DE1020124B

DE1020124B - Roentgendosimeter

Info

Publication number: DE1020124B
Application number: DEC13936A
Authority: DE
Inventors: Harrison Porter Hood
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1955-11-10
Filing date: 1956-11-09
Publication date: 1957-11-28
Also published as: FR1160162A; US3173850A; CH358164A; BE552452A

Description

Röntgendosimeter Die Erfindung bezieht sich auf Röntgendosimeter und betrifft insbesondere Dosimeter zur Anzeige hoher Energien und zur Messung der Dosis oder Menge der von Fleisch oder anderen Nahrungsmitteln u. dgl. bei der Sterilisierung durch Röntgenstrahlen aufgenommenen bakteriziden Strahlung. Der Ausdruck bakterizide Strahlung« umfaßt radioaktive Emanationen, Röntgenstrahlen unter 4 Ä und Elektronen mit einer Energie, die einer Strahlung unter 4 Ä entspricht.
Für diese Verwendungszwecke muß das Röntgendosimeter auf einen Energiewert von wenigstens 100000 Röntgen ansprechen. Bei diesen Werten sind Personendosimeter oder Dosimeter, die auf niedrigere Energien ansprechen, unwirksam, da ihre Maximalablesung bei Werten erreicht wird, die zum Sterilisieren zu gering sind.
Infolgedessen hat man früher auf derartig hohe Werte ansprechende Röntgendosimeter nach chemischen Prinzipien gebaut, beispielsweise das bekannte Ceri-Cero-Dosimeter, in dem Cer-Ionen in Lösung fortschreitend durch die Strahlung reduziert werden, wobei das Ausmaß der Reduktion und damit die entsprechende Strahlungsdosis kolorimetrisch ausgewertet wurden. Dieses Anzeigeverfahren ist kompliziert und mit Fehlern behaftet, so daß immer schon der Bau eines einfachen Dosimeters mit unmittelbarer Ablesung, bei dem die Wirkung der Strahlung sichtbar und genau festgelegt ist, angestrebt wurde.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die bekannten Personendosimeter mit Fluoreszenzablesung aus Pottasche-Barium-Phosphat-Glas mit Silber-Phosphat zu verwenden, die bei Bestrahlung mit verhältnismäßig niedrigen Energien fluoreszierend werden, jedoch sich bei größeren Energien bräunlich verfärben, eine Solarisationserscheinung, die für die meisten Gläser charakteristisch ist. Eine solche Verfärbung ist jedoch für die vorliegenden Zwecke nicht unterscheidungskräftig genug, da sie nicht dauerhaft ist, sondern durch kurzes Erhitzen des Glases auf etwa 150°C verschwindet und sogar bei Raumtemperatur nach längerer Zeit verbleicht.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Röntgendosimeters, das bei Bestrahlung mit sterilisierenden Dosen einer bakteriziden Strahlung eine bestimmte Färbung annimmt, die nicht verbleicht und auch bei Erwärmung auf 300C C und mehr im wesentlichen unbeeinflußt bleibt.
Gemäß der Erfindung besteht ein solches Röntgendosimeter im wesentlichen aus bleifreiem Glas mit 0,1 bis 0,8 Gewichtsprozent Manganoxyd in Form von Mn 03 und 1 bis 5 Gewichtsprozent Antimonoxyd in Form von Sb2 03, wodurch sich das Glas bei Aufnahme einer zur Vernichtung aller Bakterien in seiner Umgebung ausreichenden Strahlendosis unterscheidungskräftig mit einer im wesentlichen dauerhaften Pupurfarbe einfärbt. Praktisch kann man alle Silikatgläser mit den angegebenen Mengen von MnO2 und Sb2O3, insbesondere die bekannten Soda-Kali-Silikat-Gläser und Borsilikatgläser, zur Herstellung des erfindungsgemäßen Röntgendosimeters verwenden. Diese Gläser sind bleifreie Gläser, die im wesentlichen aus SiO2, wenigstens einem Alkali-Metalloxyd aus der Gruppe Na2O, K2O und Li2 0, einem oder mehreren glasbildenden Oxyden aus der Gruppe B203, Al203, BeO, MgO, CaO, ZnO, SrO, CdO und BaO, 1 bis 5 Gewichtsprozent Antimonoxyd in Form von Sb2O3 und einem färbenden Oxyd im wesentlichen aus 0,1 bis 0,8 Gewichtsprozent Manganoxyden in Form von MnO2 bestehen.
Das erfindungsgemäße Glas weist beispielsweise folgende Zusammensetzung auf: Si 0,, . . P . . . . . . . . . . 66 Gewichtsprozent Na2O ............. 15 K2O.................... 2,5 Al203 2" 2 BaO.................... 2 CaO ................. 5,4 MgO.................... 4 B203 2 MnO2.................... 0,15 Sb2O3................... 1 Die Wahl der für die Einführung der Mangan-und Antimonoxyde in das Glas verwendeten Verbindungen ist unwesentlich. Man verwendet praktisch und vorzugsweise das allgemein erhältliche MnO2 und Sb2O3. Während des Schmelzens des Glases wird das MnO2 teilweise zu MnO reduziert, welches das Glas nicht färbt, und es bildet sich Sb2O5. Es ist bekannt, daß keines der Oxyde des Antimons eine Färbung des Glases hervorruft. Wesentliche Mengen von Bleioxyd, das eine Absorption der sterilisierenden Strahlen zur Folge hat, sollen vermieden werden.
