Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

логенсодержащего полимера плп сополимера вппилхлорида и винилиденхлорида с добавкой чувствительного к кислотам красисителя (диметпловый желтый, тимоловый синий, коыго красный и т. п.). При облучении из полимера выделяется кислота, которая вызывает изменение цвета красителя. Сходны дозиметры, запа­ тентованные в Японии и Дании [121, 122].

С. Мацумото и Т. Цукада [121] разработали дозиметр на о нове сополимера винилхлорида и винилацетата пли полпвинилидеихлорида с добавкой 3,3,5,5-тетрабромкрезолсульфофталеина

и?г-диметиламиноазобензола. Он изготовляется в виде таблеток.

Взависимости от дозы эти таблетки имеют следующий цвет (дозы в радах указаны в скобках): голубовато-зелепый (0 ); жел­

то-зеленый (10й); темпо-зелепый (5- 10й); желто-красный (105);

оранжево-красный (5-105) и красный (1 0 °).

В дозиметре, предложенном Н. Хольмом и Дж. Маулем [122], красителем является метилоранж. Прп облучении его окраска переходит из желтой в краспую. Несколько отличается принцип действия полимерного дозиметра, запатентованного К. Пфёртиером [120]. Этот дозиметр представляет собой прозрачный полимер (например, виниловый полимер или полиэфирную смолу), содер­ жащий галогенироваппый углеводород (СИВг3, СН.Т3 и т. п.) или неорганическое вещество (JBr, ,ТС1, IIgCl2 и т. п.) и лейкооснова-

ние красителя. При облучении галогеисодержащее вещество раз­ лагается, лейкооспованпе окисляется, и дозиметр приобретает окраску.

Как было обнаружено Г. Тзплппым и К. Молином [117], с помощью твердого поливинилового спирта, окрапюппого тетразолом сипим, можно определять дозы в диапазоне от 1 0 5 до 1 0 °

рад. Дозиметрические характеристики пленок из поливинилового спирта, содержащих метиленовый голубой, были детально изу­ чены А. М. Кабакчп и сотр. [39, 54]. При облучении этих пленок краситель обесцвечивается, и доза измеряется по умепьтеншо оп­ тической плотности при 660 нм. При действии у-лучей 00Со ра­ диационно-химический выход обосцвечпвапия метиленового го­ лубого равеп 1,8 молек./100 эв. Пленки пригодны для определе­

(исследовался диапазон от —196 до 50° С). Цитированные авторы рекомендуют использовать эти пленки и для нахождения прост­

10_ 3 М водного раствора метиленового голубого выливается на

горизонтально установленную стеклянную пластинку размером 60 X 31 см2, защищенную от попадания пыли. Через 5—7 суток при комнатной температуре большая часть воды испаряется, и пленка легко отделяется от стекла. Пленка затем выдерживается

228

до постоянного веса в эксикаторе над прокаленным хлористым кальцием. По этой методике получаются плотные, равпомерно окрашенные пленки толщиной ~ 90 мк. Для изготовления пле­ нок использовался технический поливиниловый спирт ВТУ—М—

И. М. Блауиштейи и др. [47, 48] исследовали возможность использования пленок из полиметилметакрилата, окрашенных бензолазо-а-иафтиламииом, для дозиметрии ионизирующего из­ лучения. Оказалось, что эти пленки можно применять для опре­ деления доз до 3-10° рад при мощностях дозы 102 — 4-103 рад/сек.

При облучении краситель разлагается, что сопровождается уменьшением оптической плотности пленки при 490—500 нм. По величине уменьшения судят о дозе (выход разложения краси­ теля составляет 0,62 молек./ЮО эв; молярный коэффициент экстпнкцпи при 490 нм равен 3,86-104 л/молъ-см). По данным [47], плен­

ки из полистирола, содержащие этот краситель, могут быть ис­ пользованы для измерения доз до 2 -107 рад. Правда, точность

определения поглощенной дозы с помощью полистироловых пле­ нок хуже.

За границей выпускаются дозиметры на основе красного по­ лиметилметакрилата (марки «Perspex Red 400» и «Red Perspex»).

Использование этих дозиметров основано на изменении окраски красителя, введенного в полимер [34, 35, 64, 114]. Дозу опреде­ ляют путем измерения оптической плотности при 635 нм. При

Однако при более коротких длинах волн оптическая плот­ ность за это время несколько возрастает, а при более длинных вол­ нах — уменьшается. По этой причине рекомендовано регистра­ цию оптической плотности проводить при 635 + 1 нм. Краси­ тель обесцвечивается также под действием кислорода. В связи с этим необходимо применять пластинки толщиной не менее 3 мм. При такой толщине диффузия кислорода воздуха в полимер прак­ тически не оказывает влияния на оптическую плотность. Показа­ ния дозиметров колеблются от одной партии к другой. Поэтому

дозы в диапазоне 105 — 5 -10е рад.

