н-зтил-Н-оксиэтилфенилазо)- -антрахинона, 3 г пластификатора- -1,2 j 3-трис (бета-п;ианэтокси) -пропана и 1,5 г четырехбромистого углеро- 40 да. Получают композицию следующего состава, мас.%: ПММА 30; азокра- ситель 0,05 пластификатор 10; ЧБУ 5,0. Содержание красителя и ЧБУ йи- же, чем в Примерах 1-5. Чувствитель- i, 5 ность пленки дозиметра полученного , : на основе этой композиции к гамма- излучению Зх10 Гр -., т.е. ,. на порядок ниже, чем у пленки, полученной по примеру 1. Соответствен- Q но, диапазоны рабочих доз составляют 100-1000 Гр и 10-200 Гр. Иными словами,, композиция по данному примеру Имеет показатели на уровне П1эототи па.

Пример, В приготовленный аналогично примеру 1 30%-ный ipacTBop ПММА в смеси ацетон:бутил- ацетат: ксилол (30:30:40) добавляют 0,21 г 1-(4-6 -этил-Ы-оксиэтилфенил5

к гамма-излучению Co 2, 55 т.е. практически равную с чувствительностью пленки по примеру 1. Диапазон рабочих доз также иден- тичен (10-100 Гр).

Сравнительные данные, полученные при сопоставлении характеристик дозиметрических пленок по прототипу, полученных с использованием азокра- сителя, используемого в прототипе, и пленки, согласно предложенной композиции, показали, что последние имеют в 10-100 раз повышенную чувствительность к гамма-излучению и электронному излучению, расширенный в сто рону меньших доз излучения (до 10 Гр диапазон рабочих доз.

Испытания пленок дозиметра, полученного на основе предложенной композиции, показали, что дисперсия показаний дозиметров по оптической плотности на длина волны 560 им не превышает 6%, для числа пленок 7 и доверительной вероятности 0,95.

Рабочий интервал температур дозиметра составляет tO-40°C. Постэффект показаниях дозиметра за сутки не более 57,,

Формула изобретения

Композиция для получения цветово- го пленочного дозиметра ионизирующего йзлучення, содержащая низкомолекулярный полиметилметакрилат с молекулярной массой 50000-6DOOO, кислотно-чувствительный азокраситель, пласРедактор Л.Курасова Заказ 4350

Составитель В.Дрыгин

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Тираж 365Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-по.пиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

O

5

0

5

0

5

тификатор, бромистый алкил с содер- жaf{иeм брома 92-96 мол.% и растворитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности к ионизирующему излучению и расширения рабочего диапазона доз, в качестве кислотно-чувствительного красителя она содержит 1-(4-№-этил- -N-оксиэтилфенилазо)-антрахкнон, в качестве пластификатора - 1,2,3-трис- -(бета-цианэтокси)-пропан или три- фенилфосфат, а в качестве растворителя - смесь ацетона, бутилацетата и ксилола при соотношении 30:30:40 по объему или смесь хлористого метилена и этанола при соотношении 9:1 по объему при следующем соотношении компонентов, мас.%: Низкомолекулярный полиметилметакрилат с молекулярной массой 50000-6000030-40

1-(4-Ы-этил-Ы-окси- этилфенилазо)-антра- хиноно, -0,5

1,2,3-трнс-(бета- -цианэтокси)-пролак или трифенилфосфат 5-15 Бромистый алкил с содержанием брома 92- 96 мол.%10-30

Смесь ацетона, бутил- ацетата и ксилола

(30:30:40) или смесь хлористого метилена и этйнола (9:1)Остальное

Изобретение относится к композициям для получения цветового пленочного дозиметра ионизирующего излучения. Целью изобретения является повьшение чувствительности и расширение рабочего диапазона. Цель достигается использованием в качестве чувствительного элемента 1-(4-N- -этил-Ы-оксиэтилфенилазо)-антрахйно- на. В качестве пластификатора используют 1,2,3-тpиc-(бeтa-диaнэтoкcи)- -пpoпaнa. Экспериментально подобраны определенные соотношения ингредиентов. В качестве растворителя испапь- зуют смеси ацетона, бутилацетата и ксипола в соотношении 30:30:40. Смесь хлористого метилена и этанола также может быть использована в качестве растворителя. (Л Ьд 00 со кэ |С к