Способ дозиметрии ионизирующего излучения

09 ИО СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 2 Я)5 С 01 Т 1/О ГОСУД АРСПО ИЗОПРИ ГКНТ ЕТЕНИЯ тносится к техникечющих излучений, бо особам лозиметрии. ополимеручноч еского ойштецн омего й Р.П.ели сизоля 179-.180СР974.СР984. е те зм щен поэ ний ИОНИЗИР ить о 0 и тноси ониемти-ть чес мер г ма териал ов изобретения сти измерени ер ных ол вьш маявля етс бла точ ости ение чувстви оз и повба. спос ЕННЫЙ КОМИТЕТБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ СССР ОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ СВИДВТИ/ЬСТВ(71) Институт механики металлных систем АИ БССР и Филиал Нисследовательского физико-химиинститута им. Л.Я.1(арпова(54) СПОСОБ ЛОЗИИЕТРИИИЗУЧЕНИЯ Изобретение относится к обла измерения параметров ядерных изл ний и рентгеновских лучей, в ча ти к измерению поглощенной дозы зирующего излучения, и может бы использовано в радиационно-хими кой и ядерной технологии, напри при радиационном модивицировании(57) Изобретениеизмерений иониэирлее конкретно к.с1 елью изобретенияплоскости измерен1 ель лостигдетгявапительного облучобразца эталоннымнием и его деборвводят сенсибилизсшивания в количе является повышениея поглощенной дозы, ем, что после поедения полиэтиленовог иониэирующим излуче мирования в образецтор радиационного тве 0,2-15 мас.Х. Чая образец в сенсибилиэатор или аствов, после чего облучают обизмеряемым иониэирующим излум нагревают до температуры вымпературы плавления полиэтилена еряют его размеры, по относител изменению которых судят о погло й дозе излучения. Изобретение оляет повысить точность измередиапазонедоэы до 1 Ирад и расшидиапазон в. области малых доэ - 025 Ирад, 4 табл. Сущность способа закпючается вследующем,Сшитый предварительным облучении деформированный образец из полилена обладает ориентированной проранственной молекулярной сеткой,торая обусловливает появление у не"памяти" йормы.При облученионизирующим ипродолжения прразце образуетентированная ( ии образца измеряемымзлучением вследствиеоцессов сшивания в об-,ся "вторичная" неоринедеформированная) мо 1661702лекулярная сетка. Соотношение упругих свойств, зависящих от плотности поперечных связей сеток, ориентированной (первичной) и неориентированной(вторичной) сеток и определяет величину дозиметрического параметра данного способа, т.еконечный размеробразца.Введение в образец после его предварительного облучения сенсибилиза:тора радиационного сшивания приводят ,к тому, что в присутствии сенсибилизатора при облучении образца измеряемым ионизирующим излучением его 15"вторичная" неориентированная сетка сшивается более интенсивно (т.е. при ;одних и тех же дозах измеряемого излучения плотность поперечных связей"вторичной" сетки в образце с сенсибилизатором будет выше, чем в образ; це без сенсибилизатора), В то же время сенсибилизатор не оказывает влия-, , ния на плотность поперечных связей"первичной" сетки и на ее упругие 25свойства.Таким образом, введение сенсибили затора радиационного сшивания В образец после его предварительного облучения ионизирующим излучением позволя ет изменять чувствительность способа,усиливая дозиметрический отклик, за счет более интенсивного образования"вторичной" (неориентированной) сетки , при неизменной "первичной" (ориентированной) в процессе облучения образ ца измеряемым ионизирующим излучени"ем. Вследствие этого изменение дозимет рического параметра фиксируется при меньших дозах, причем в области малых доз (до 1 Мрад) за счет усиления дозиметрического отклика при сохраненииабсолютной величины разброса показаний повышается точность измерения поглощенной дозы.45Способ осуществляют следующимобразом.Полиэтиленовый образец предвари тельно облучают эталонным ионизирующим излучением до заданной величины поглощенной дозы (5-100 Ирад), . затем его нагревают до 110-300 С ив высокоэластическом состоянии деформируют на растяжение, сжатие или из.гиб после чего образец в,цеформироУ55ванном состоянии охлаждают до температуры ниже температуры плавления кристаллической фазы полиэтилена, фиксируя степень деформации, Сенсибилизатор радиационного сшивания вводят вполимер по известным методикам. Обра 1зец помещают в раствор, содержащийсенсибилизатор радиационного сшивания или непосредственно в сенсибилизатор (если он жидкий), Образецвыдерживают в растворе до его равновесного набухания или до увеличенияего веса на заданную величину, т.