辐射变色薄膜研究

论文摘要

辐射变色薄膜受到电离辐照后发生化学反应，产生明显颜色变化。由于变色物质的辐射化学产额正比于吸收剂量，因此用薄膜辐照前后的光密度来表征变色物质的产额，就能得到吸收剂量。利用辐射变色薄膜的这一特性，可以将它制作成二维固体剂量计。 目前使用的辐射剂量计主要包括量热剂量计、电离室剂量计、热释光剂量计和化学剂量计。相比之下，辐射变色薄膜剂量计操作更简单、测试更方便，具有极佳的分辨率、各处响应一致且可重复、并可以直接读取等优点。它不仅可以测量紫外线、X射线、γ射线、电子束及质子束的辐射剂量，还能测量这些辐射场中剂量的二维和三维分布。 辐射变色薄膜可以作为质子照相的胶片来记录质子的空间分布。质子照相是通过高能质子对物体内部结构进行成像，利用辐射变色薄膜来记录该图像，可清晰观察像体轮廓和内部结构，分辨率和成像效果较X光为佳。还可以使用辐射变色薄膜记录激光与固体靶作用产生的高能质子，用于研究强激光与物质相互作用过程中质子相关的前沿问题。本论文课题正是在资助单位提议研制记录快质子的辐射变色薄膜前提下进行的。尽管国内外进行了各种辐射变色薄膜的大量开发和应用研究，但由于它们对低注量质子的响应不理想，本论文针对低注量质子响应来制备辐射变色薄膜，优化配方以提高响应灵敏度。 本论文制备了两种不同体系的辐射变色薄膜：多芳氨基甲烷类化合物体系和类丁二炔化合物体系。确定了较好响应灵敏度的配方，并优化了制备工艺。利用吸收光谱、有机质谱、红外光谱等分析方法研究了两种体系辐射化学反应机理。进行了紫外线、γ射线、电子束和质子束的辐照响应研究。主要创新结

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 课题意义
• 1.2 变色薄膜剂量计的研究现状
• 1.2.1 三芳氨基甲烷体系
• 1.2.2 杂环化合物体系
• 1.2.3 氨基酸体系
• 1.2.4 具有共轭结构的不饱和聚合物体系
• 1.3 本文的研究内容及主要研究结果
• 2 变色薄膜剂量计相关基础知识
• 2.1 辐射与物质的作用原理
• 2.1.1 光子与物质的相互作用
• 2.1.2 电子作用
• 2.1.3 注量、比释动能和吸收剂量
• 2.1.4 作用原理小结
• 2.2 辐射化学反应原理
• 2.2.1 光激发
• 2.2.2 自由基反应机理
• 2.2.3 辐射引发单体聚合
• 2.3 质子剂量计与剂量学基础
• 2.3.1 水量热器
• 2.3.2 电离室
• 12C活化法'>2.3.3¹²C活化法
• 2.3.4 法拉第筒
• 2.3.5 硅二极管
• 2.3.6 热释光剂量计
• 2.4 质子医疗相关基础
• 2.4.1 质子物理效应
• 2.4.2 能量沉积
• 2.4.3 质子治疗的发展史
• 2.4.4 质子治疗的技术优越性
• 3 辐射变色薄膜的制备工艺及变色机理研究
• 3.1 辐射变色薄膜的制备工艺
• 3.1.1 多芳氨基甲烷类化合物体系制备方法
• 3.1.2 类丁二炔化合物体系制备方法
• 3.2 辐射变色薄膜的变色机理
• 3.2.1 多芳氨基甲烷类化合物体系的变色机理
• 3.2.2 类丁二炔化合物体系的变色机理
• 4 紫外线辐照响应研究
• 4.1 多芳氨基甲烷类化合物体系紫外线辐照响应研究
• 4.1.1 紫外线辐照实验
• 4.1.2 紫外线剂量响应
• 4.1.3 紫外线单位时间能量密度响应
• 4.1.4 紫外线分次辐照的影响
• 4.1.5 紫外线辐照温度和相对湿度的影响
• 4.1.6 不同浓度添加剂的影响
• 4.1.7 辐照后效应的影响
• 4.1.8 多芳氨基甲烷类化合物体系均匀性
• 4.1.9 多芳氨基甲烷类化合物体系稳定性
• 4.2 类丁二炔化合物体系紫外线辐照响应研究
• 4.2.1 紫外线辐照实验
• 4.2.2 紫外线辐照剂量响应
• 4.2.3 紫外线单位时间能量密度响应
• 4.2.4 紫外线分次辐照影响
• 4.2.5 温度和湿度的影响
• 4.2.6 掺入多芳氨基甲烷类化合物的影响
• 4.2.7 掺入光引发剂的影响
• 4.2.8 辐照后效应的影响
• 4.2.9 类丁二炔化合物体系均匀性
• 4.2.10 类丁二炔化合物体系稳定性
• 4.3 类丁二炔化合物体系与HD-810紫外线辐照响应比较
• 4.4 小结
• 5 γ射线辐照响应研究
• 5.1 多芳氨基甲烷类化合物体系γ射线辐照响应研究
• 5.1.1 γ射线辐照实验
• 5.1.2 γ射线剂量响应
• 5.1.3 较低浓度RX辐射变色薄膜剂量响应关系
• 5.1.4 较高浓度RX辐射变色薄膜剂量响应关系
• 5.1.5 γ射线剂量率影响
• 5.1.6 γ射线分次辐照影响
• 5.1.7 辐照温度和湿度的影响
• 5.1.8 γ射线辐照后效应
• 5.2 类丁二炔化合物体系γ射线辐照响应研究
• 5.2.1 实验条件及步骤
• 5.2.2 γ射线剂量响应
• 5.2.3 γ射线剂量率响应
• 5.2.4 γ射线分次辐照影响
• 5.2.5 辐照温度和湿度的影响
• 5.2.6 辐照后效应的影响
• 5.3 小结
• 6 电子辐照响应研究
• 6.1 多芳氨基甲烷类化合物体系电子辐照响应研究
• 6.1.1 电子辐照实验
• 6.1.2 电子剂量响应
• 6.1.3 电子能量响应
• 6.1.4 电子剂量率响应
• 6.1.5 电子分次辐照的影响
• 6.1.6 添加剂浓度对电子响应影响
• 6.1.7 电子辐照后效应的影响
• 6.2 类丁二炔化合物体系电子辐照响应研究
• 6.2.1 电子辐照实验
• 6.2.2 电子剂量响应
• 6.2.3 电子能量响应
• 6.2.4 电子剂量率响应
• 6.2.5 电子分次辐照的影响
• 6.2.6 电子辐照后效应
• 6.3 小结
• 7 质子辐照响应研究
• 7.1 多芳氨基甲烷类化合物体系质子辐照响应研究
• 7.1.1 质子辐照实验
• 7.1.2 质子剂量及射程计算
• 7.1.3 质子注量响应
• 7.1.4 质子能量响应
• 7.1.5 质子辐照后效应
• 7.2 类丁二炔化合物体系质子辐照响应研究
• 7.2.1 质子辐照实验
• 7.2.2 质子注量响应
• 7.2.3 质子能量响应
• 7.2.4 质子辐照后效应
• 7.3 小结
• 结束语
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