Композиция для цветового пленочного дозиметра ионизирующего излучения
КОШОЗИЦИЯ ДЛЯ ЦВЕТОВОГО ПЛЕНОЧНОГО ДОЗШЕТРА ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ, включающая полимерное связующее, азокраситель, пластификатор и сенсибилизатор, отличающаяся тем, что, с целью Повышения радиационной чувствительности и снижения погрешности измерения дозы , в качестве азокрасителя она содержит п-диметиламиноазобензол или Изобретение относится к химической дозиметрии ионизирующего излуче- , ния, в частности к композиции цветового пленочного дозиметра для диапазона доз рад. Известна композиция для цветового пленочного дозиметра, включакндая полимерное связующее - галогенсодержащий полимер, например поливкнилхлоридили сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом , и азокраситель, чувствительный к кислотам, выбранный из группы: диметиловый желтый, диэтило2 бензол-(азо-1)-4-аминонафталин, в качестве полимерного связующего низкомолекулярный полиметилметакрилат с мол.мае. 50000-60000, в качестве пластификатора - триалкилгалоген или трифенилфосфат и в качестве сенсибилизатора - бромистый алкил с содержанием брома 92-96 мол.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%: п-Диметиламиноа30бензол или бензол (азо-1)-4-аминонафталин0 ,,8 Бромистьй алкил с содержанием ( брома 92-96 мол.% 2,7-8,0 Пластификатор9,0--15,0 (Л Низкомолекулярный с полиметилметакрилат с моЛ.мас. ЗООООгбОООО Остальное :г 00 ф 4 СО 00 вый желтый, фенил-2-азо- -нафтиламин , мета-метиловый красный, конго красный, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: Кислотно-индикаторный краситель 0,-6 Талогенсодержащий полимер100 При облучении ионизирующим излучением из Полимера вьщеляется кислота , в пленке при зтом создается нужное рН для перевода красителя iirj од
СОЮЗ СОВЕтСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„,; 864981
1s»s с 01 т 1/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2,7-8,0
9,0-15,0
Остальное вый желтый, фенил-2-азо- l --нафтиламин мета-метиловый красный, конго
Ф красный, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:.
Кислотно-индикаторный краситель 0,4-6
Галоге нсодержащии полимер
100
При облучении ионнэирующим излучением из .полимера выделяется кислота, в пленке при этом создается нужное рН для перевода красителя пз одГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ CCCP (21) 2923093/18-25 (22) 12. 05. 80 . (46) 07,11.90. Бюл. Ð 41 (72) В.К.Амбросимов, Е.А.Удачина, А.А.Иолин и Б.В.Толкачев (53) 621.386.92 (088.8) (56) Патент Великобритании
Р 920689, кл. Н 5 К 6 опублик. 1963.
Авторское свидетельство СССР
У 510084, кл. G 01 Т 1/04, 1.974.
Патент Великобритании 11 1194931, кл. Н 5 К опублик. 1970. (54)(57) КОИПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЦВЕТОВОГО
ПЛЕНОЧНОГО ДОЗИМЕТРА ИОНИЗИРУ1ЩЕГО
ИЗЛУЧЕНИЯ, включающая полимерное связующее, азокраситель, пластификатор и сенсибилизатор, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью йовыше-. ния радиационной чувствительности и снижения погрешности измерения дозы, в качестве азокрасителя она содержит п-диметиламиноазобензол или
Изобретение относится к химической дозиметрии ионизирующего излучения, в частности к композиции цветового пленочного доэиметра для диапазона доз 10 -10 рад.
4 У
Известна композиция для цветового пленочного дозиметра, включающая полимерное связующее " галогенсодержащий полимер, например поливинилхлорид., или сополимер винилхлорида с винилиденхлоридом, и азокраситель, чувствительный к кислотам, выбранный из группы: диметиловый желтый, диэтило2. бенэол-(аэо-l )-4-аминонафталин, в качестве полимерного связующего— низкомолекулярный полиметилметакри- . лат с мол.мас. 50000-60000, в качестве пластификатора — триалкилгалоген или трифенилфосфат и в качестве сенсибилизатора — бромистый алкил с содержанием брома 92-96 мол./., прп следующем соотношении компонентов, мас.Х: п-Диметиламиноаэобензол или бензол(азо-1)-4-аминонафталин 0,04-0,8
Бромистый алкил с содержанием брома 92-96 мол.X
Пластификатор
Ниэкомолекулярный полиметилметакрилат с мол.мас.