Wird dieses Glas mit sterilisierenden Dosen bakterizider Strahlung bestrahlt, dann verdrängt theoretisch ein Lichtquant aus dem Mangan atom im Glas ein Elektron, welches durch ein fünfwertiges Antimonatom eingefangen wird, so daß das Antimon in seinem dreiwertigen Zustand reduziert und das Mangan in einen Farbzustand oxydiert wird, der die Pupurfärbung des Glases hervorruft. Das die anfängliche Reduktion des Mangans in den farblosen Zustand- beim Schmelzvorgang hervorrufende und dadurch das Glas zur Einfärbung durch die sterilisierende Strahlung empfindlich machende Antimonoxyd im Glas trägt außerdem zur Aufrechterhaltung dieser Verfärbung bei.
Die obenerwähnten Mengen von MnO2 und So203 sind kritisch, und außerhalb dieses Bereichs liegende Mengen eignen sich aus folgenden Gründen nicht für die Messung hoher Strahlungsdosen. Ein Mangel an MnO2 im Glas führt zu einem Ausbleiben der Purpurfärbung des Glases während der Bestrahlung und ermöglicht die Entwicklung der obenerwähnten instabilen Braunverfärbung, während ein Überschuß an Mn O2 zu einem von Anfang an purpurgefärbten Glas führt. Auch ein Mangel an So203 führt zu der instabilen braunen Farbe statt zur Purpurverfärbung, und ein Überschuß an So203 über 50/o bringt keine weiteren Vorteile, wenn er auch nicht schädlich ist.
Die instabile Braunverfärbung, die sich in den meisten Gläsern bei Bestrahlung mit bakteriziden Strahlen entwickelt und deren Ursprung nicht genau erklärt werden kann, ändert und verdeckt die Purpurverfärbung, wenn der MnO2-Gehalt des Glases verhältnismäßig gering ist.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Vorhandensein von MnO2 in wesentlichen Mengen innerhalb des angegebenen Bereichs diese Verfärbung verhindert wird und daß die Einführung von CeO2 in Mengen von 1 bis 1,5 Gewichtsprozent in das Glas diese Verfärbung ebenfalls verhindert, falls der MnO2-Gehalt nicht ausreichend hoch ist. Eine darunterliegende Menge von Ce O2 ist unwirksam, und größere Mengen führen zu keinen weiteren Vorteilen, sondern zu einer gelblichen oder braunen Verfärbung.
Es war zu erwarten, daß die Oxyde von Arsen in gleicher Weise wie die Antimonoxyde in dem für das erfindungsgemäße Röntgendosimeter verwendeten Glas wirken, da die Eigenschaften von Arsen und seine Wirkungen im Glas denen von Antimon im allgemeinen ähnlich sind.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß Arsen nicht so zufriedenstellend wirkt wie Antimon und es daher nicht zweckmäßig ist, Antimon durch Arsen zu ersetzen. Die Anwesenheit von Arsenoxyd in Glas führt im Gegenteil zur Steigerung der üblichen Neigung zur Verfärbung oder Bräunung bei sterilisierend wirkender Strahlungsdosis.
Das erfindungsgemäße Röntgendosimeter, das hauptsächlich aus Glas besteht, kann jede gewünsdite, für seine Verwendung vorteilhafte Form aufweisen. Im einfachsten Falle besteht es aus einem glatten, polierten, rechteckigen, in der Nähe des zu sterilisierenden Gegenstandes oder Produktes angeordneten Glasstück, das somit mit diesem zusammen gleichzeitig der Strahlung ausgesetzt ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Für bakterizide Strahlung hoher Energie empfindliches Röntgendosimeter zur sichtbaren Anzeige der auf es auftreffenden Röntgenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus bleifreiem Glas mit 0,1 bis 0,8 Gewichtsprozent Manganoxyden in Form von Min 02 und 1 bis 5 Gewichtsprozent Antimonoxyden in Form von So203 besteht, so daß das Glas nach Aufnahme einer alle in seiner Nachbarschaft befindlichen Bakterien zerstörenden Strahlendosis eine im wesentlichen dauerhafte Purpurfärbung zur genauen Anzeige dieser Dosis zeigt.
2. Röntgendosimeter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas 1 bis 1,5 Gewichtsprozent Ce O2 enthält.