Представляют интерес дозиметры, предложенные У. Маклаф­ лином и др. [69—72, 131, 135]. Действие этих дозиметров осно­ вано на использовании предшественников диили триаминотрпфенилметановых красителей (см. также стр. 182 и 205). Общая

229

формула этих соединений такова:

Рассматриваемые вещества в виде 10“ 3 — 10' 1 М растворов

входят в состав различных гелей и смол. Они могут применяться также в форме покрытий, тонких пленок иа полимерной основе

ит. п. В результате облучения дозиметр приобретает интенсив­ ную окраску. Прп этом оптическая плотность пропорциональна дозе в широких пределах. Например, пленки из полиэтилентерефталата, покрытые «раствором» нитрила фуксина в нейлоне,

ипленки из ацетата целлюлозы, покрытые гелем нитрила парарозанилина в желатине, позволяют определять дозы в диапазоне 2—30 Мрад. Первая система приобретает при облучении розо­ вую окраску разных оттенков, а вторая — красную.

На показания таких систем малое влияние оказывают измене­

время дозиметры этого типа выпускаются серийно американской фирмой «EG and G».

Пленки указанного выше состава удобны для нахождения пространственного распределения дозы в случае электронов. G этой целью полоски пленок помещаются внутри исследуемого материала перпендикулярно направлению электронного пучка или под углом к нему. Подробно методика измерений изложена в работах [133, 139].

Очень чувствительный дозиметр, предназначенный для из­ мерения малых доз (порядка 0,5 рад), был разработан Г. Остером и Б. Бройде [115]. Он представляет собой пленку, приготовлен­ ную выпариванием водного раствора, содержащего 3,2% поли­ винилового спирта, 0,04% метиленового голубого, 7% нитрата свинца, 17% этилеидиаминтетрауксусной кислоты и 8,5% гли­ церина. Полученная пленка с целью обесцвечивания облучалась ультрафиолетовым светом. Под действием ионизирующего излу­ чения лейкоформа красителя окисляется, в результате чего про­

зования полистироловых и нолигалостироловых пленок с неко­

230

торыми добавками в дозиметрии ионизирующих излучений. По

в г^ис-нзомер. Это превращение и рекомендуется применять для дозиметрии. В следующей работе [87] этого автора изучались полигалостироловые пленки, содержащие лейкоформу малахито­ вого зеленого. При действии ионизирующего излучения пленка окрашивается. Интенсивность появляющейся окраски может слу­ жить мерой дозы в интервале 5-104 — 1,5 -107 рад. Показания

полистироловых и полпгалостироловых пленок с указанными до­

К дозиметрам на основе полимеров в некоторой степени при­ мыкают системы, состоящие из мономеров, которые под дейст­ вием излучения полимеризуются [26,123,124]. Однако, поскольку эти системы до облучения представляют собой жидкости, они бы­ ли рассмотрены в главе VI. В той же главе были указаны дози­ метрические системы, являющиеся жидкими полимерами [7, 14, 21, 22]. Дозиметры па основе растворов полимеров в воде [31] и органических растворителях [79—81] описаны в главах V и VI,

Другой способ измерения дозы основан на изменепнп интен­ сивности люминесценции некоторых веществ, введенных в по­ лимеры, в результате облучения (см., например, [48, 96—105, 125, 155—158]. В частности, по данным [98, 102], интенсивность фото- и радиолюминесценции полистироловых пленок, содер­ жащих люминесцирующие добавки — 1 ,8 -пафтонлен-1 ',2 '-бенз-

имидазол или его хлор- и метокеппроизводные, падает с ростом дозы у-излучения, что может быть использовано для определе­ ния доз в диапазоне 107 — 1010 рад. При этом показания не за­

висят от мощности дозы, температуры облучения и времени хра­ нения в широких пределах. Фотолюминесценция облученных пленок возбуждается светом с длиной волны 405 нм, а радиолю­ минесценция — а-частицами 2 3 9 Ри.

2. Стекла

Исследования свойств стекол с точки зрения использования их в дозиметрии ионизирующих излучений проводились многими авторами [20, 40, 46, 53, 126, 159—296]. В результате этих иссле­ дований установлено, что с помощью стекол могут быть опреде­ лены как малые дозы (до 1 0 23 рад), так и большие дозы (до 1 0 10 рад).

Стеклянные дозиметры находят широкое применение в радиобио­ логии, радиотерапии, биофизике и т. п. Стекла предлагались и в качестве персональных дозиметров. Взято большое число па­ тентов (см., например, [297—315]) на использование различных

231