一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計及其制備方法
【專利摘要】一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計及其制備方法，薄膜劑量計包括第一聚酯基片，輻照敏感變色薄膜和通過熱壓法覆蓋在輻照敏感變色薄膜上的第二聚酯基片，所述第一聚酯基片上刻有凹槽，所述輻照敏感變色薄膜設于第一聚酯基片的凹槽內。制備方法為先制備帶凹槽的第一聚酯基片，再將制備好的輻照敏感變色溶液滴入上述凹槽中烘干得輻照敏感變色薄膜，最后將第二聚酯基片壓在薄膜上得輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計。本發(fā)明公開的輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計高敏感性，通過顏色梯度變化來表征受照劑量大小的特點，使輻照劑量值的讀取更加直觀便捷；同時采用凹槽夾層結構，避免外界環(huán)境及人為的因素對薄膜的損害，延長了使用壽命。
【專利說明】一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于核技術應用領域，具體涉及一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著人類社會經(jīng)濟的發(fā)展，核技術應用的領域已涉及各行各業(yè)，而輻射防護引來了人們越來越多的關注和重視。擁有一款使用便捷、測量準確的輻射劑量計，從而有效快捷地評估所受輻射劑量是輻射防護工作中必不可少的。這種輻射劑量計，既可用于放射性工作人員隨身攜帶的個人劑量監(jiān)測，也可以用于工業(yè)輻照加工中受照貨物的劑量跟蹤檢測等其他領域，應用領域非常廣泛。目前常用的個人劑量計中，使用最廣泛的量熱劑量計和熱釋光劑量計需要專門的測量儀器進行后續(xù)劑量值讀取，無法快速獲取輻照劑量值；電離室劑量計雖然讀取方便，但是成本高，不易廣泛使用；化學劑量計大多通過輻照效應的檢測來測定輻射劑量值，成本較小，但通用性較差，限制于某些特定輻照條件，而且某些化學劑量計的讀取也需依靠特定儀器，無法快速、直觀地顯示得到劑量數(shù)值。因此，研發(fā)一種成本低、使用便捷、劑量值可直觀反映、輻射靈敏度高、可快速測量的便攜式劑量計已經(jīng)成為當前輻射防護工作的迫切需要。
[0003]為解決傳統(tǒng)劑量計無法快速獲取輻射劑量值的不足，加之在劑量計制備過程中方法不合理會對劑量計性能產(chǎn)生影響的技術難點，從特殊有機材料對輻照的高敏感性的機理出發(fā)，研制一種可通過顏色梯度變化來表征受照劑量大小的材料，進一步地為制備一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計提供了最佳制作材料和合理解決方案。

【發(fā)明內容】

[0004]解決的技術問題:為解決現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明提供了一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計及其制備方法，提高了輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的敏感度，延長了使用壽命，并且制備方法簡單易行，可實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
[0005]技術方案:一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計，包括第一聚酯基片，輻照敏感變色薄膜和通過熱壓法覆蓋在輻照敏感變色薄膜上的第二聚酯基片，所述第一聚酯基片上刻有凹槽，所述輻照敏感變色薄膜設于第一聚酯基片的凹槽內。
[0006]所述凹槽的截面形狀為正方形、長方形、圓形或菱形的一種。
[0007]—種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，包括如下步驟:
第一步，取一片聚酯基片并在上面制作深度為1.0mm-1.5mm的凹槽得第一聚酯基片并水平固定；