50000-, 60000
864981 ной формы в другую, имеющую отличную от первичного окрику. Изготовленный в виде покрытия толщиной 10 мкм цветовой пленочный дозиметр применяют как регистратор облучения доз до
2 5 Мрад.
Известна также композиция для цветового пленочного дознметра иони- зирующего излучения с повышенной ра- 10 диациониой чувствительностью, включающая полимерное связующее - поливинилхлорид и поливиниловый спирт и азокраситель — метиловый оранжевый при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Поливинилхлорид 70-100
Метиловый оранжевый 0,04-0,05
Поливиниловый спирт 1-2 Пленку, толщиной 150-200 мкм полу- 20
-чают прессованием на вальцах и ка ландрах. Исходный цвет пленки — желтый.
Область использования дозиметра— диапазон доз.2 10 — 2 10 рад. 25
Недостатком этой композиции для цветового пленочного доэиметра являются низкая чувствительность к излучению, позволяющая применять его для визуальной оценки дозы, большей 2 х х 10 рад.
Погрешность измерения дозы высо.кая - 30-40 . Используемый Р качестве матрицы хлорсодержащий полимер разрушается под действием тепла и света, что приводит к зависимости показаний от условий облучения и вносит дополнительную погрешность при измерении дозы ионизирующего излученияе 40
Наиболее близким прототипом является композиция для цветового пленочного дозиметра ионизирующего излучения, включающая полимерное связующее — . хлорсодержащий полимер типа поливнилхлорид, поливинилиденхлорид, цолистиролхлорид и сополимеры винилхлорида с винилацетатом или винилацетата с малеиновой кислотой, азокраситель— п-диметиламиноазобензол, сенсибилиэатор, пластификатор при следующем соотношении компонентов, мас.ч:
Сополимер винилхлорида (90 ) с винилацетатом (10 ) 100 . 55 п-Диметиламиноазобензол 0,2
Стабилизатор— дибутил-олово! h днлаурат 1
Стабилизатор " малеат 0,3
Пластификатор— жидкий парафин 1,5
Сенсибилизаторы— моноизоамиламин 0,2
Диаэоамиламин 0,1
Смесь прессуют в пленку толщиной 200 мкм. Индикатор окрашен в яр ко-желтый цвет. При действии ионизирующего излучения дозиметр — индикатор изменяет свой цвет через оранжевый при дозе 4 ° IO рад до красного при дозе 2 ° 10 рад.
Измерение дозы с помощью этого дозиметра — индикатора проводят так же по росту оптической плотности или
1 изменению отражения света на длине волны 550 нм, соответствующей максимуму полосы поглощения (отражения) образующейся красной формы п-диметиламннобензола.
Недостатком известной композиции является низкая чувствительность полученного индикатора к радиации, не позволяющая применять его для измерения дозы меньшей 10 рад. Кроме того, пленка обладает большей чувствительностью к теплу и свету, значительным постэффектом, составляющим
30-40 за сутки. Погрешность измерения высокая +30 . Этот дозиметр не может быть использован для хранения информации о поглощенной дозе, а показания его считают непосредственно после облучения, что в ряде случаев ограничивает его применение.
Цель изобретения — повышение радиационной чувствительности и снижение погрешности измерения дозы.
Цель достигается тем, что в известную композицию, включающую полимер" ное связующее, азокраситель, пластификатор и сенсибилизатор, в качестве азокрасителя вводит и-диметиламиноаэобензол или бензол-(азо-1)-4- аминонафталин, в качестве .полимерного связующего — низкомолекулярный полиметилметакрилат с мол.мас. 50000
60000, в качестве пластификатора.триалкнлгалоген-триарилфосфат и в качестве сенснбилиэатора - бромистый алкил с содержанием брома 92-.96 мол, при следующем соотношении компонентов, мас. : и-Диметиламино- азобензол или
864981
10 !
5 фата.
При действий ионизирующего излучения в диапазоне доз 10 — 10 рад апти
5 ческая плотность пленки на длине волны 542 нм возрастает линейно от Б
50 = О, 17 до Sy = .1,65.
