本發(fā)明屬于高分子輻射化學(xué)，具體涉及一種熒光柔性纖維膜劑量計及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、x射線自發(fā)現(xiàn)以來，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)檢測、滅菌、安檢和科學(xué)研究等領(lǐng)域。同時，相關(guān)人員防止輻射已經(jīng)成為一個迫切需要解決的全球問題。為了準(zhǔn)確標(biāo)定劑量，許多劑量計也被發(fā)明出來，例如電離室劑量計雖具有良好的準(zhǔn)確性且能夠直接讀出劑量，但需要連接電纜和提供高壓。熱釋光劑量計能夠作為點(diǎn)劑量測量，但預(yù)處理和操作程序過于復(fù)雜，也需要較多的讀出和校準(zhǔn)時間。然而，對于長期暴露于電離輻射環(huán)境中的醫(yī)療人員、機(jī)務(wù)人員以及太空工作的宇航員，他們的四肢和胸部是暴露最多的部位。所攜帶的市售個人劑量計不僅會不便觀察或佩戴不適，而且它們只能監(jiān)測環(huán)境劑量，無法準(zhǔn)確測量身體上的這些重要部位。如果他們能夠根據(jù)身上所穿戴衣物或手套的熒光顏色變化，就可以及時避免危險。因此，急需一種柔性可穿戴的熒光x射線劑量計。

2、聚合物熒光薄膜劑量計是一種在受到一定的電離輻射劑量后，熒光顏色能夠發(fā)生變化的固體薄膜。由于該薄膜具有高靈敏度、劑量響應(yīng)范圍寬和易于制造等優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。在現(xiàn)有技術(shù)中，采用熒光喹啉染料具有遇酸可由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色熒光的特點(diǎn)，將其與pvc復(fù)合成薄膜后，具有輻射響應(yīng)性能，但靈敏度與線性區(qū)間均不高，且通用的成膜方法具有較大的局限性，難以實(shí)現(xiàn)輕量化和柔性化。隨著柔性劑量計需求增加，溶液法制備的有些聚合物薄膜過于堅硬，逐漸開始以聚合物纖維制造薄膜劑量計。普通紡絲技術(shù)無法生產(chǎn)超細(xì)纖維，干法紡絲和濕法紡絲等工藝，通?？梢缘玫街睆皆?μm到50μm之間的纖維，而靜電紡絲是一種能夠生產(chǎn)均勻納米纖維的技術(shù)。采用靜電紡絲技術(shù)生產(chǎn)的纖維具有柔性好、直徑均勻、高比表面積和高孔隙率等優(yōu)點(diǎn)。通過混合聚合物和熒光染料并采用靜電紡絲技術(shù)生產(chǎn)柔性熒光納米纖維膜，是制備電離輻射劑量計的一種有效途徑。將靜電紡絲技術(shù)與熒光喹啉染料結(jié)合得到的新型劑量計，可實(shí)現(xiàn)更好的柔性、響應(yīng)靈敏度、線性響應(yīng)范圍等多重優(yōu)勢，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)越性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種熒光柔性纖維膜劑量計及其制備方法和應(yīng)用，所述熒光纖維膜劑量計在0-350gy范圍內(nèi)具有線性響應(yīng)。此外，該劑量計還具有靈敏度高、性能穩(wěn)定、柔性較好和可貼合皮膚等優(yōu)點(diǎn)，可用于放射醫(yī)療、科學(xué)研究和輻射工業(yè)中。

2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明將采用如下所述的技術(shù)方案加以實(shí)施。

3、一種熒光柔性纖維膜劑量計是由按照重量份數(shù)計的聚氯乙烯10-15份和熒光喹啉染料0.01-0.02份以及有機(jī)溶劑100份制備而成的；其中：

4、所述熒光喹啉染料的結(jié)構(gòu)式為：

5、

6、所述熒光柔性纖維膜劑量計的纖維直徑為100nm～900nm；

7、所述熒光柔性纖維膜劑量計的劑量線性響應(yīng)范圍為0～350gy；

8、所述有機(jī)溶劑是由四氫呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合而成的，且混合比例為5-7:3-5。

9、一種熒光柔性纖維膜劑量計的制備方法，包括以下步驟：

10、s21、將0.01-0.02份的熒光喹啉染料加入100份的有機(jī)溶劑中，在室溫下攪拌溶解，待完全溶解后，加入10-15份的聚氯乙烯粉，在50℃溫度條件下攪拌2小時，待完全溶解后，在室溫條件下靜置，以去除氣泡，獲得均勻的紡絲液；其中，所述有機(jī)溶劑是由四氫呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合而成的，且混合比例為5-7:3-5；

11、s22、用靜電紡絲技術(shù)，將步驟s21獲得的紡絲液制備成靜電紡柔性纖維膜，并在室溫條件下，將溶劑完全揮發(fā)；其中，靜電紡絲的參數(shù)為電壓10-18kv，紡絲距離13-15cm，紡絲液流量3.5-5.5ml/h，溫度20-40℃；

12、s23、將干燥后的靜電紡柔性纖維膜從鋁箔上剝下，即獲得熒光柔性纖維膜劑量計，且所述熒光柔性纖維膜劑量計的纖維直徑為100nm～900nm以及劑量線性響應(yīng)范圍為0～350gy。

13、一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，所述熒光柔性纖維膜劑量計是由按照重量份數(shù)計的聚氯乙烯10-15份和熒光喹啉染料0.01-0.02份以及有機(jī)溶劑100份制備而成的；其中：

