Цветовой индикатор-дозиметр ионизирующего излучения

Сопев Советских Содиалистическ Республик АВТОР СКО ТЕЛЬ О Дополните Заявлено 2 ое к авт. свид-в.11.73 (21) 1972212/26-25 51) Ч К зб 01 Т 1041 присосдинением заявки Государственный комите СССР по делам изобретеиий и открытий(088.8) 43) Опублнков 45) Дата опуб 72) Авторы изобретения Г. М. Панченков, Л. Л. Козлов, А. А. Молин, 3А, Г. 1 Озвяк, Л, М. Михайлов, Р. Б. Валитов,и М, Й. ГриневМосковский ордена Трудового Красного Знамнефтехимической и газовой промышленности им,Ф. Ершова П. ЧуровИзобретение относится к промышленному цветовому индикатору-дозиметру из окрашенной полимерной пленки для определения и контроля дозы ионизирующего излучения (гамма-, рентгеновского и элект ронного) в широком диапазоне доз, Дозу определяют визуально или объективно с помощью фотоденситометра.Известен цветовой индикатор дозы, состоящий из полимерной пленки - сополиме- И ра винилхлорида с винилацетатом или пропиленом, или хлорированного полиэтилена, пластификатора (дибутилоловодилаурата или эпоксидированного соевого масла), наполнителя (жидкого парафина); 15 стабилизатора (типа малеата Ш 5 ХЕ или смеси стеаратов цинка и кадмия) и красителя - кислотно-чувствительного индикатора (типа Р-диметиламиноазобензола, метилового желтого). Пленку получа ют горячим вальцеванием смеси; температура прокатки смеси 150 - 155 С, Необлученная индикаторная пленка чувствительна к свету, ее поэтому покрывают специальным светозащитным покрытием. Раба чй диапазон доз 4,5 О" - 10 рад. Исходный цвет пленки желтый, рп облучении дозами выше 1,5 10 рад красный. Известные индикаторы излучения обладают низкой чувствительностью к излучению (изменение окраски происходит при дозах 1,5 - 2,0 мрад), точность оценки поглощенной дозы такке низкая: обычно дается лишь информация о том, облучен предмет или нет. Низкая устойчивость окраски индикаторов до и после облучения не позволяет долго хранить информацию об облучении и требует дорогостоящих свето- защитных покрытий.Используемыс красители являются в основном кислотно-чувствительными индикаторами, для производства индикаторов-дозиметров требуется высокая степень их очистки. Ассортимент красителей ограничен, что ограничивает возможности цветовых индикаторов в определении широких интервалов поглощенных доз,Цель изобретения - разработка индикатора-дозиметра ионизирующего излучения, отличающегося повышенной чувствительностью и позволяющего не только качественно, но и количественно определить степень облучения, с повышенной светостойкостью, а также расширить ассортимент красителей, используемых в дозиметрии, и тем самым - диапазон доз, измеряемый индикатором-дозиметром.(Сн) м 6, ТиазиновыеП р и м е р; метиленовый голубойМСн)- " м 1 Сн,)гС 1Радиационно-химический выход обесцвечивания красителя рассчитывают по следу ющей формуле: Сгн,)гм . ы 1 С 2 Н 5)2. ИндигоидныеПример: индиго Это достигается тем, что в качестве чувствительного к излучению компонента цветового пндикатора-дозиметра используют смесь двух красителей с радиационно-химическими выходами обесцвечивания в по лимере в матри дозиметра в интервалах 0,05 - 1,0 мол/100 эВ и 0,15 - 1,5 мол/100 эВ, характеризующихся максимумами поглощения в спектральных областях 600 - 720 нм и 450 - 590 нм соответственно, при следую О щем содержании компонентов, вес. ч.:Полимер 70 - 100Пластификатор 10 - 40Стабилизатор (стеаратСа)Краситель с радиационно-химическим выходом обесцвечивания 0,05 - 0,1 мол//100 эв 0,015 - 0,030 25 Предлагаемый цветовой индикатор-дозиметр ионизирующего излучения представляет собой пленку полимера, в которую введены два красителя с максимумами по- Зп глощения в указанных выше областях видимого спектра, относящиеся к различным группам по химическому строению и отличающиеся по радиационно-химическим выходам обесцвечивания в полимерной матрице индикатора-дозиметра в указанных выше интервалах.В качестве полимерной матрицы для производства цветового индикатора-дозиметра можно использовать поливинилхло рид, 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, отличающиеся по спектральным характеристикам и радиационно-химическим выходам обес цвечивания в указанных выше полимерах, Красители с радиационно-химическим выходом обесцвечивания 0,15 - 1,5 мол/ /100 эВ; максимум поглощения в области 600 - 720 нм1. ТриарилметановыеП р и м е р: основной ярко-зеленый 3. ИндофенолыП р и м е р: краситель Тиломанса Красители с радиционно-химическим выходом обесцвечнвання 0,05 - 0,1 мол/100 эВ; максимум поглощения в области 450 - 590 нм1. Ксантеновые красителиПример: родамин Сгде б,б, - радиационно-химический выход обесцвечивания красителя молекул/100 эВ;ЛВ - изменение оптической плотности пленки, измеренное при длине волны, соответствующей максимуму поглощения данного красителя в пленке;в - молярный десятичный коэффициент экстинкции красителя, моль смд - плотность материала пленки,/с з.1 - толщина окрашенной пленки,см;Д - поглощенная доза, рад.