П р и м, е р 3. Аналогична примеру 1 получают пленку полиметилметакрилата, содержащую 0,5Х и-диметилами" ноазобензола, 5Х четырехбрамистого углерода и 9Х трихлорэтилфосфата.Толщина пленки 150 мкм. Исходная оптическая плотность пленки S При действии ионизирующего излу4 5 чения в диапазоне доз 10 -10 рад бензол- (aso-1)— 4-аминонафталин, 0,04-0,80 Бромистый алкил с содержанием брома 92-96 мол.Х 2,7-8,0 Пластификатор 9,0-15,0 Низкомолекулярный полиметилметакрилат с мол.мас. 50000-60000 Остальное Повышение радиационной чувствительности композиции достигается использованием в качестве сенсибилизатора бромистого алкила, например четырехбромистого углерода или тетра-. бромэтана, и низкомолекулярного полиметилметакрилата с мол.мас. 50000— 60000 в качестве полимерного связующего. Введение в композицию пластификатора — триалкилгалагенфосфата, например трихларэтилфосфата, или триарилфосфата, например трифенилфосфата, способствует улуч.шению физико-механических и дозиметрических характеристик полимерных пленок. Ингредиенты композиции растворяют в органическом растворителе, например дихлорэтане, или смеси растворйтелей, например смеси бутилацетата, ацетона и ксилола, при температуре 20 С. Цветовой пленочный дозиметр готовят методом полива из раствора. Полученная пленка прозрачна и име-. ет ярко-желтую окраску с максимум полосы цоглащения 410 нм. Толщина пленки 150-200 мкм. Под действием излучения пленка меняет окраску с исходной желтой на красную. При этом оптическая плотность пленки на длине волны 542 нм растет с 0,1 до 2,0 пропорционально дозе в интервале 104-2 ° 10 рад. Показания цветового пленочного дозиметра, полученного из предложенной композиции, мало зависят от вида излучения и не зависят от мощности гамма-излучения в диапазоне 50 — 500 рад/с. Изменение оптической плотности облученного гамма-излуче" нием цветового пленочного дозиметра от времени хранения .в течение 1 мес в темноте при комнатной температуре составляет 7 . Примеры иллюстрируют получение и применение предложенных композиций цветового пленочно20 6 го доэиметра, Количество компонентов дано в мас.Х; Пример 1. В 13 гр 30 -ного раствора полиметилметакрилата в растворителе "P-5", представляющем смесь ацетона,„ бутилацетата иксилола в соотношении 30:30:40, соответственно, растворяют 0,01 r и-диметиламиноазобенэала и 0,12 г четырехбромистого углерода. Полученный раствор смешивают с 0,4 г трихлоротилшосфата. Из полученного раствора готовят методом полива на полированную подложку (стекло, лавсановая пленка,металлическая лента) с последующим испарением растворителя свободную пленку полиметилметакрилата толщиной 150 мкм, содержащую 0,22 мас. вес п-диметиламиноазобензола, 2,7 мас.Х четырехбромистого углерода и " 9,0 мас. трихларэтилфосфата. Плен- " ку досушивают при 50 С в течение о 72 ч, 1 При облучении гамма-излучением Со цветовой пленочный дозиметр окрашивается из желтого в красный цвет и оптическая плотность Sего на длине волны 542 нм линейно возрастает с ростом дозы в диапазоне 10 ф 2 -10 рад. ат S б 5 = 0,01 да S 4 5 = 0,1.7 при облучении дозой. 10 рад и до S 54 = 1,43 при облучении дозой 2 -10 рад. Hp и м е р. 2. Аналогично примеру 1 в 13 г 30 Х-ного раствора поли-, метилметакрилата растворяют 0,04 r п-диметиламино-азобензола, 0,4 г четырехбромистаго углерода и добавляют о 0,6 г трихларэтилфасфата. Получают пленку полиметилметакрилата.толщиной ! 50 мкй, содержащую 0,8 Х п-диметиламиноазобензола, 8,0Х четырехбромистого углерода и 12Х трехлорэтилфос864981 7 оптическая плотность пленки возрастает на длине волны. 542 нм до S Р 0,975. На чертеже приведены зависимость роста оптической .