цветовой визуальный индикатор поглощенной дозы ионизирующего излучения

Формула изобретения

Цветовой визуальный индикатор поглощенной дозы ионизирующего излучения, содержащий гибкую подложку, адгезионный подслой из сополимеров винилового ряда или их смеси, отражающий слой из полимерного связующего, пластификатора и металлов (или их солей и/или оксидов) I-VIII групп, радиационно-чувствительный слой, включающий люминофор формулы (1),



где R и R₁ - арил или арил, имеющий заместители

R₂-1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазолил-4,1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазолил-5 (НБИ*)

или остаток N-фенилнафтальимида, замещенный в положении 4 нафталинового ядра (ФНИ**),

или



пластификатор формулы (2, 3)





где R₃, R₄=алкил (C ₁-C₁₂), аралкил, циклоалкил; n 2,

полимеры формулы (4) или их сополимеры:



где R₅=H, СН₃; R₆ =арил(C₆-С₁₀), карбалкоксил(С₁ -C₈), карбоксил;

бромсодержащий сенсибилизатор, и защитный слой из полимерного связующего и абсорбера ультрафиолетового света (УФ-абсорбера), в радиационно-чувствительном слое в качестве бромсодержащего сенсибилизатора используют декабромдифенилоксид (5):



при следующем соотношении компонентов радиационно-чувствительного

слоя, мас.%:

пластификатор	2,0-4,0
декабромдифенилоксид	5,0-45,0
люминофор	0,04-0,08
полимерное связующее	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической дозиметрии ионизирующих излучений, а именно к цветовым визуальным индикаторам дозы ионизирующих излучений, и может быть использовано для экспрессного определения поглощенной дозы гамма- и электронного излучения в радиационной химии и технологии. Широкое применение указанные индикаторы могут найти при массовой радиационной стерилизации изделий медицинского назначения.

Известны индикаторы дозы ионизирующих излучений, которые состоят из галогенсодержащего полимера и кислоточувствительного красителя. Существенный недостаток таких индикаторов - чувствительность к УФ и видимому свету и пороговая двухцветная индикация поглощенной дозы [1].

Наиболее близким к заявляемому индикатору является визуальный индикатор дозы, позволяющий визуально определять поглощенную дозу по изменению окраски [2]. Он выбран в качестве прототипа.

Известный индикатор представляет собой гибкую подложку, на одну сторону которой последовательно нанесены адгезионный подслой, отражающий радиационно-чувствительный и защитный слои. Адгезионный подслой состоит из сополимеров винилового ряда или их смеси; отражающий слой состоит из полимерного связующего, пластификатора и металлов (или их солей и/или оксидов) I-VIII групп; радиационно-чувствительный слой состоит из люминофора, пластификатора, полимерного связующего и бромсодержащего сенсибилизатора; защитный слой - из полимерного связующего и абсорбера ультрафиолетового света (УФ-абсорбера). Переход от одного цветового тона к другому происходит плавно, через множество цветовых оттенков. Цвета до и после облучения достаточно устойчивы во времени при хранении в темноте или при искусственном освещении или рассеянном солнечном свете.

Принцип действия заключается в изменении окраски под действием ионизирующего излучения люминесцирующего красителя ряда 1,3,5 триарилпиразолина - ² общей формулы:

где R и R₁ - арил или арил, имеющий заместители

R₂ - 1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазолил-4,1,8-нафтоилен-1',2'-бензимидазолил-5 (НБИ*)

или остаток N-фенилнафтальимида, замещенный в положении 4 нафталинового ядра (ФНИ**).

или

В качестве пластификатора как в радиационно-чувствительном, так и в отражающем слоях используют пластификаторы формул (2,3):

где R₃, R₄=алкил (C₁-C₁₂), аралкил, циклоалкил; n 2.

Известный индикатор стабильно и устойчиво работает в диапазоне доз от 1,0 до 200 кГр, обладает хорошей разрешающей способностью при визуальном определении поглощенных доз.

Указанный индикатор не позволяет определять дозы менее 1,0 кГр. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении чувствительности индикатора, позволяющей определять дозы менее 1,0 кГр.

Технический результат достигается тем, что в цветовом индикаторе поглощенной дозы ионизирующего излучения, содержащем гибкую подложку, адгезионный подслой из сополимеров винилового ряда или их смеси, отражающий слой из полимерного связующего, пластификатора и металлов (или их солей и/или оксидов) I-VIII групп, радиационно-чувствительный слой из люминофора формулы (1), пластификатора формулы (2,3), полимерного связующего, включающего полимеры формулы (4) или их сополимеры,

,

где R₅=H, СН₃; R ₆=арил(C₆-С₁₀), карбалкоксил(С ₁-C₈), карбоксил;

бромсодержащий сенсибилизатор, и защитный слой из полимерного связующего и абсорбера ультрафиолетового света (УФ-абсорбера), в радиационно-чувствительном слое в качестве бромсодержащего сенсибилизатора используют декабромдифенилоксид (5):

В предложенном техническом решении радиационно-чувствительный слой имеет следующий состав, мас.%:

пластификатор	2,0-4,0
декабромдифенилоксид	5,0-45,0
люминофор	0,04-0,08
полимерное связующее	остальное

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию «новизна». При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «Существенные отличия».

