Пленочная радиофотолюминесцентная и радиохромная индикаторно-дозиметрическая композиция

 

Использование: изобретение относится к химической дозиметрии ионизирующих излучений и может быть использовано для индикации облучения в процессах радиационной пастеризации пищевых продуктов, а также для индикации мест локализации радиоактивных загрязнений. Сущность: в заявляемом изобретении в качестве радиохромной и радиолюминесцентной компоненты в матрице из ПВБ с добавкой хлоральгидрата используют флуоресцеин, что позволяет создать радиохромную и радиофотолюминесцентную индикаторно-дозиметрическую композицию, обладающую высокой чувствительностью и позволяющую измерять дозы, начиная с 20 Гр. 2 табл.

Изобретение относится к дозиметрии ионизирующих излучений, в частности к пленочной радиофотолюминесцентной и радиохромной дозиметрии ионизирующих излучений, используемой в радиобиологии для индикации облучения в процессах радиационной пастеризации пищевых продуктов, а также в качестве полимерных индикаторных покрытий для индикации мест локализации радиоактивных загрязнений.

Известна композиция, содержащая в качестве радиационно-чувствительной компоненты люминофор 1,3,5-трифенилпиразолин - Δ² 1% , а в качестве матрицы - полиэтилен. При облучении происходит деградация люминесценции. Определение поглощенной дозы производят визуально с использованием хроматоскопа, сравнивая визуально уровень люминесценции облученной пленки с уровнем люминесценции вторичных стандартов, полученных при калибровке. Композиция позволяет измерять дозы 1-5,0 Мрад.

Недостатком композиции является низкая чувствительность к изучению, позволяющая измерять большие дозы излучения [1] .

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является радиохромная радиофотолюминесцентная композиция, содержащая в качестве радиационно-чувствительной компоненты 4(5) - пиразонилнафтоиленбензимидазол, а в качестве полимерной матрицы полистирол + тетрабромэтан. При облучении происходит возрастание люминесценции и изменение цвета от красного через зеленый к желтому.

Недостатком композиции является низкая чувствительность к излучению, позволяющая измерять дозы 0,1-5,0 Мрад 10³-5^.10⁴ Гр [2] .

Задачей изобретения является создание радиохромной композиции, обладающей высокой чувствительностью к ионизирующему излучению.

Предлагаемая пленочная радиофотолюминесцентная и радиохромная композиция, содержащая радиационно-чувствительную компоненту и полимерную матрицу, согласно изобретению, в качестве радиоцион- но-чувствительной компоненты содержит флуоресцеин, а в качестве матрицы - поливинбутираль и хлоральгидрат при следующем соотношении компонентов, мас. % : Флуоресцеин 0,05-0,1 Хлоральгидрат 14-44 ПВБ Остальное Существенным отличием предложенной композиции является использование в качестве радиационно-чувствительной радиофолюминесцентной добавки флуоресцеина в сочетании с поливинилбутиралем и хлорсодержащей добавкой. При радиолизе в ПВБ с хлоральгидратом образуется кислота, в присутствии которой растет люминесценция флуоресцеина. Флуоресцеин используется в качестве индикатора в аналитической химии [3] .

П р и м е р 1. 5 г порошка ПВБ насыпают в мерный стакан, доливают до метки 50 мл абсолютированным спиртом и тщательно перемешивают. Полученную смесь греют на водяной бане при 60-70^оС. После полного растворения полимера раствор охлаждают. В охлажденный раствор пипеткой добавляют 10 мл 40% спиртового раствора хлоральгидрата и 10 мл 0,2% спиртового раствора флуоресцеина. Смесь тщательно перемешивают с помощью щелевой кюветы поливают на лавсановую подложку, накрывают пластмассовым колпаком для медленного испарения растворителя и сушат в течение 24 ч при комнатной температуре. После высыхания пленку отделяют от лавсановой подложки. Получают прозрачную пленку толщиной 0,05-0,1 мм следующего состава, мас. % : Флуоресцеин 0,11 Хлоральгидрат 44 ПВБ Остальное Пленку нарезают на прямоугольные пластинки размером 40х15 мм и облучают на источнике Со⁶⁰, мощность дозы 1,5 Гр/с. При облучении пленка окрашивается в красный цвет и начинает люминесцировать. Измерение оптической плотности пленок проводят на спектрофотометре СФ-18.