е.вводят определенное количество сенсибилизатора.Ксли,сенсибилизатор не являетсявысоколетучим соединением и выдерживает воздействие высоких температурпри деформировании (110 С и более),его введение можно осуществлять после предварительного облучения ионизирующим излучением до операции деформирования или непосредственно впроцессе деформирования.После введения сенсибилизатораобразец удаляют из раствора и высушивают до полного удаления растворителя, т.е. до стабилизации веса образца (высушивание можно осуществлятькак при комнатной, так и при повышен ной температуре).Затем облучают образец измеряемымионизирующим излучением. При облучении гамма-излучением для поддержанияпостоянной концентрации сенсибилизатора в процессе облучения возможнопроводить облучение образца непосредственно в растворе сенсибилизатораили в самом сенсибилизаторе, т.е,удалять образец из сенсибилизатораили его раствора только после облучения. После облучения образец извлекают из поля измеряемого ионизирующегоизлучения и нагревают до температурывыше температуры плавления кристаллической фазы полиэтилена. Происходиттермическая усадка образца, степенькоторой зависит от величины поглощенной дозы измеряемого излучения. Затемизмеряют конечный размер образца ипо тарировочной таблице или графикуопределяют поглощенную дозу измеряемого ионизирующего излучения,П р и м е р 1. Образцы получаютметодом экструзии в виде пленки толщиной 300 мкм, Иатериал - полиэтиленнизкой плотности марки 10003-02, температура плавления кристаллическойфазы 105 С. Пленку предварительнооблучают на ускорителе электронов"Электрон" до поглощенной дозы20,0 Мрад, Затем пленку разрезают наполоски шириной 7 мм и деАормируют при 170 Ф 20 фС на специальном устройстве (продольная вытяжка до степени деАормнрования 170т.е. кратность вытяжки 2,7) . После этого полоску охлаждают и разрезают на отрезки длиной 250 мм, которые используют в качестве образцов, после чего помещают образцы в сенсибилизатор (о-дихлорбензол) и .выдерживают в нем при комнатной температуре (20 ф 5 фС) в течение 2 ч, т.е. до достижения равновесной степени набухания (около 15 мас. ). Содержание сенсибилизатора в образце определяют гравиметрически, Затем образцы облучают непосредственно в о-дихлорбензоле измеряемым ионизирующнм излучением (гамма-излучение на установке РХИ-гамма), после чего извлекают их из о-дихлорбензола, нагревают до 170+10 С в течение 1 мин .и измеряют штангенциркулем конечную длину. По конечным линейным размерам образцов для каждого примера осуществления способа строят тарировочную зависимость их относительной длины 1/1 (где 1 - длина образца, облучен- ного измеряемым ионизируюшим излучением после термоусадки; 1 - длина необлученного измеряемым ионизиру- ющнм излучением образца после термоусадки) от поглощенной дозы измеряемого ионизирующего излучения Поглощенную дозу параллельно контролируют с помощью АерросульАатной дозиметри-. ческой системыДля сравнения параллельно облучают образцы без введения сенсибилизатора.Тарировочная зависимость отношения1/1 о от поглощенной дозы излучения при введении о-дихлорбензола дана в табл. 1П р и м е р 2. Образцы получают,. облучают эталонным излучением и деАормируют, как в примере 1, Затем образцы помещают в сенсибилизатор (этиленгликольдиметакрилат) и выдерживают в нем при комнатной температуре до достижения равновесной степени набухания (2 ч). После этого образцы извлекают из сенсибилизатора, причем количество введенного сенсибилизатора (2 мас, ) определяют гравиметрически, затем совместно с контрольными образцамн (без сенсибилизатора) облучают измеряемым ионизирующим излучением (иэлучение ускоренных электронов на ускорителе ЭЛВ). После облучения образец нагревают до 170+10 С в течение 1 мин, измеряют штангенциркулемих конечную длину и строят тарировочную зависимость,Тарировочная зависимость отношения51/1 от поглощенной дозы излученияпри введении этиленгликольдиметакрилата дана в табл. 2,П р и м е р 3. Образцы получаюти деАормируют как в примере 1. Дозаоблучения предварительным (эталонным)ионизирующнм излучением составляет5,3 Ирад. Сенсибилизатор - триаллицианурат. Образцы помещают в раствортриаллилцианурата в толуоле и выдерживают до равновесной степени набухания (2 ч), после чего образцы извлекают и высушивают до постоянноймасси, при этом введенное количество20 сенсибилизатора составляет в зависимости от температуры (20-60 С) и коноцентрации раствора (2-40 мас,И триаллилцианурата) 0,1-.3 мас.