大劑量范圍的氟化鋰晶片劑量計(jì)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)為大劑量范圍的ＬｉＦ晶片劑量計(jì)，屬于核輻射加工領(lǐng)域中的劑量監(jiān)測技術(shù)，適用于６０－［Ｃｏ］γ—射線和電子束輻射劑量的監(jiān)控，它所用的劑量信息記錄介質(zhì)是ＬｉＦ晶片。其特點(diǎn)是測量范圍寬，達(dá)１０＋［２］—１０＋［７］ＧＹ；晶片的Ｆ，Ｍ，Ｒ－［１］，Ｒ－［２］，Ｎ－［１］和Ｎ－［２］吸收帶的平均吸收系數(shù)與劑量的關(guān)系可以分段表示為冪函數(shù)的形式；性能穩(wěn)定，可長期存檔備查。此劑量計(jì)為工、農(nóng)、醫(yī)等行業(yè)中的輻射加工技術(shù)提供了一種大范圍，可靠的劑量信息的記錄手段。（*該技術(shù)在2008年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于核輻射領(lǐng)域中的劑量監(jiān)測技術(shù)。是對60Coγ-射線和電子束的輻射加工技術(shù)中對輻照劑量監(jiān)測用的劑量信息記錄介質(zhì)LiF晶片的制造及使用方法。目前在國內(nèi)外對核輻射加工技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛醫(yī)學(xué)上的輻射治療;醫(yī)療用品、化工品和中成藥的無菌消毒;農(nóng)業(yè)上輻射育種;儀器的貯藏與保鮮;化工材料合成和改性及半導(dǎo)體等固體材料改性等等方面的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快。隨著工業(yè)輻照裝置的相繼建成，對劑量的監(jiān)測和控制技術(shù);在國內(nèi)外已成重要的研究課題。物質(zhì)經(jīng)過輻照后的各種效應(yīng)(生物，化學(xué)，物理等)一般地都與輻照吸收劑量有一定的函數(shù)關(guān)系;輻射加工中的質(zhì)量控制與輻射劑量的參數(shù)有關(guān)。對輻射劑量的測量，除國家標(biāo)準(zhǔn)和傳遞系統(tǒng)外、常規(guī)監(jiān)測系統(tǒng)也是必要的組成部分。目前使用的常規(guī)劑量計(jì)大都由高分子材料和染料組成。這些劑量計(jì)一般有以下缺點(diǎn)制造困難;對可見光、溫度、濕度都很敏感;劑量范圍小;受劑量率的影響較明顯;對γ射線和電子束的響應(yīng)有較大的差別;記錄的信息穩(wěn)定期短。目前對105GY以上的劑量范圍還沒有比較簡便易行的測試和控制手段。1969年，W.J.Vaughan和L.O.Miller〔1〕提出利用LiF晶體中電離輻射誘導(dǎo)的M，R和N等色心的光吸收帶，可測104-2×106GY的劑量范圍。1979年，W.L.MClaughlin〔2-3〕等人利用LiF晶體的F，M，R1，R2，N1和N2各色心的吸收帶，測量范圍可達(dá)102-107GY，他們所用的晶體是從美國哈肖公司買到的高純度晶體和紫外窗口片，有以下缺點(diǎn)1.對同一劑量等厚晶片的光密度之間偏差＞±20%，所以對每一個(gè)晶片均需單獨(dú)校準(zhǔn)各色心吸收帶與劑量之間的關(guān)系，畫成曲線備查。然后通過熱處理使晶片恢復(fù)輻照前的狀態(tài)，作為劑量計(jì)使用。而實(shí)際上對106GY以上的輻照劑量，其F帶是不能通過熱處理來消除的，所以他們提出的劑量計(jì)不能覆蓋102-107GY的全部范圍。2.他們選用的高純度LiF晶片，對劑量計(jì)的制造增加了難度，也提高了成本。3.輻照后的晶片需24小時(shí)存放后，各色心吸收帶才能穩(wěn)定下來。后來發(fā)表的有關(guān)文獻(xiàn)〔4〕對上述的缺點(diǎn)也沒提出改進(jìn)措施。本專利技術(shù)的目的在于解決現(xiàn)有LiF晶體劑量計(jì)在制造技術(shù)上的難題，以滿足60Coγ-射線和電子束輻照劑量的監(jiān)測和顯示，研制出一測試范圍寬、成本低、有實(shí)用價(jià)值的吸收劑量信息記錄介質(zhì)-LiF晶片。其特征1.此劑量計(jì)并不需要純度非常高的晶體，只要求雜質(zhì)分布比較均勻。選用優(yōu)級(jí)純原料，由真空二次結(jié)晶法生長，直徑大于50mm，縱向尺寸與直徑的比值小于 1/2 的晶體制造晶片。2.晶片的制造是切除晶體的邊緣部分后，沿晶體的(100)、(010)、(001)面解理而成，面積約有 ，厚度為0.2-3mm的晶片。面積的選擇是以滿足分光光度計(jì)的使用要求為準(zhǔn)。厚度的選擇應(yīng)參考兩種因素晶片薄可使輻照均勻，成本低;色心吸收帶光密度值太小，則宜選用較厚的晶片，以提高靈敏度。在測量60Coγ-射線的劑量時(shí)，晶片厚度＜3mm;在測量電子束劑量時(shí)，晶片的厚度與電子束能量的比值＜0.8mm/Mev。對應(yīng)同一輻照劑量，同一塊單晶制造的晶片，其F，M。R1，R2，N1和N2的各吸收帶峰值平均光吸收系數(shù)(光密度與厚度的比值)是輻照劑量的單值函數(shù)。按本專利技術(shù)制作的晶片可成批生產(chǎn)，各參數(shù)可抽樣校準(zhǔn)，不必逐片進(jìn)行輻照校準(zhǔn)，其偏差值＜±7%。3.吸收帶的穩(wěn)定過程與存放條件有很大關(guān)系。