JP3646504B2

JP3646504B2 - Photochromic color dosimeter

Info

Publication number: JP3646504B2
Application number: JP6273498A
Authority: JP
Inventors: 正浩入江; せつ子入江
Original assignee: 入江正浩
Priority date: 1998-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2018-03-13
Also published as: JPH11258348A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線線量を簡便に測定できるカラー線量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療器具の放射線滅菌あるいは放射線廃棄物の管理などにおいて、放射線線量が簡便に評価できるカラー線量計が使われている。従来のカラー線量計は、メチルイエローなどｐＨインジケーターを用い、放射線反応に伴う酸発生による変色など（山上他、Ｃｈｅｍ．Ｅｘｐｒｅｓｓ５，８０９（１９９０））を用いている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのようなｐＨインジケーターを用いたカラー線量計は、大線量（５０００グレイ以上）でのみ使用可能で、線量の低い領域では変色せず使用できない。また、一回のみ使用可能で、再使用はできない。
一方、フォトクロミック分子は、光の作用により色の異なる２つの異性体を可逆的に生成する分子を言い、調光レンズ、光メモリ、光スイッチなどへの応用をめざし、研究開発がすすめられている。フォトクロミック分子は、光のみならず放射線照射によっても可逆に変色する。そのため、本質的にカラー線量計へ応用可能であるが、これまでそのような使用例はない。それは、従来のフォトクロミック分子では、いずれにおいても放射線生成する着色体（逆フォトクロミック反応系では無色体）が熱的に不安定で、暗黒中においても自然と無色体（逆フォトクロミック反応系では着色体）にもどるため、線量測定のための着色体濃度を正確に計測することができなかったためである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは鋭意検討の結果、熱不可逆性を有するフォトクロミック化合物、特に好ましくはある特定のフォトクロミック化合物を用いると、実質的な使用温度範囲で前述のような熱退色を生じず、かつ放射線量に応じてリニアに吸収強度が変化し、また５０００グレイ以下の放射線量を測定可能なフォトクロミックカラー線量計を提供できることを見出し、本発明に到達した。すなわち本発明の目的は、高感度で、再使用が可能なカラー線量計を提供することにあり、かかる目的は、熱不可逆性フォトクロミック材料を用いたカラー線量計、より好ましくは該熱不可逆性フォトクロミック材料がジアリールエテン系化合物である前述のカラー線量計、さらに好ましくは該熱不可逆性フォトクロミック材料が、結晶フォトクロミズムを示す前述のカラー線量計、により容易に達成される。
【０００５】
以下本発明をより詳細に説明する。
本発明に用いられる熱不可逆性フォトクロミック材料としては、作業環境において実質的な熱不可逆性が有る物で有ればよいが、通常は４０℃以下、好ましくは８０℃以下で実質的な退色を生じない化合物が好ましい。
このようなフォトクロミック材料としては、例えばフルギド系化合物、ジアリールエテン系化合物が挙げられ、例えば特開平６−２６３７５３号公報、特開平８−２４５５７９号公報、特開平９−２４１２５４号公報、特開平９−２４１６２５号公報等に記載されたものより適宜選択することができる。
【０００６】
このような熱不可逆性フォトクロミック材料を、芳香環を含む媒体に分散すれば、カラー線量計となる。これらのカラー線量計に、放射線暴露すると、線量に応じて色調が変化する。この色変化を吸収スペクトルあるいは透過率変化により計測すれば線量を見積もることができる。芳香環を含む媒体としては、芳香族溶媒あるいは芳香環を含む高分子フィルム、芳香族結晶などが挙げられる。具体的には、上述のフォトクロミック材料をベンゼンあるいはトルエンなどの芳香族溶媒に溶解（濃度範囲としては、１０^-5−１０ｍｏｌ／ｌ）し、その溶液を線量計とする。放射線照射後、可視域での吸収強度を測定することにより、照射線量が見積もられる。高分子フィルムとしては、ポリスチレンなどの芳香環を側鎖あるいは主鎖に含む高分子（分散濃度１０^-5−１０ｍｏｌ／ｌ）を用いることができる。フルギドあるいはジアリールエテンを含むこれらのフィルムを放射線暴露し、その後可視域の吸収スペクトル変化測定により、線量計測が行われる。
【０００７】
フォトクロミック分子を芳香族結晶に分散するとより高感度化される。放射線エネルギーが、結晶中を拡散しフォトクロミック分子へ移動し、発色させるためである。
高感度化のもう一つの方法は、バルクアモルファスあるいはバルク結晶においてフォトクロミック反応する分子を用いることである。結晶状態においてフォトクロミック反応するジアリールエテンの単結晶、あるいは多結晶は、高感度カラー線量計となる。これらをそのまま用いるか、あるいは紙へ分散すれば、それらがカラー線量計となる。１０グレイにおいても、着色変化を測定することができる。
これらのカラー線量計は、着色を可視光により退色させれば、再使用可能である。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
下記化学式（Ｉ）で表されるジアリールエテン化合物を、１０^-4ｍｏｌ／ｌ含むベンゼン溶液を作成し、０℃において２５０グレイ、５００グレイ、７５０グレイ、１０００グレイの強度で放射線照射した。
【０００９】
【化１】