Визуальные индикаторы поглощенной дозы испытывают следующим образом. Изготавливают образцы индикаторов методом полива композиций на полиэтилентерефталатную подложку на поливной машине МП-300 таким образом, чтобы толщины адгезионного, отражающего, радиационно-чувствительного и защитного слоев были идентичны. Образцы индикаторов крепят с помощью клеевого слоя на объект, предназначенный для облучения. Облучают на промышленных радиационных установках с радионуклидными источниками и ускорителями электронов. Поглощенную дозу определяют сравнением цвета облученного образца с дозно-цветовой шкалой, прилагаемой к индикатору.

Примеры конкретного выполнения:

Пример 1 (прототип)

а) В смеси 900 мл ацетона, 250 мл этилцеллозольва растворяют 17 г (25,0 мас.% состава сухого адгезионного подслоя) сополимера винилиденхлорида с акрилонитрилом и 51 г (75,0 мас.% состава сухого адгезионного подслоя) сополимера бутилметакрилата с метилметакрилатом. Полученную композицию адгезионного подслоя наносят методом полива на полиэтилентерефталатную основу и сушат при 70±10°С в течение 30±10 мин. Получают адгезионный подслой толщиной 1,0 мкм.

б) В 1550 мл толуола растворяют 450 г (66,67 мас.% состава сухого отражающего слоя) полистирола, 25 мл (3,70 мас.% состава сухого отражающего слоя) динонилфталата, добавляют при перемешивании 200 г (29,63 мас.% состава сухого отражающего слоя) диоксида титана, диспергируют смесь в бисерной мельнице в течение 45±5 мин, наносят композицию отражающего слоя на адгезионный подслой методом полива и сушат при 60±10°С в течение 30±10 мин. Получают отражающий слой толщиной 40 мкм.

в) В 2600 мл толуола растворяют 48 мл (3,71 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) диоктилфталата, 0,88 г (0,07 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) люминофора красного 2Ж 600 RT формулы (1), 830 г (64,14 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) полистирола и 140 мл (32,08 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) тетрабромэтана, наносят композицию радиационно-чувствительного слоя на отражающий слой методом полива при комнатной температуре в 3 слоя. Сушку 1-го и 2-го слоев проводят при комнатной температуре в течение не менее 1 часа, затем при 60±5°С в течение 1 часа. Сушку 3-го слоя проводят при комнатной температуре в течение не менее 2 часов, затем при 60±5°С в течение 2 часов. Получают радиационно-чувствительный слой толщиной 250±20 мкм.

г) В смеси 900 мл ацетона, 250 мл этилцеллозольва растворяют 34 г (43,59 мас.% состава сухого защитного слоя) сополимера винилиденхлорида с акрилонитрилом, 34 г (43,59 мас.% состава сухого защитного слоя) сополимера бутилметакрилата с метилметакрилатом и 10 г (12,82 мас.% состава сухого защитного слоя) 2-(2¹ -оксифенил)бензтриазола, наносят композицию защитного слоя на регистрирующий слой при комнатной температуре. Получают защитный подслой толщиной 3,0 мкм. Окончательную сушку пленки проводят при комнатной температуре в течение 40±5 часов. Окончательная толщина готовой пленки составляет 270±30 мкм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2

Образцы цветового визуального индикатора поглощенной дозы ионизирующего излучения изготавливают и испытывают, как в примере 1, но в состав радиационно-чувствительного слоя вводят 415 г декабромдифенилоксида (32,08 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) вместо тетрабромэтана.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 3

Образцы цветового визуального индикатора поглощенной дозы ионизирующего излучения изготавливают и испытывают, как в примере 2, но в состав радиационно-чувствительного слоя вводят 34,0 мл (3,71 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) диоктилфталата, 0,65 г (0,07 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) люминофора красного 2Ж 600 RT формулы (1), 844 г (91,22 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) полистирола и 46,26 г (5,0 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) декабромдифенилоксида.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 4

Образцы цветового визуального индикатора поглощенной дозы ионизирующего излучения изготавливают и испытывают, как в примере 2, но в состав радиационно-чувствительного слоя вводят 59 мл (3,71 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) диоктилфталата, 1,12 г (0,07 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) люминофора красного 2Ж 600 RT формулы (1), 818 г (51,22 мас.% сухого радиационно-чувствительного слоя) полистирола и 719 г (45,0 мас.% состава сухого радиационно-чувствительного слоя) декабромдифенилоксида.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как следует из представленных в таблице данных, образец индикатора-прототипа не изменяет свой цвет вплоть до поглощенной дозы 1,0 кГр. Образцы, изготовленные согласно изобретению, показывают визуально-различимую градацию цвета, начиная с поглощенной дозы 0,2 кГр.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент Франции № 2226671, МКИ G01T 1/4.

2. Патент РФ № 2225625, МКИ G01T 1/04.