第二步，取膠粘劑加到有機溶劑中在60°C _70°C下加熱溶解，所述有機溶劑的質量為膠粘劑的25-200倍，再向上述溶液中加入有機變色材料、光引發(fā)劑和氧化劑，在20°C-30°C下進行攪拌均勻得輻照敏感變色溶液，所述有機變色材料、光引發(fā)劑和氧化劑質量分別為膠粘劑的0.5-2倍、1-8倍和1-10倍； 第三步，取輻照敏感變色溶液滴在第一聚酯基片的凹槽中，并將溶液涂抹均勻，再將第一聚酯基片置于干燥箱中，在20°C -40°C下干燥處理10-15min，待輻照敏感變色溶液烘干后得到厚度為0.1-0.5mm的膜即為輻照敏感變色薄膜；
第四步，取另一片厚度為0.5mm-l.0mm的聚酯基片剪裁成與凹槽形狀大小相同，作為第二聚酯基片，采用熱壓法覆蓋在輻照敏感變色薄膜之上，得輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計。
[0008]所述膠黏劑為航空級聚乙烯醇縮丁醛。
[0009]所述有機變色材料為10，12- 二十五烷二炔羧酸。
[0010]所述有機溶劑為分析級無水乙醇。
[0011]所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮。
[0012]所述氧化劑為過氧化苯甲酰。
[0013]所述有機變色材料與光引發(fā)劑的質量比為1:6-1:2。
[0014]本發(fā)明一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計，其原理為:根據(jù)有機高分子化合物輻照變色的“輻射固相聚合變色”機理和“輻射自由基氧化還原變色”機理，由于所述有機變色材料單體具有碳碳三鍵與單鍵相互交替的鏈狀結構，當接受輻照能量后，發(fā)生固相輻射聚合反應，生成的聚合物具有共軛體系(雙鍵和三鍵共軛)的特有結構。該共軛體系受輻照后薄膜便顯現(xiàn)出其對應色藍色，且隨著共軛體系的增多，顏色逐漸加深，即隨著所受輻照劑量的增加其顏色具有較為明顯的梯度色差變化。
[0015]有益效果
一、本發(fā)明為輻射致可變梯度色差薄膜的制備提供了最佳的制備材料，其中所述的光引發(fā)劑和氧化劑能促進有機變色材料在輻照下的變色反應，提高了輻照敏感變色薄膜的靈敏度和線性相應范圍。
[0016]二、本發(fā)明為輻射致可變梯度色差薄膜的制備提供了合理的制備方法，其中采用將膠黏劑在高溫下溶解和有機變色材料在20°C -30°C下溶解的方法，避免了有機變色材料在溶解過程中因高溫而變性。
[0017]三、本發(fā)明的輻照敏感變色薄膜未輻照時呈現(xiàn)粉紅色，輻照后輻照敏感變色薄膜呈現(xiàn)藍色，且隨輻照的劑量呈現(xiàn)梯度色差，顏色對比明顯，便于觀察。
[0018]四、本發(fā)明的輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的線性響應范圍為5?IOOOGy,具有較寬的線性響應范圍。
[0019]五、本發(fā)明所述劑量計采用的為凹槽夾層結構，輻照敏感變色層位于聚酯基片保護層之間，最大限度地避免了外界環(huán)境及人的因素對薄膜的損害。
[0020]六、本發(fā)明所述輻射致可變梯度色差薄膜由于優(yōu)化光引發(fā)劑與有機變色材料的比例，因此相較從前的劑量計而言具有分辨率高，靈敏度優(yōu)良，環(huán)境適用性強等優(yōu)點。
[0021]綜上所述，本發(fā)明所得的一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計通過增加氧化劑成分、合理的制備方法以及設計的凹槽夾層結構，提高了敏感度高，延長了使用壽命、簡化了工藝等特點，同時制備成功率高，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的結構示意圖，其中，1、第一聚酯基片，2、輻照敏感變色薄膜，3、第二聚酯基片；
圖2為有機變色材料與光引發(fā)劑在不同質量比下制備的薄膜劑量計的吸光度；
圖3為有氧化劑存在且有機變色材料與光引發(fā)劑質量比為1:4時輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計在小劑量(5~IOOGy)下輻照后與輻照劑量的線性響應關系；
圖4為有氧化劑存在且有機變色材料與光引發(fā)劑質量比為1:4時輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計在大劑量(100~1000Gy)下輻照后與輻照劑量的線性響應關系；