плотности на длине волны 542 HM от вепичины дозы гамма-электронного и тормозного рентгеновского излучений. Пример 4. Аналогично примеру 3 получают пленку толщиной 180 мкм Ip полиметилметакрилата, содержащую 0,5Х п-диметиламиноаэобензола, 5% четырехбромистого углерода и 15Х трифенилфосфата. При действии ионизирующего излу.чения в диапазоне доэ 104-10 рад оптическая плотность пленки на длине волны 542 нм возрастает линейно от .S = О ° 07 до S = 0,81. Пример 5. Получают пленку 20 полиметилметакрилата, как в примере 3, но вместо четырехбромистого углерода .вводят тетрабромэтан. Толщина пленки 140 мкм. При действии ионизирующего. излучения, в диапазоне доз 10 — 2 х 25 ф х 10 рад оптическая плотность на длине волны 542 нм возрастает от $о 0,07 до S = 0,88. Пример 6. В 10 г 36% раствора полиметилметакрилата в раствори- 3р теле "Р-5" растворяют 0,0018 г бензол-(азо-1)-4-аминонафталина и.0,36 четырехбромистого углерода. Полученный раствор смешивают с .0,54 г трифенилфосфата. Из полученного раствора готовят аналогично примеру 1 свободную пленку полиметилметакрилата толщиной 150 мкм, содержащую 0,04 мас.% бензол-(азо-1)-4-аминонафталина, 8,0 мас.Х четырехбромис- 40 того углерода и 12 мас.Х трифенилфосфата. Пленку досушивают .при 50 С о в течение 72 ч. При облучении гамма-излучением Со цветовой пленочный дозиметр ок- 45 рашивается иэ желтого в.красный цвет, и оптическая плотность его на длине волны 530 нм линейно возрастает,с ростом дозы в диапазоне 10 1,5 10 рад от Sолзо 0,13 до S 0,22 при облучении дозой 104: рад и до S q 1 20 при дозе 1,5 1 О рад. Пример 7 ° Аналогично примеру 6 получают пленку полиметилметакрилата, содержащую 0,08 мас.Х бензол(азо-1)-4-аминонафталина, 8,0 мас.% четырехбромистого углерода и 12,0 мас.Х трифенилфосфата. Толщина пленки 150 мкм. Исходная .оптическая плотность пленки Я о = 0,19. При действии ионизирующего излучения в диапазоне доз 10"-1О рад 5 оптическая плотность пленки возрастает на длине волны 530 нм от Б авэо = 0,2.6 при дозе 10 рад до S> эзу 1,0 ф при дозе 10 рад. Пример 8. Получают пленку полиметилметакрилата как в примере 7, но вместо.четырехбромистого углерода вводят пентабромэтан. Толщина пленки 150 мкм. При действии ионизирующего излучения в диапазоне доз 10 — 2 х 4 х 10 рад оптическая плотность пленки на длине волны 530 нм возрастает от S 0,14 до S = 0,17 при дозе 10 рад и S = 0,88 при дозе 2 х х 10 рад. Сравнительные дозиметрические ха- рактеристики, приведенные в таблице, свидетельствуют об улучшенных параметрах цветового пленочного дозиметра, полученного из предложенной композиции — повышении чувствительности до ( величины 66 Ирад мм, снижении постэффекта до 5% за сутки и достижения суммарной погрешности определения дозы 12%. Предложенная композиция .для цветового пленочного дозиметра может быть применена в качестве рабочего средства контроля дозы в радиобиологических и радиационно-технологических процессах, а также для исследовательских.целей в ядерной технике. 864981 10 Наименование композиции Чувствительность Мрад мм По грешность ПостэЖфект за сутки,% Источник информации Рабочий диапазон доз,Мрад определения дозы,7. Патент Англии Н 920689 Патент Англии Р1194931 30 «+30 )100 +30 О, 2" 2,5 Цветовое изменение 0,05-0,6 Цветовое изменение 0,02-0,2 Цветовое изменение +30 +12 0,01-0,1 66,0 Предложен- ная композиция Корректор Л.Бескид Техред Л.Сердюкова Редактор Л.Письман Заказ 4349 Тираж 358 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат ."Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01 Композиция для ЦВИД . Композиция для ЦВИД (прототип) Композиция для ЦВИД f,6 Q ог 6 ь Об Авторское свидетель- ство СССР Р510084 Данная заявка
