WYKORZYSTANIE MIKROSKOPII ELEKTRONOWEJ ; DO BADANIA WEWNĘTRZNEJ STRUKTURY DOZYMETRÓW - ALANINOWO-POLIMEROWYCH i o



Podobne dokumenty
Zofia Peimel-Stuglik, Sławomir Fabisiak Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa

WYKORZYSTANIE DOZYMETRII EPR-ALANINOWEJ DO MIERZENIA DAWEK POCHŁONIĘTYCH PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO Z ZAKRESU 0,5-10 kgy

Skaningowy Mikroskop Elektronowy. Rembisz Grażyna Drab Bartosz

ISSN ALANPOL - ALANINOWO-POLIMEROWY DOZYMETR DO MIERZENIA TECHNOLOGICZNYCH DAWEK PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO

PRZYGOTOWANIE PRÓBEK DO MIKROSKOPI SKANINGOWEJ

Badania właściwości struktury polimerów metodą róŝnicowej kalorymetrii skaningowej DSC

Inkluzje Protodikraneurini trib. nov.. (Hemiptera: Cicadellidae) w bursztynie bałtyckim i ich badania w technice SEM

Szczegółowy zakres szkolenia wymagany dla osób ubiegających się o nadanie uprawnień inspektora ochrony radiologicznej

METODY BADAŃ BIOMATERIAŁÓW

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

Zastosowanie materiałów perowskitowych wykonanych metodą reakcji w fazie stałej do wytwarzania membran separujących tlen z powietrza

LABORATORIUM ANALITYCZNEJ MIKROSKOPII ELEKTRONOWEJ (L - 2)

DOZYMETRIA I BADANIE WPŁYWU PROMIENIOWANIA X NA MEDIA BIOLOGICZNE

ĆW. 11. TECHNOLOGIA I WŁAŚCIWOŚCI POLIMEROWYCH REZYSTORÓW

Oddziaływanie cząstek z materią

PL B1. Instytut Chemii Przemysłowej im.prof.ignacego Mościckiego,Warszawa,PL BUP 07/06

Politechnika Politechnika Koszalińska

Wyznaczanie temperatur charakterystycznych przy użyciu mikroskopu wysokotemperaturowego

JAK WYZNACZA SIĘ PARAMETRY WALIDACYJNE

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania gamma

P O L I T E C H N I K A W R O C Ł A W S K A

Podstawy fizyki wykład 2

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

BADANIA STRUKTURY POŁĄCZEŃ SPAWANYCH PRZY WYKORZYSTANIU TRANSMISYJNEGO MIKROSKOPU ELEKTRONOWEGO (TEM)

Elektrochemiczne metody skaningowe i ich zastosowanie w in ynierii korozyjnej

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 06/14

ANALITYKA I METROLOGIA CHEMICZNA WYKŁAD 5

Systemy Ochrony Powietrza Ćwiczenia Laboratoryjne

LABORATORIUM PROMIENIOWANIE W MEDYCYNIE

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA TECHNOLOGII POLIMERÓW

WALIDACJA PROCESU NAPROMIENIOWANIA W STACJI STERYLIZACJI RADIACYJNEJ SPRZĘTU MEDYCZNEGO I PRZESZCZEPÓW

WYKORZYSTANIE GRANULATU GUMOWEGO W MIESZANKACH MINERALNO-ASFALTOWYCH

dr inż. Beata Brożek-Pluska SERS La boratorium La serowej

WYZNACZANIE ROZMIARÓW

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Szkła specjalne Wykład 6 Termiczne właściwości szkieł Część 1 - Wstęp i rozszerzalność termiczna

DOKUMENTACJA SYSTEMU ZARZĄDZANIA LABORATORIUM. Procedura szacowania niepewności

Nazwa przedmiotu INSTRUMENTARIUM BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Instrumentation of research in material engineering

WPŁYW RODZAJU MASY OSŁANIAJĄCEJ NA STRUKTURĘ, WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I ODLEWNICZE STOPU Remanium CSe

SPIS TREŚCI WPROWADZENIE Podział biomateriałów Biomateriały w medycynie regeneracyjnej Cementy kostne...

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

KONTROLA DAWEK INDYWIDUALNYCH I ŚRODOWISKA PRACY. Magdalena Łukowiak

Rok akademicki: 2012/2013 Kod: JFM s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Datowanie metodą Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego (EPR) Daniel Roch Fizyka techniczna Sem IX

ZASTOSOWANIE NAŚWIETLANIA LASEROWEGO DO BLOKADY PROPAGACJI PĘKNIĘĆ ZMĘCZENIOWYCH

Załącznik Nr 1 do oferty Postępowanie Nr ZP/6/2012. Oferowany przedmiot zamówienia UWAGA 1. Il. szt. Cena jedn. netto [zł] Wartoś ć podatku VAT [zł]

Raport z badań dotyczący

Wysokostrumieniowa wiązka neutronów do badań biomedycznych i materiałowych. Terapia przeciwnowotworowa BNCT.