【００１０】
放射線照射に伴う吸収変化の一例を図１に示す。２５０グレイで十分計測可能な色変化が認められた。又、これを室温にて、１日放置したが、吸収変化は無かった。又、これに可視光を照射したところ、発色が消えることが確認できた。
（実施例２）
下記一般式（II）で表されるジアリールエテン化合物の単結晶に放射線照射し、その吸収変化を測定した。
【００１１】
【化２】

【００１２】
照射方向に対する厚み５ｍｍの単結晶を用いたところ、１０グレイ照射により赤く着色し、５２０ｎｍにおいて０．１以上の吸光度変化が認められた。このことは、照射線量が１グレイの感度で計測が可能であることを示している。
又、これを室温にて１日放置したが、吸収変化は無かった。その後可視光を照射したところ、発色が消えることを確認した。
【００１３】
【発明の効果】
本発明のフォトクロミックカラー線量計を用いれば、高感度で放射線計測ができ、また、この線量計は再使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１において用いたフォトクロミック材料への照射線量と吸収強度の関係を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a color dosimeter that can easily measure a radiation dose.
[0002]
[Prior art]
Color dosimeters that can easily evaluate the radiation dose are used for radiation sterilization of medical equipment or management of radiation waste. A conventional color dosimeter uses a pH indicator such as methyl yellow, and uses discoloration due to acid generation accompanying radiation reaction (Yamagami et al., Chem. Express 5,809 (1990)).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, a color dosimeter using such a pH indicator can be used only at a large dose (5000 gray or more), and cannot be used without being discolored in a low dose region. It can be used only once and cannot be reused.
On the other hand, a photochromic molecule is a molecule that reversibly generates two isomers of different colors by the action of light, and research and development are being carried out with the aim of application to a light control lens, an optical memory, an optical switch, and the like. Photochromic molecules are reversibly discolored not only by light but also by irradiation. Therefore, although it can be applied to a color dosimeter in essence, there is no such use example until now. In any conventional photochromic molecule, the colored body that produces radiation (colorless body in the reverse photochromic reaction system) is thermally unstable, and it is naturally colorless even in the dark (colored body in the reverse photochromic reaction system). This is because the color body concentration for dose measurement could not be accurately measured.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have determined that when a photochromic compound having thermal irreversibility, particularly preferably a specific photochromic compound is used, thermal discoloration as described above does not occur in a substantial operating temperature range, and radiation The present inventors have found that it is possible to provide a photochromic color dosimeter capable of linearly changing the absorption intensity according to the dose and measuring a dose of 5000 gray or less. That is, an object of the present invention is to provide a color dosimeter having high sensitivity and reusability, and the object is to provide a color dosimeter using a heat irreversible photochromic material, more preferably the heat irreversible photochromic. The aforementioned color dosimeter, in which the material is a diarylethene compound, more preferably the thermally irreversible photochromic material is easily achieved by the aforementioned color dosimeter exhibiting crystalline photochromism.
[0005]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The heat irreversible photochromic material used in the present invention may be a material having substantial heat irreversibility in the working environment, but usually causes substantial fading at 40 ° C. or lower, preferably 80 ° C. or lower. No compound is preferred.
Examples of such photochromic materials include fulgide compounds and diarylethene compounds. For example, JP-A-6-263653, JP-A-8-245579, JP-A-9-241254, JP-A-9-241625. It can be selected as appropriate from those described in Japanese Patent Publications.
[0006]