(0,1 мас при 20 С и 2 ,-ной кон 25 центрации раствора, 0,2 мас,при20 С и 5 -ной:концентрации раствораи 3 мас.при 60 ОС и 40 -ной концентрации раствора), затем совместно сконтрольными образцами (без сенсиби 30 лизатора) облучают в вакууме (10 Ла)измеряемым ионизирующим излучением(гамма-излучение на установке РХИгамма).После облучения образцы нагреваютдо 170+10 С в течение 1 мин, измеряют штангенциркулем их рабочую длину-и строят тарировочную зависимость.Тарировочная зависимость отношения1/1 поглощенной дозы излучения привведении триаллилцианурата дана втабл.3.Оптимальное количество вводимогов образцы сенсибилизатора (0,215 мас.Х) обусловлено невозможностьювведения в готовий образец (полиэти 45леновая пленка) большего количествасенсибилизатора. Так, при равновесном набухании полиэтилена в о-дихлорбензоле максимально вводимое количес -50 во последнего составляет до 15 мас.а максимальное количество введенияполиАункциональных мономеров в готовыйобразец иэ раствора не превышает нескольких мас. . Для определения минимального количества сенсибилизатора,обеспечивающего положительный эФАект,проводят сравнение известного способа с предлагаемым при введении в образцы, изготовленные согласно приме1661702 Поглощенная дозаизмеряемого излучения, Ирад Образцыс введенным о-дихлорбенэолом . Образцы безсенсибилизатора 1,0 1,01 1,03 1,06 1,09 1,15 1,28 1,0 1,0 1,01 1,03 1,06 1,11 1,22 О0,10,250,5125 Таблица 2 Образцы безсенсибилизатора Поглощенная доза измеряемого излучения,Ирад Образцыс введенным зтиленгликольдиметакрилатом 00,10,525 1,01,011,06Р1,34 1,0 1,0 1,03 1,07 1,12 1,24 ру 3, различного количества триаллилцианурата (наиболее эффективный сенсибилизатор радиационного сшивания), Точность способа характеризуют по по 5 Грешности воспроизведейия в серии из 10 измерений, определяемой по распределению Стьюдента при доверительной вероятности 0,99.За минимальную дозу измеряемого ионизирующего излучения принимают поглощенную дозу излучения, прн которой показания всех образцов в серии отличаются от показаний образцов, не облученных измеряемым излучением.1Таким образом, предлагаемый способ обладает высокой точностью измерения поглощенной дозы .в диапазоне до 1 Ирах, имеет расинренныр н область алых доа (до 0,025 иРад) диапазон измерений поглощенной дозы ионизиру,ющего излучения, а также имеет возмож,ность введения сенсибилизаторов в го,товые детекторы ионизирующего излуче иия, изготовленного согласно известному способу, и использование их в более широком диапазоне доз.Сравнительные результаты определения поглощенной дозы ионизирующего излучения по известному и предлагаемому способам даны в табл. 4.Формула изобретения Способ дозиметрии ионизирующего излучения, включающий предварительное облучение полиэтиленового .образца ионизирующим излучением, дейормирование, облучение измеряемым ионизирующим излучением, нагрев до температуры выше температуры плавления полиэтилена и измерение его размеров, по изменению которых судят о поглощенной дозе излучения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности способа и повышения точности измеренийв области малых доз, в образец после его предварительного облучения вводят сенсибилизатор ра" диационного сшивания в количестве 0,2-15 мас, .1а блица 19 10 1661702 Таблица 3 Поглощенная доза ионизирующего излучения,Мрад Образцы с введенным триаллилциануратом(3 мас.й) Образцыбез сенсибилизатора 1,0 1,01 1,03.1,07 1,13 1,27 1,41 1,0 1,0 1,0 1,02 1,05 1,11 1,17 00,0250,050,10,20,51 Та блица 4 Характеристика Показатели для способа известногоконт- роль предлагаемого 3 4 контроль 20 20 5 3 20170 170 170 170 5,3170 5,3 170 0,2 15Ш 2 0,025 0,1 0,1 О,1 0,25 0,1 0,1 П р и м е ч а н и е. "+" - присутствие сенсибилизатора.Заказ 2122 Тираж 314 Нодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.узгород, ул, Гагарина, 101 Поглощенная доза предва" рительного.облучения,Мрад 5,3 Степень дейормирования,Х 170 Сенсибилизатор:о-дихлорбензолэтиленгликольдиметакрилаттриаллилциа кур ат + Содержание сенсибилизатора, мас.7. 0,1 Минимально измеряемаяпоглощенная доза излучения, МрадПогрешность воспроизведения при величине поглощенной дозы около 0,5 Мрад,Х +10,1 7 э 8 +2 э 9 +517 35 е 2 3.9 в 6 й 10 в 4