大剂量范围的氟化锂晶片剂量计制造技术

本发明专利技术为大剂量范围的ＬｉＦ晶片剂量计，属于核辐射加工领域中的剂量监测技术，适用于６０－［Ｃｏ］γ—射线和电子束辐射剂量的监控，它所用的剂量信息记录介质是ＬｉＦ晶片。其特点是测量范围宽，达１０＋［２］—１０＋［７］ＧＹ；晶片的Ｆ，Ｍ，Ｒ－［１］，Ｒ－［２］，Ｎ－［１］和Ｎ－［２］吸收带的平均吸收系数与剂量的关系可以分段表示为幂函数的形式；性能稳定，可长期存档备查。此剂量计为工、农、医等行业中的辐射加工技术提供了一种大范围，可靠的剂量信息的记录手段。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于核辐射领域中的剂量监测技术。是对60Coγ-射线和电子束的辐射加工技术中对辐照剂量监测用的剂量信息记录介质LiF晶片的制造及使用方法。目前在国内外对核辐射加工技术的应用日益广泛医学上的辐射治疗;医疗用品、化工品和中成药的无菌消毒;农业上辐射育种;仪器的贮藏与保鲜;化工材料合成和改性及半导体等固体材料改性等等方面的应用技术发展很快。随着工业辐照装置的相继建成，对剂量的监测和控制技术;在国内外已成重要的研究课题。物质经过辐照后的各种效应(生物，化学，物理等)一般地都与辐照吸收剂量有一定的函数关系;辐射加工中的质量控制与辐射剂量的参数有关。对辐射剂量的测量，除国家标准和传递系统外、常规监测系统也是必要的组成部分。目前使用的常规剂量计大都由高分子材料和染料组成。这些剂量计一般有以下缺点制造困难;对可见光、温度、湿度都很敏感;剂量范围小;受剂量率的影响较明显;对γ射线和电子束的响应有较大的差别;记录的信息稳定期短。目前对105GY以上的剂量范围还没有比较简便易行的测试和控制手段。1969年，W.J.Vaughan和L.O.Miller〔1〕提出利用LiF晶体中电离辐射诱导的M，R和N等色心的光吸收带，可测104-2×106GY的剂量范围。1979年，W.L.MClaughlin〔2-3〕等人利用LiF晶体的F，M，R1，R2，N1和N2各色心的吸收带，测量范围可达102-107GY，他们所用的晶体是从美国哈肖公司买到的高纯度晶体和紫外窗口片，有以下缺点1.对同一剂量等厚晶片的光密度之间偏差＞±20%，所以对每一个晶片均需单独校准各色心吸收带与剂量之间的关系，画成曲线备查。然后通过热处理使晶片恢复辐照前的状态，作为剂量计使用。而实际上对106GY以上的辐照剂量，其F带是不能通过热处理来消除的，所以他们提出的剂量计不能覆盖102-107GY的全部范围。2.他们选用的高纯度LiF晶片，对剂量计的制造增加了难度，也提高了成本。3.辐照后的晶片需24小时存放后，各色心吸收带才能稳定下来。后来发表的有关文献〔4〕对上述的缺点也没提出改进措施。本专利技术的目的在于解决现有LiF晶体剂量计在制造技术上的难题，以满足60Coγ-射线和电子束辐照剂量的监测和显示，研制出一测试范围宽、成本低、有实用价值的吸收剂量信息记录介质-LiF晶片。其特征1.此剂量计并不需要纯度非常高的晶体，只要求杂质分布比较均匀。选用优级纯原料，由真空二次结晶法生长，直径大于50mm，纵向尺寸与直径的比值小于 1/2 的晶体制造晶片。2.晶片的制造是切除晶体的边缘部分后，沿晶体的(100)、(010)、(001)面解理而成，面积约有 ，厚度为0.2-3mm的晶片。面积的选择是以满足分光光度计的使用要求为准。厚度的选择应参考两种因素晶片薄可使辐照均匀，成本低;色心吸收带光密度值太小，则宜选用较厚的晶片，以提高灵敏度。在测量60Coγ-射线的剂量时，晶片厚度＜3mm;在测量电子束剂量时，晶片的厚度与电子束能量的比值＜0.8mm/Mev。对应同一辐照剂量，同一块单晶制造的晶片，其F，M。R1，R2，N1和N2的各吸收带峰值平均光吸收系数(光密度与厚度的比值)是辐照剂量的单值函数。按本专利技术制作的晶片可成批生产，各参数可抽样校准，不必逐片进行辐照校准，其偏差值＜±7%。