Such thermally irreversible photochromic material, if dispersed in a medium containing an aromatic ring, a color dose meter. When these color dosimeters are exposed to radiation, the color changes according to the dose. The dose can be estimated if this color change is measured by the absorption spectrum or transmittance change. Examples of the medium containing an aromatic ring include an aromatic solvent, a polymer film containing an aromatic ring, and an aromatic crystal. Specifically, the above-described photochromic material is dissolved in an aromatic solvent such as benzene or toluene (the concentration range is 10 ^{−5 to} 10 mol / l), and the solution is used as a dosimeter. After the irradiation, the irradiation dose is estimated by measuring the absorption intensity in the visible range. As the polymer film , a polymer (dispersion concentration 10 ^{−5 to} 10 mol / l) containing an aromatic ring such as polystyrene in the side chain or main chain can be used. These films containing fulgide or diarylethene are exposed to radiation, and then dosimetry is performed by measuring changes in absorption spectrum in the visible region.
[0007]
When photochromic molecules are dispersed in aromatic crystals, higher sensitivity is achieved. This is because the radiation energy diffuses in the crystal and moves to the photochromic molecule to cause color development.
Another method for increasing sensitivity is to use molecules that undergo photochromic reaction in bulk amorphous or bulk crystals. A single crystal or polycrystal of diarylethene that undergoes a photochromic reaction in a crystalline state becomes a highly sensitive color dosimeter. If these are used as they are or dispersed on paper, they become color dosimeters. Even at 10 grays, the color change can be measured.
These color dosimeters can be reused if the color is faded by visible light.
[0008]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Example 1)
A benzene solution containing 10 ⁻⁴ mol / l of a diarylethene compound represented by the following chemical formula (I) was prepared, and irradiated at 0 ° C. with intensities of 250 gray, 500 gray, 750 gray, and 1000 gray.
[0009]
[Chemical 1]

[0010]
An example of the absorption change accompanying radiation irradiation is shown in FIG. A sufficiently measurable color change was observed at 250 gray. Further, this was left at room temperature for 1 day, but there was no change in absorption. Moreover, when visible light was irradiated to this, it was confirmed that the color development disappeared.
(Example 2)
A single crystal of a diarylethene compound represented by the following general formula (II) was irradiated with radiation, and the change in absorption was measured.
[0011]
[Chemical formula 2]

[0012]
When a single crystal having a thickness of 5 mm with respect to the irradiation direction was used, it was colored red by 10 gray irradiation, and an absorbance change of 0.1 or more was observed at 520 nm. This indicates that the measurement can be performed with the sensitivity of the irradiation dose of 1 gray.
Further, this was left at room temperature for 1 day, but there was no change in absorption. After that, when visible light was irradiated, it was confirmed that the color disappeared.
[0013]
【The invention's effect】
By using the photochromic color dosimeter of the present invention, radiation measurement can be performed with high sensitivity, and the dosimeter can be reused.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the irradiation dose and absorption intensity of a photochromic material used in Example 1 of the present invention.

Claims

A radiation color dosimeter characterized in that a photochromic material, which is heat irreversible and develops color by the action of radiation and disappears by the action of light, is dispersed in a medium containing an aromatic ring .

The radiation color dosimeter according to claim 1, wherein the thermally irreversible photochromic material is a diarylethene compound.