Измерение интегральной люминесценции пленок проводят на модифицированной установке СДЛ-2. В качестве источника возбуждения используется лампа ДКСШ-150. Линию возбуждения λ = 430 или 450 нм выделяют монохроматором МДР-12. Измерение интегральной люминесценции пленок проводят на дополнительном канале, созданном при помощи соответствующих оптических элементов. Приемником служит ФЭУ-84-6.

Мерой отклика пленок служит отношение приращения тока при определенной дозе к начальному току Δ I/I₀. Величины тока рассчитывали на толщину пленки 1 мм. Данные по облучению и измерению люминесценции пленок приведены в табл. 1 (1).

П р и м е р 2. Готовят композицию по методике примера 1 следующего состава, мас. % : Флуоресцеин 0,095 Хлоральгидрат 29 ПВБ Остальное Данные по облучению и измерению интегральной люминесценции приведены в табл. 1 (2), а по измерению оптической плотности в табл. 2. (2).

П р и м е р 3. Готовят композицию следующего состава, мас. % : Флуоресцеин 0,055 Хлоральгидрат 29 ПВБ Остальное Данные по облучению и измерению интегральной люминесценции приведены в табл. 1 (3), а по измерению оптической плотности в табл. 2 (3).

П р и м е р 4. Готовят композицию следующего состава, мас. % : Флуоресцеин 0,55 Хлоральгидрат 29 ПВБ Остальное Данные по облучению и измерению интегральной люминесценции приведены в табл. 1 (4).

П р и м е р 5. Готовят композицию следующего состава, мас. % : Флуоресцеин 0,057 Хлоральгидрат 14 ПВБ Остальное Данные по облучению и измерению спектров приведены в табл. 1 и 2 (5).

П р и м е р 6 (сравнение с прототипом). Готовят композицию полистирол + тетрабромэтан + 4(5)-пирозолинилнафтоиленбензимидазол. Пленки облучают дозой 500 Гр. Изменение цвета и люминесценции пленки не происходит.

Из табл. 1 и 2 видно: - уменьшение концентрации хлоральгидрата ниже заявляемой приводит к уменьшению чувствительности композиции. - при концентрации флуоресцеина выше и ниже заявляемой происходит уменьшение чувствительности композиции.

Кроме того, увеличение концентрации хлоральгидрата приводит к ухудшению физико-механических свойств пленки: она становится липкой, плохо отделяется от подложки и не сохраняет форму при хранении.

Таким образом, заявляемая композиция позволяет: - проводить измерения доз 20-10³ Гр как спектрофотометрическим (по оптической плотности), так и фотометрическим (по изменению интенсивности люминесценции) методами. - проводить визуальную оценку доз в том же диапазоне (визуальная оценка доз возможна благодаря тому, что спектры поглощения и люминесценции пленок лежат в видимой области спектра).

Чувствительность заявляемой композиции на 2 порядка выше, чем у прототипа. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 116850, 1984, кл. G 01 T 1/04, 1984.

2. Патент ГДР N 103798, 1974, кл. G 01 T 1/04, 1974.

3. В кн. Индикаторы. Под редакцией Э. Бишопа, М. : Мир, 1976, с. 382.

Формула изобретения

ПЛЕНОЧНАЯ РАДИОФОТОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ И РАДИОХРОМНАЯ ИНДИКАТОРНО-ДОЗИМЕТРИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ, содержащая радиационно-чувствительный компонент и полимерную матрицу, отличающаяся тем, что в качестве радиационно-чувствительного компонента она содержит флуоресцеин, а в качестве полимерной матрицы - поливинилбутираль и хлоральгидрат при следующем соотношении компонентов, мас. % : Флуоресцеин 0,05 - 0,1 Хлоральгидрат 14 - 44
Поливинилбутираль Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2