3.吸收带的稳定过程与存放条件有很大关系。本专利技术提出的存放条件是在25℃-33℃温度范围内存放10-4小时，最佳存放条件是30℃存放4小时。本专利技术证实，在一定剂量范围内F、M，R1、R2、N1和N2各色心吸收带的产生，一般均对应着一个主要的化学动力学过程，它们稳定后的吸收带的峰值与剂量的关系，可以分段表示成A-Ao＝bDn的幂函数形式，式中的Ao和A分别为辐照前、后吸收带峰值的平均吸收系数;D为辐照剂量;b和n是与晶体和色心种类有关的常数，如附附图说明图1所示。每块晶体制成的晶片，均可以从实验中确定上述吸收带在各个剂量范围内b和n的值。本专利技术所用校准晶片的辐照源，可以是电子加速器或60Co源，但以后者为佳。原因是国内对60Co源的剂量场可以准确的定标。辐照方式可以是连续辐照，也可是间断辐照。剂量率的大小对校准的准确性无影响。校准时晶片应垂直于校准射线的照射方向。随着辐照剂量的增大，校定后的LiF晶片颜色大致可呈现无色-黄色-红色-棕色-黑色的变化，因此从颜色上用眼睛可粗略估计剂量的大小，或通过分光光度计测量光密度的变化，对辐射吸收剂量作准确的测定。因此可用本剂量计对辐射加工的现场进行辐照剂量的监控。本剂量计体积小;主要成份为原子序数低的元素，与被照物质等效性好;剂量范围宽;使用方便;基本上不受射线能量和剂量率的影响，也不受温度和湿度的影响。经长期跟踪测量证实，辐照后的晶片已稳定的色心吸收带至少在三年时间内不发生明显的变化，因此可供辐照剂量信息长期存档。本专利技术原则上也适用于其它高能粒子源的剂量监测。实施例1。在食品保鲜辐照时，使用剂量范围约在102-104GY。在保鲜箱内放置LiF晶片。辐照后把LiF晶片在30℃恒温箱内存放4小时后，用分光光度计测量F带的平均吸收系数，按公式A-Ao＝bDn可以算出吸收剂量值，Ao为本底平均吸收系数值，对某块晶体b＝0.02，n＝0.75。被照晶片的颜色在剂量由102-104GY逐渐加大时呈现无色-浅黄色-黄色变化。辐照后的LiF晶片可长期保存，以备辐照剂量的复查。实施例2。辐射医疗用品消毒，一般剂量范围5×103-5×104GY。将LiF晶片放在消毒箱内。辐照后把LiF晶片在30℃恒温处存放4小时，用分光光度计测定M带的平均吸收系数值A，按公式A-Ao＝bDn可算得吸收剂量值，Ao为本底平均吸收系数。对某块晶体b1＝0.000015，n1＝1.19(2×103-4×104GY);b2＝0.0068，n2＝0.61(4×104-1×106GY)。被照晶片的颜色随剂量的增加，呈现黄-深黄-橙-橙红的变化。实施例3。辐射化工材料改性，用电子束辐照，剂量范围在105-5×106GY。将LiF晶片放在产品上，辐照后把LiF晶片在30℃恒温处存放4小时，用分光光度计测量R1或R2带的光密度值A，对某块晶体b和n值分别为b1＝0.0016，n1＝0.63;b2＝0.0010，n2＝0.63。照后晶片颜色随剂量的增大，呈现橙红色-深红色-棕色变化，当确定106GY以上的辐照剂量时，可以测量N1和N2的平均吸收系数。参考资料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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种属于在核辐射加工领域中的剂量监测技术，用于６０↓［Ｃｏ］γ′－射线和电子束辐射照的剂量计：其特征是监测剂量范围是１０↑［２］－１０↑［７］ＧＹ，选用的剂量信息记录介质是ＬｉＦ晶片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王存达，陈范欣，李浩，杨文英，关迟，
申请(专利权)人：天津市技术物理研究所，天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]