BC薄膜剂量计在电子束辐射加工中的应用上海应用物理研究所.docVIP

BC薄膜剂量计在电子束辐照加工中的应用 陈祖良 岳巍 章月红 (浙江省技术物理应用研究所 杭州 310012) 摘要 采用BC薄膜剂量计测量电子束辐照加工吸收剂量，研究了吸收剂量与束流强度、辐照时间、束下装置传输速度的关系，测量了电子束辐射场的剂量分布及材料中吸收剂量深度分布，并对加速器能量进行了校正，同时还给出了BC薄膜剂量计在电线和热收缩管辐照加工中的典型应用结果。 关键词 BC薄膜剂量计 吸收剂量 吸光度变化值 电子束吸收剂量（D）是电子加速器辐照加工的关键参数之一。准确测量吸收剂量对控制辐照产品质量，确定加速器运行参数，提高电子束能量和束流利用率，研究辐照工艺及安全生产、环境保护等都具有重要意义。 由于电子束辐照剂量率高，热效应大，且辐照加工绝大多数在动态条件下进行，因此常规辐射剂量计无法使用［1］。据有关资料报道［2-5］，测量电子束辐照加工产品的吸收剂量，通常空间分辨率高的各种辐射显色薄膜，如CTA（三醋酸纤维素）、FWT-60（尼龙基薄膜）、BC（蓝色赛璐芬）等。CTA、FWT-60分别由日本、美国公司专业生产。这两种薄膜较厚较脆，不能卷绕，且只有小片一种规格，没有长条可供，同时它们对光线较敏感，要求辐照后较短时间内测试完毕，这些都影响了它们的实际应用。BC膜不怕光，稳定性好，又薄又柔，从工业品中筛选，可截成小片，也可根据需要截成各种长条，用于测量辐射场剂量分布，或卷绕在电线等辐照物上模拟测量电线等辐照时的剂量分布，应用面更广。 1 实验部分 1.1仪器与材料 GJ-1.5型高频高压电子加速器 752C紫外分光光度计 自制微型分光光度计 1.2测量方法 经筛选的BC薄膜截成9mm×11mm的小片，剪去小片一角为方位标记，以确保每次测量位置一致。然后将试样膜平整地放入特制的10mm×10mm样品槽中，利用紫外分光光度计在波长600-650nm某处测量辐照前后的吸光度（A）。每三片膜为一组，取算术平均值。长条膜委托上海计量测试研究院用自制的微型分光光度计测试。 1.3计算 吸收剂量与辐照前后吸光度变化值（⊿A）的标准曲线由上海计量测试研究院以石墨量热计为标准剂量计标定。当吸收剂量在10~200KGy范围内，D-⊿A满足下列关系： ㏒⊿A=a+b㏒D a，b为常数 2　结果与讨论 2.1 吸收剂量与束流强度、累计辐照时间的关系 辐照加工中因辐照产品的种类不同，常常需用不同的束流强度（I）辐照。为此，我们测量了一定运行参数下吸收剂量与束流强度的关系。束下传输小车以一定速度通过电子束扫描窗一次的吸收剂量与束流强度的关系见图1。静态辐照时辐射场剂量分布均匀区小，但剂量率高，适合某些需超高剂量的小尺寸物品辐照。静态辐照时吸收剂量与累计辐照时间（t）的关系见图2。 Fig.1 The relation between dose and beam Fig.2 The relation between dose and irradiation current time 由图1、图2可见，吸收剂量 与束流强度、累计辐照时间的响 应曲线线性良好。 电子束辐射场的剂量分布 无论采用何种辐照方式，辐照 物均须置于辐射场的剂量均匀区内。 Fig.3 Lateral and longitudinal dose 为此我们测量了辐射场的剂量分 distribution in the irradiation field布，分束长和束宽两个方向，其剂量分布曲线见图3。设备维修或运行参数变化后，剂量分布曲线会有一定的改变，须重新测定并校正。 2.3 吸收剂量与传输速度的关系 在辐照加工中，传输速度（V）是经常变化的一个参数。如辐照电线时，因电线线径不同，绝缘材料不同，吸收剂量的要求不同，需要采用不同的传输速度。因此，我们对吸收剂量与传输速度的关系进行了研究。将不同速度下通过扫描窗一次的吸收剂量与传输速度作图，见图4，D-V呈非线性关系。 在试验选定的速度范围内，低速区吸收剂量随传输速度增加而迅速下降，高速区吸收剂量随传输速度的增减变化趋缓。低速时虽然运行平稳，但速度波动引 Fig.4 The relation between dose and起的吸收剂量误差较大，高速时 move speed 虽然速度波动对吸收剂量的影响较小，但运行时震动增加。因此，一般选择中速辐照较合适。 辐照材料中吸收剂量深度分 布和电子束能量校正 电子束在材料中的穿透能力 弱，剂量分布梯度大。因此,测量 辐照材料中的吸收剂量深度分布， Fig.5 Depth-do