本專利技術(shù)提出的存放條件是在25℃-33℃溫度范圍內(nèi)存放10-4小時(shí)，最佳存放條件是30℃存放4小時(shí)。本專利技術(shù)證實(shí)，在一定劑量范圍內(nèi)F、M，R1、R2、N1和N2各色心吸收帶的產(chǎn)生，一般均對應(yīng)著一個(gè)主要的化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程，它們穩(wěn)定后的吸收帶的峰值與劑量的關(guān)系，可以分段表示成A-Ao＝bDn的冪函數(shù)形式，式中的Ao和A分別為輻照前、后吸收帶峰值的平均吸收系數(shù);D為輻照劑量;b和n是與晶體和色心種類有關(guān)的常數(shù)，如附附圖說明圖1所示。每塊晶體制成的晶片，均可以從實(shí)驗(yàn)中確定上述吸收帶在各個(gè)劑量范圍內(nèi)b和n的值。本專利技術(shù)所用校準(zhǔn)晶片的輻照源，可以是電子加速器或60Co源，但以后者為佳。原因是國內(nèi)對60Co源的劑量場可以準(zhǔn)確的定標(biāo)。輻照方式可以是連續(xù)輻照，也可是間斷輻照。劑量率的大小對校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性無影響。校準(zhǔn)時(shí)晶片應(yīng)垂直于校準(zhǔn)射線的照射方向。隨著輻照劑量的增大，校定后的LiF晶片顏色大致可呈現(xiàn)無色-黃色-紅色-棕色-黑色的變化，因此從顏色上用眼睛可粗略估計(jì)劑量的大小，或通過分光光度計(jì)測量光密度的變化，對輻射吸收劑量作準(zhǔn)確的測定。因此可用本劑量計(jì)對輻射加工的現(xiàn)場進(jìn)行輻照劑量的監(jiān)控。本劑量計(jì)體積小;主要成份為原子序數(shù)低的元素，與被照物質(zhì)等效性好;劑量范圍寬;使用方便;基本上不受射線能量和劑量率的影響，也不受溫度和濕度的影響。經(jīng)長期跟蹤測量證實(shí)，輻照后的晶片已穩(wěn)定的色心吸收帶至少在三年時(shí)間內(nèi)不發(fā)生明顯的變化，因此可供輻照劑量信息長期存檔。本專利技術(shù)原則上也適用于其它高能粒子源的劑量監(jiān)測。實(shí)施例1。在食品保鮮輻照時(shí)，使用劑量范圍約在102-104GY。在保鮮箱內(nèi)放置LiF晶片。輻照后把LiF晶片在30℃恒溫箱內(nèi)存放4小時(shí)后，用分光光度計(jì)測量F帶的平均吸收系數(shù)，按公式A-Ao＝bDn可以算出吸收劑量值，Ao為本底平均吸收系數(shù)值，對某塊晶體b＝0.02，n＝0.75。被照晶片的顏色在劑量由102-104GY逐漸加大時(shí)呈現(xiàn)無色-淺黃色-黃色變化。輻照后的LiF晶片可長期保存，以備輻照劑量的復(fù)查。實(shí)施例2。輻射醫(yī)療用品消毒，一般劑量范圍5×103-5×104GY。將LiF晶片放在消毒箱內(nèi)。輻照后把LiF晶片在30℃恒溫處存放4小時(shí)，用分光光度計(jì)測定M帶的平均吸收系數(shù)值A(chǔ)，按公式A-Ao＝bDn可算得吸收劑量值，Ao為本底平均吸收系數(shù)。對某塊晶體b1＝0.000015，n1＝1.19(2×103-4×104GY);b2＝0.0068，n2＝0.61(4×104-1×106GY)。被照晶片的顏色隨劑量的增加，呈現(xiàn)黃-深黃-橙-橙紅的變化。實(shí)施例3。輻射化工材料改性，用電子束輻照，劑量范圍在105-5×106GY。將LiF晶片放在產(chǎn)品上，輻照后把LiF晶片在30℃恒溫處存放4小時(shí)，用分光光度計(jì)測量R1或R2帶的光密度值A(chǔ)，對某塊晶體b和n值分別為b1＝0.0016，n1＝0.63;b2＝0.0010，n2＝0.63。照后晶片顏色隨劑量的增大，呈現(xiàn)橙紅色-深紅色-棕色變化，當(dāng)確定106GY以上的輻照劑量時(shí)，可以測量N1和N2的平均吸收系數(shù)。參考資料1.W.J.VaughanandL.O.Miller，DosimetryUsingOpticalDensityChangesinLiF，HealthPhysics，18，P578-579(1970).2.W.L.Mclaughlin，A.C.Lucas，B.M.Kapsar.andA.Miller，ElectronandGammaRayDosimetryUsingRadiation-InducedColorCentersinLiF，Radiat.Phys.Chem，14，p467-480(1980).3.W.L.Mclaughlin，A.Miller，S.C.Ellis，A.C.LucasandB.M.Kapsar，NuclearInst本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種屬于在核輻射加工領(lǐng)域中的劑量監(jiān)測技術(shù)，用于６０↓［Ｃｏ］γ′－射線和電子束輻射照的劑量計(jì)：其特征是監(jiān)測劑量范圍是１０↑［２］－１０↑［７］ＧＹ，選用的劑量信息記錄介質(zhì)是ＬｉＦ晶片。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王存達(dá)，陳范欣，李浩，楊文英，關(guān)遲，
申請(專利權(quán))人：天津市技術(shù)物理研究所，天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：12[中國|天津]