圖5為對由實施例1制備的輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計進行劑量標定后制成的成品圖。
【具體實施方式】
[0023]下面的實施例可使本專業(yè)技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0024]一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計，包括第一聚酯基片1，輻照敏感變色薄膜2和通過熱壓法覆蓋在輻照敏感變色薄膜2上的第二聚酯基片3，所述第一聚酯基片I上刻有凹槽，所述輻照敏感變色薄膜2設于第一聚酯基片I的凹槽內。 [0025]結合實施例介紹本發(fā)明一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法。
[0026]實施例1
1)、將1.0g航空級的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)加到50g無水乙醇(分析純，≤99.7%)中在65°C下進行加熱溶解，再將0.8 g 10, 12- 二十五烷二炔羧酸和3.2g光引發(fā)劑184(1-羥基環(huán)己基苯基甲酮)，2.0g過氧化苯甲酰加入其中，在20°C下進行攪拌至均勻透明的輻照敏感變色溶液；
2)、取一片聚酯基片制作成深度為1.0mm、大小為2.0cm*2.0cm的正方形凹槽得第一聚酯基片1，將其固定于水平平面上，取輻照敏感變色溶液滴在凹槽中，通過玻璃棒使溶液在凹槽中均勻流平，用干燥箱在40°C下干燥處理15min后即成為輻照敏感變色薄膜2，厚度為200 μ m；
3)、另取一片聚酯基片剪裁成與凹槽形狀大小一樣得第二聚酯基片3，厚度為0.8mm,采用熱壓法將第二聚酯基片3覆蓋在輻照敏感變色薄膜2上，趕走間隙的空氣，使結合更緊
LU O
[0027]實施例2
1)、將1.0g聚乙烯醇縮丁醛(PVB，航空級)加入到50g無水乙醇(分析純，≤99.7%)中在60°C下進行加熱溶解，再將0.8gl0, 12- 二十五烷二炔羧酸、1.6g光引發(fā)劑184(1-羥基環(huán)己基苯基甲酮)和2.0g過氧化苯甲酰加入其中，在30°C下進行攪拌至均勻透明的輻照敏感變色溶液；
2)、取一片聚酯基片組合制作成深度為1.0mm的圓形凹槽得第一聚酯基片1，將其固定于水平平面上，取輻照敏感變色溶液滴在凹槽中，通過玻璃棒使溶液在凹槽中均勻流平，用干燥箱在40°C下干燥處理15min后即成為輻照敏感變色薄膜2，厚度為200 μ m ;
3)、另取一片聚酯基片剪裁成與凹槽形狀大小一樣得第二聚酯基片3，厚度為0.8mm,采用熱壓法將第二聚酯基片3覆蓋在輻照敏感變色薄膜2上，趕走間隙的空氣，使結合更緊
LU O[0028]實施例3
1)、將1.0g聚乙烯醇縮丁醛(PVB，航空級)加入到50g無水乙醇(分析純，≥99.7%)中在60°C下進行加熱溶解，再將0.8gl0, 12- 二十五烷二炔羧酸、4.8g光引發(fā)劑184(1-羥基環(huán)己基苯基甲酮)和2.0g過氧化苯甲酰加入其中，在30°C下進行攪拌至均勻透明的輻照敏感變色溶液；
2)、取一片聚酯基片組合制作成深度為1.0mm的圓形凹槽得第一聚酯基片1，將其固定于水平平面上，將輻照敏感變色溶液滴在凹槽中，通過玻璃棒使溶液在凹槽中均勻流平，用干燥箱在40°C下干燥處理15min后即成為輻照敏感變色薄膜2，厚度為200 μ m ;
3)、另取一片聚酯基片剪裁成與凹槽形狀大小一樣得第二聚酯基片3，厚度為0.8mm,采用熱壓法將第二聚酯基片3覆蓋在輻照敏感變色薄膜2上，趕走間隙的空氣，使結合更緊密。 [0029]實施例4
1)、將1.0g聚乙烯醇縮丁醛(PVB，航空級)加入到25g無水乙醇(分析純，≥99.7%)中在60°C下進行加熱溶解，再將0.5gl0, 12-二十五烷二炔羧酸、1.0g光引發(fā)劑184 (1-羥基環(huán)己基苯基甲酮)和1.0g過氧化苯甲酰加入其中，在20°C下進行攪拌至均勻透明的輻照敏感變色溶液；
2)、取一片聚酯基片組合制作成深度為1.0mm的圓形凹槽得第一聚酯基片1，將其固定于水平平面上，將輻照敏感變色溶液滴在凹槽中，通過玻璃棒使溶液在凹槽中均勻流平，用干燥箱在20°C下干燥處理IOmin后即成為輻照敏感變色薄膜2，厚度為100 μ m ;
3)、另取一片聚酯基片剪裁成與凹槽形狀大小一樣得第二聚酯基片3，厚度為0.8mm,采用熱壓法將第二聚酯基片3覆蓋在輻照敏感變色薄膜2上，趕走間隙的空氣，使結合更緊密。