Вводя в указанные полимеры, например смесь красителей трифенилметановых и ксантеновых, получим окрашенную полимерную систему, в которой под действием ионизирующего излучения процесс обесцвечивания красителей происходит с различной скоростью. Менее устойчивые трифенилметановые красители с большим выходом обесцвечивания обесцвечиваются с большей скоростью, чем ксантеновые, что позволяет получить изменение цвета облу- чаемой пленки, соответствующее определенной дозе. Так для пары малахитовый зеленый (трифенилметановый краситель зеленого цвета, максимум поглощения 630 нм, выход обесцвечивания, рассчитанный по формуле (1) в поливинилхлориде б = 0,90) и родамин С (ксантеновый краситель красного цвета, максимум поглощения 560 нм, выход обесцвечивания в поливинилхлориде бр = 0,05) после смешения в одном из указанных выше соотношений цвет необлученной пленки синий или фиолетовый.Малахитовый зеленый обесцвечивается с большей скоростью и по достижении определенной дозы выцветает полностью. При достижении этой же дозы родамин С не обссцвечивается полностью и возникает цветовой переход от синего или фиолетового до красного или оранжевого. Промежуточные оттенки цвета позволяют визуально оценить значение дозы от 0,5 мрад до дозы, вызывающей обесцвечивание малахитовой зелени с точностью порядка 25/,. Возможно объективное определение поглощенной дозы от 0,5 мрад по изменению оптической плотности при длине волны Х = 630 нм - максимуме поглощения малахитового зеленого, и по оптической плотности при максимуме поглощения родамина С Х = 560 нм с точностью +-10/о, Общий замеряемый с помощью этой системы интервал доз составляет 0,5 10 - 3,5 10 рад.Предлагаемые цветовые индикаторы-до 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 зиметры могут найти применение для контроля поглощенных доз в ряде процессоврадиационного модифицирования полимеров (сшивка полиэтилена, прививка мономеров) и процессе радиационной стерилизации медицинских изделий.Рассмотренный ниже на примере системы - поливинилхлорид, малахитовый зеленый, р одам ин С - способ производствацветовых индикаторов-дозиметров заключается в горячей переработке на вальцах иликаландрах смеси промышленного порошкаПВХ (суспензионной, С), водных растворов красителей, пластификатора (диоктилфталата), стабилизатора, предохраняющего от термической деструкции (стеараткальция), согласно приведенному выше соотношению компонентов. Температура переработки смеси 145 - 150 С, толщина полученной пленки 300 - 500 мк, исходныйцвет пленки синий или фиолетовый. Дляукрепления пленки на облучаемом объекте на одну из сторон ее можно нанестислой долгосохнущего клея. Цвет пленкистабилен, и светозащитного покрытия нетребуется. Подобным методом могут производиться индикаторы-дозиметры излучения на основе полимерных матриц, указанных выше,Состав смеси в вес. ч, для приготовлениядозиметричсской пленки приведен в примерах 1 и 2.Пример 1,Поливинилхлорид (суспензионный С)Диоктилфталат 40Стеарат кальция 3Водный раствор малахито с;.;огового зеленого (концентрация краспгс,я0 10 ) 0,03Водный раствор родамипа 2 сухогоС (концентрация 0,5 О/о) кр а сит с.1 я0,011-1 еоблученная пленка синего цвета, приоблучении дозой 10 10 рад - фиолетового цвета, при облучении дозой 15 10 рад -красного цвета, при облучении дозой20 10 рад - оранжевого цвета.Пример 2.Поливинилхлорид (суспензпонный С)Диоктилфталат 10Стеарат кальция 0,5Водный раствор малахито с логового зеленого (концентрация красптсля0,1 о/,) 0,015Водный раствор родамина 1,5 сухогоС (концентрация 0,5 о ) красителя0,007 Необлученная пленка синего цвета, при облучении дозой 0,5 10 рад - фиолетового цвета, при облучении дозой 2,0 10 рад - красно-фиолетового цвета, при облучении дозой 2,5 10 рад - красного цвета, при478544 20 0,015 - 0,030 Составитель А. Борцова Техред Н. Рыбкина Корректоры; В, Дод и О. Данишева Редактор П. Горькова Заказ 2224/5 Изд. Мо 654 Тираж 708 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 типография, пр. Сапунова, 2 облучении дозой 10 10 рад - оранжевого цвета.В примерах приведены крайние концентрации компонентов, оптимальная концентрация определяется назначением цветового индикатора-дозиметра. Принцип построения предлагаемого индикатора-дозиметра позволяет решать задачи измерения доз в широких интервалах. Помимо этого при производстве можно использовать компоненты смесей, приготовляемых при производстве обычных полимерных пленок (пластификаторы, стабилизаторы), что позволяет использовать для получения предлагаемого объекта любое заводское оборудование для производства полимерных пленок. Промышленный выпуск предлагаемых цветовых индикаторов-дозиметров может быть осуществлен без создания специального оборудования на любом предприятии, выпускающем полимерные пленки, Окраска необлученных образцов очень устойчива, облученные образцы сохраняют окраску в течение года. Специальных светозащитных добавок и покрытий не требуется,Формула изобретенияЦветовой индикатор-дозиметр ионизирующего излучения, содержащий полимер,пластификатор, стабилизатор и чувствительный к излучению краситель, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности индикатора-дозиметр а, 5 точности измерения дозы излучения и егосветостойкости, в качестве чувствительного к излучению компонента использована смесь двух красителей с радиационно-химическими выходами обесцвечивания 10 0,05 - 0,1 мол/100 эВ и 0,15 - 1,5 мол//100 эВ, характеризующихся максимумами поглощения в спектральных областях 600 - 720 нм и 450 - 590 нм соответственно при следующем содержании компонентов, 15 вес, ч.:Полимер 70 - 100 Пластификатор 10 - 40 Стабилизатор 0,5 - 3 Краситель с радиационно-химическим выходом обесцвечивания 0,05 - 0,1 мол/