В технологической дозиметрии

 

В настоящее время исследователи и производственники проявляют особый интерес к методам, основанным на изме­нении ряда свойств (оптической плотности, окрашиваемости и т.д.) твердотельных детекторов под действием ионизирую­щего излучения. Практически представляют интерес два ви­да детекторов: на основе стекол и полимерных материалов.

Небольшие размеры, прочность, химическая стойкость, возможность сравнительно быстро получить информацию о распределении дозы по объему, точность измерения (не менее 90%) позволяют рассматривать стеклянные дозиметры как перспективные в практическом отношении. Недостатком сте­кол является изменение их окрашиваемости во времени и осо­бенно в первые сутки (до 10–20%), так называемый фединг.

Дозиметрические стекла представляют собой пластины тол­щиной 1–5 мм, противоположные поверхности обычно поли­рованы для пропускания света при измерении оптической плотности с помощью спектрофотометров. Для света опреде­ленной длины волны дозиметрические стекла имеют линей­ную зависимость изменения оптической плотности от погло­щенной дозы излучения в определенном диапазоне доз и энергии.

Для определения поглощенной дозы, полученной сыпучим продуктом в процессе радиационной обработки в непрерыв­ном потоке, используется термолюминесцентный метод дози­метрии с использованием в качестве детекторов алюмофосфатных стекол, активированных марганцем, или фтористым литием.

Алюмофосфатные стекла с добавками марганца изготав­ливают в виде полированных прямоугольных стержней размером 10× 3× 3 мм. Свечение термолюминесценции измеряют в специальном нагревательном устройстве термолюминесцентного дозиметра ДТМ-2 или подобных ему. Термолюми­несцентные детекторы позволяют фиксировать дозы от 0, 1 до –100 Гр, а значение запасенной в стеклах или фтористом литии энергии не зависит от мощности дозы гамма-излучения Cs-137 и Со-60 вплоть до 0, 25 Гр/с. В диапазоне энергии от 70 кэВ до 1, 25 МэВ «ход с жесткостью» практически отсутствует. Детекторы могут применяться многократно и способны сохранять информацию в течение 5–6 месяцев, что особенно важно в производственных условиях.

Наиболеешироко в настоящее время применяются дозиметрические системы на основе полимерных пленок или пластинок из полимерных материалов. Как правило, текущий дозиметрический контроль многих процессов РБТ предусматривает использование тонкопленочных дозиметров. К ним относятся дозиметры на основе пленки поливинилового спирта (ПВС), полиметилметакрилата (ПММК), целлофана (Ц), триацетата целлюлозы. (ТЦ), поливинилхлорида (ПВХ) с добавками различных красителей, полистирола (ПС) с добавками люминесцирующих красителей, ряда сополимеров (С) с добавками красителей и т. п. Доза определяется по изменению оптического поглощения (ПВС, ПММК, ТЦ, Ц и др.) или по изменению цвета (ПВХ, ПС и др.).

В США, Англии, Венгрии и других странах для целей дозиметрии выпускаются окрашенный полиметилметакрилат; бумага, покрытая поливинилхлоридом с красителем; целло­фан, содержащий красители.

Величина поглощенной дозы определяется по изменению окраски пленочного дозиметра. Например, дозиметр, состоящий из 90% поливинилхлорида и 10% поливинилового спирта с красителем метилоранж при облучении меняет свой цвет от желтого до красного в зависимости от поглощенной дозы. Смесь из 50% поливинилхлорида и 50% парафина, в которую введен краситель конго красный, изменяет окраску от красного до сине-фиолетового также в зависимости от поглощенной дозы.

Для практики радиационно-биологической технологии осо­бый интерес представляют пленочные дозиметры, сочетающие в себе возможность визуального определения дозы по цвету и ее объективного измерения, например, по оптическим параметрам.

Для повседневного контроля продукции, обработанной радиационным методом, в настоящее время широко используют цветовые индикаторы дозы, которые условно делят на два типа: двухцветовой (например, желто-красный) и многоцветовой, имеющий несколько цветовых переходов. Первый тип позволяет при контроле процесса облучения визуально обнаружить факт облучения: «облучено» или «не облучено», а второй тип – степень облучения продукции. При этом поглощенную дозу определяют визуальным сравнением окраски облученного индикатора с цветодозной шкалой (табл. 19).

Широко применяются цветовые визуальные индикаторы дозы ЦВИД-3 для рабочего диапазона доз 2–30 кГр в интервале мощности дозы 40–4000 Р/с. Они обладают хорошей гаммой окрасок, что позволяет свести погрешность визуальной оценки дозы при использовании цветодозной шкалы до 25%.

ЦВИД-3 изготавливают на основе полистирола с добав­кой люминесцирующего красителя–1, 8, нафтолена–1, 2, бензимедазола, либо его производных, и галогеносодержащей до­бавки в виде ярко-красной пленки на бумажной подложке с нанесенным клеящим слоем. ЦВИД-3 дает возможность проводить также измерение с использованием зависимости интенсивности люминесценции (λ = 525 нм) от поглощенной дозы. Дозиметр требует защиты от интенсивного ультрафиолетового излучения.

Для дозиметрии на установках, в которых в качестве излучателя используют ускорители электронов, более пригодны тонкие полимерные пленки. Они обычно выполняются на основе триацетата целлюлозы с различными добавками.

Для дозиметрии электронного излучения более пригодны тонкие поливинилхлоридные пленки, в состав которых вхо­дит краситель.

 

Таблица 19. Цветодозная шкала ЦВИД-3

 

Доза, кГр	ЦВИД-3 (цвет)	Цветовой индикатор-дозиметр (цвет)
	Красный	Синий
	Серо-малиновый	–
	Темно-зеленый	–
	Зеленый	Сине-фиолетовый
	Желто-зеленый	Фиолетовый
	Желтый	Красный
	–	Оранжевый
	–	Желтый

 

Под действием ионизирующего излучения выделяется соляная кислота, которая действует на краситель и изменяет цвет пленки. Толщина пленок может составлять со­тые доли миллиметра. При такой толщине пленочный дози­метр не искажает поля излучения. Пленочные дозиметры эф­фективны при измерении больших доз – 5· 10³ – 5· 10⁵ Гр.