[0030]通過前三個實例制得的薄膜經(jīng)相同劑量輻照后的吸光度如附圖2所示，從圖中可以得出，在薄膜厚度和有機變色材料與氧化劑質量比相同的情況下，有機變色材料與光引發(fā)劑的質量比在1:4時吸光度最大。
[0031]將由實施例1制備的輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計進行劑量標定后制成的成品圖如附圖5所示。對不同劑量輻照條件下的薄膜顏色變化(累積吸收劑量在O-1OOOGy時，本發(fā)明輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的顏色隨著劑量的累積增加而變深)進行劑量標定后，制作出標準比色卡，依據(jù)視覺顏色梯度變化來表征受照輻射劑量大小的材料，實際使用過程中，使用者可通過“顏色對照”法，快速直接地“讀取”劑量數(shù)值，使得劑量測量更為便捷、直觀。
【權利要求】
1.一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計，其特征在于:包括第一聚酯基片(I)，輻照敏感變色薄膜(2 )和通過熱壓法覆蓋在輻照敏感變色薄膜(2 )上的第二聚酯基片(3 )，所述第一聚酯基片(I)上刻有凹槽，所述輻照敏感變色薄膜(2)設于第一聚酯基片(I)的凹槽內。
2.根據(jù)權利要求1所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計，其特征在于:所述凹槽的截面形狀為正方形、長方形、圓形或菱形的一種。
3.權利要求1所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步，取一片聚酯基片并在上面制作深度為1.0mm-1.5mm的凹槽得第一聚酯基片(I)并水平固定； 第二步，取膠粘劑加到有機溶劑中在60°C _70°C下加熱溶解，所述有機溶劑的質量為膠粘劑的25-200倍，再向上述溶液中加入有機變色材料、光引發(fā)劑和氧化劑，在20°C-30°C下進行攪拌均勻得輻照敏感變色溶液，所述有機變色材料、光引發(fā)劑和氧化劑質量分別為膠粘劑的0.5-2倍、1-8倍和1-10倍； 第三步，取輻照敏感變色溶液滴在第一聚酯基片(I)的凹槽中，并將溶液涂抹均勻，再將第一聚酯基片(I)置于干燥箱中，在20°C _40°C下干燥處理10-15min，待輻照敏感變色溶液烘干后得到厚度為0.1-0.5mm的膜即為輻照敏感變色薄膜(2)； 第四步，取另一片厚度為0.5mm-l.0mm的聚酯基片剪裁成與凹槽形狀大小相同，作為第二聚酯基片(3)，采用熱壓法覆蓋在輻照敏感變色薄膜(2)之上，得輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計。
4.根據(jù)權利要求3所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于:第二步中所述膠黏劑為航空級聚乙烯醇縮丁醛。
5.根據(jù)權利要求3所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于:第二步所述有機變色材料為10，12-二十五烷二炔羧酸。
6.根據(jù)權利要求3所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于:第二步所述有機溶劑為分析級無水乙醇。
7.根據(jù)權利要求3所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于:第二步所述光引發(fā)劑為1-羥基環(huán)己基苯基甲酮。
8.根據(jù)權利要求3所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于:第二步所述氧化劑為過氧化苯甲酰。
9.根據(jù)權利要求3所述一種輻射致可變梯度色差變色薄膜劑量計的制備方法，其特征在于:第二步所述有機變色材料與光引發(fā)劑的質量比為1:6-1:2。
【文檔編號】G01T1/04GK103995274SQ201410218945
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權日:2014年5月23日
【發(fā)明者】湯曉斌, 孫嘉琪, 馮喜, 劉澤寧, 余宏偉, 王乙 申請人:南京航空航天大學