14、所述熒光喹啉染料的結(jié)構(gòu)式為：

15、

16、所述熒光柔性纖維膜劑量計的纖維直徑為100nm～900nm；

17、所述熒光柔性纖維膜劑量計的劑量線性響應(yīng)范圍為0～350gy；

18、所述有機(jī)溶劑是由四氫呋喃和n,n-二甲基甲酰胺混合而成的，且混合比例為5-7:3-5。

19、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述熒光柔性纖維膜劑量計經(jīng)輻照后熒光顏色呈現(xiàn)紅色，且隨著輻照劑量的變化出現(xiàn)梯度色差，顏色變化明顯，便于觀察。

20、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述電離輻射的輻射源為x射線管。

21、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述電離輻射的劑量率為0.4gy/min-4.98gy/min。

22、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述熒光柔性纖維膜劑量計在放射醫(yī)療中的應(yīng)用。

23、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述熒光柔性纖維膜劑量計在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

24、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述熒光柔性纖維膜劑量計在輻射工業(yè)中的應(yīng)用。

25、作為本發(fā)明優(yōu)選方案，所述熒光柔性纖維膜劑量計可縫制于手套以及可穿戴器械，用于輻射介入治療、高危放化操作危險環(huán)境的個人劑量監(jiān)測。

26、有益效果

27、1、本發(fā)明所制作的熒光纖維膜劑量計采用靜電紡絲技術(shù)，纖維膜柔性較好，能夠貼合皮膚，在放射醫(yī)療和可穿戴劑量計中具有廣泛的應(yīng)用前景，具有重量低、靈敏度高、易于制備和性能穩(wěn)定、易于測量等優(yōu)點(diǎn)。

28、2、本發(fā)明所制作的熒光纖維膜劑量計，輻照后其穩(wěn)態(tài)發(fā)射光譜具有藍(lán)色區(qū)域和紅色區(qū)域雙重發(fā)射峰，利用雙峰的熒光強(qiáng)度比值與輻射劑量建立線性關(guān)系，劑量響應(yīng)線性范圍為0-350gy，與揮發(fā)成膜法相比，紡絲制備的熒光纖維劑量計具有更寬的線性響應(yīng)范圍；另一方面，由于纖維膜具有更大的表面積，其與空氣接觸面積增加，與非纖維膜相比，空氣可更好地滲透至材料內(nèi)部。由于輻射下氧氣可以參與和加速聚合物的輻射裂解，在相同的輻射劑量下，纖維膜可產(chǎn)生更多的酸，使得酸響應(yīng)的熒光分子響應(yīng)更強(qiáng)；相應(yīng)地，越細(xì)的纖維膜產(chǎn)酸也越多。電紡的引入在實(shí)現(xiàn)柔性的同時，實(shí)現(xiàn)了增加響應(yīng)靈敏度和線性范圍的多重效果，是本發(fā)明相對其他熒光輻射劑量計的有益之處。

29、3、由于響應(yīng)性能的提高，與其他報道中的輻照后熒光亮度變化的纖維膜熒光劑量計相比，本發(fā)明所制作的熒光纖維膜未輻照時在365nm激發(fā)光下呈現(xiàn)強(qiáng)烈的藍(lán)色熒光，輻照后熒光顏色呈現(xiàn)紅色，且隨輻照劑量出現(xiàn)梯度色差，顏色變化明顯，便于觀察，甚至且可由手機(jī)等便攜式設(shè)備拍照實(shí)現(xiàn)快速讀取；

技術(shù)特征：

1.一種熒光柔性纖維膜劑量計，其特征在于：所述熒光柔性纖維膜劑量計是由按照重量份數(shù)計的聚氯乙烯10-15份和熒光喹啉染料0.01-0.02份以及有機(jī)溶劑100份制備而成的；其中：

2.一種熒光柔性纖維膜劑量計的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

3.一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述熒光柔性纖維膜劑量計是由按照重量份數(shù)計的聚氯乙烯10-15份和熒光喹啉染料0.01-0.02份以及有機(jī)溶劑100份制備而成的；其中：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述熒光柔性纖維膜劑量計輻照后熒光顏色呈現(xiàn)紅色，且隨著輻照劑量出現(xiàn)梯度色差，顏色變化明顯，便于觀察。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述電離輻射的輻射源為x射線管。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述電離輻射的劑量率為0.4gy/min-4.98gy/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述熒光柔性纖維膜劑量計在放射醫(yī)療中的應(yīng)用。

8.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述熒光柔性纖維膜劑量計在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的一種熒光柔性纖維膜劑量計在測量電離輻射中的應(yīng)用，其特征在于：所述熒光柔性纖維膜劑量計在輻射工業(yè)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種熒光柔性纖維膜劑量計及其制備方法和應(yīng)用，該方法包括以下步驟：首先將0.01?0.02份喹啉熒光染料加入100份四氫呋喃和N,N?二甲基甲酰胺的混合溶劑中在室溫下攪拌30分鐘，然后加入10?15份聚氯乙烯粉在50℃下攪拌2小時，完全溶解后，在室溫下靜置以去除氣泡，最終獲得均勻的紡絲液；紡絲液經(jīng)靜電紡絲技術(shù)制備成熒光柔性纖維膜劑量計，靜電紡絲參數(shù)為：電壓10?18kV，紡絲距離13?15cm，紡絲液流量3.5?5.5ml/h，溫度20?40℃；所述熒光柔性纖維膜劑量計的纖維直徑能達(dá)到100nm～900nm、線性響應(yīng)范圍能達(dá)到0～350Gy，能應(yīng)用于電離輻射中。

技術(shù)研發(fā)人員：王運(yùn)龍,湯明碩,何志維
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2