Badania mieszanek mineralno-asfaltowych z dodatkiem ścinek bitumicznych gontów papowych (Reclaimed asphalt shingles - RAS)

Walidacja metod wykrywania, identyfikacji i ilościowego oznaczania GMO. Magdalena Żurawska-Zajfert Laboratorium Kontroli GMO IHAR-PIB

Przetwórstwo tworzyw sztucznych i gumy

Dozymetria promieniowania jonizującego

Ćwiczenie nr 96: Dozymetria promieniowania γ

Anna Bojanowska- Juste Kierownik Centralnej Sterylizatorni Wielkopolskiego Centrum Onkologii w Poznaniu

NADPRZEWODNIKI WYSOKOTEMPERATUROWE (NWT) W roku 1986 Alex Muller i Georg Bednorz odkryli. miedziowo-lantanowym, w którym niektóre atomy lantanu były

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

PŁYTY SILIKONOWE. Płyta silikonowa lita MEGAFLON

Temat: kruszyw Oznaczanie kształtu ziarn. pomocą wskaźnika płaskości Norma: PN-EN 933-3:2012 Badania geometrycznych właściwości

Procedura szacowania niepewności

Projekt Co cząsteczki potrafią

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

WYZNACZANIE ZAWARTOŚCI POTASU

I N F O R M A C J A O S T A N I E O C H R O N Y R A D I O L O G I C Z N E J K R A J O W E G O W R O K U

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Dawki indywidualne. środowiskowe zmierzone w zakładach. adach przemysłowych objętych kontrolą dozymetryczną w LADIS IFJ PAN w Krakowie w latach 2006.

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Ekspansja plazmy i wpływ atmosfery reaktywnej na osadzanie cienkich warstw hydroksyapatytu. Marcin Jedyński

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Wskaźnik szybkości płynięcia termoplastów

Fizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

Zgodnie z rozporządzeniem wczesne wykrywanie skażeń promieniotwórczych należy do stacji wczesnego ostrzegania, a pomiary są prowadzone w placówkach.

10. Analiza dyfraktogramów proszkowych

BADANIA PÓL NAPRĘśEŃ W IMPLANTACH TYTANOWYCH METODAMI EBSD/SEM. Klaudia Radomska

Zasady wykonania walidacji metody analitycznej

INFORMACJA O STANIE OCHRONY RADIOLOGICZNEJ KRAJOWEGO SKŁADOWISKA ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH W 2016 ROKU

Nabór na bezpłatne usługi badawcze - projekt Baltic TRAM

BADANIA WARSTW FE NANOSZONYCH Z ELEKTROLITU NA BAZIE ACETONU

Wpływ pól magnetycznych na rotację materii w galaktykach spiralnych. Joanna Jałocha-Bratek, IFJ PAN

Zagrożenia naturalnymi źródłami promieniowania jonizującego w przemyśle wydobywczym. Praca zbiorowa pod redakcją Jana Skowronka

Oferowany przedmiot zamówienia

Własności mechaniczne i strukturalne wybranych gipsów w mechanizmie wiązania.

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Spis treści. Wykaz ważniejszych symboli i akronimów... 11

JAK WYZNACZA SIĘ PARAMETRY WALIDACYJNE

BADANIA W SKANINGOWYM MIKROSKOPIE ELEKTRONOWYM (SEM)

Miarą oddziaływania jest siła. (tzn. że siła informuje nas, czy oddziaływanie jest duże czy małe i w którą stronę się odbywa).

Analiza aktywacyjna składu chemicznego na przykładzie zawartości Mn w stali.

Radiacyjne sieciowanie przewodów i kabli

Moduły kształcenia. Efekty kształcenia dla programu kształcenia (kierunku) MK_06 Krystalochemia. MK_01 Chemia fizyczna i jądrowa

Rozwój metod zapewnienia bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej dla bieżących i przyszłych potrzeb energetyki jądrowej

Dorota Kunkel. WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej

Transkrypt:

WYKORZYSTANIE MIKROSKOPII ELEKTRONOWEJ ; DO BADANIA WEWNĘTRZNEJ STRUKTURY DOZYMETRÓW - ALANINOWO-POLIMEROWYCH i o ^oj \bstract Zofia Peimel-Stuglik, Bożena Sartowska, Sławomir Fabisiak Instytut Chemii i Techniki Jądrowej, Warszawa THE USE OF ELECTRON MICROSCOPY TO STUDY OF ALANINE-POLYMER DOSIMETERS MICRO-STRUCTURE Two kinds of alanine-polymer dosimeters: ALANPOL, from IChTJ and foil dosimeters from Gamma Service (Radeberg, Germany) were investigated by means of electron scanning microscopy. It was stated that above mentioned method is very useful to understand physical background of many macroscopic properties of alanine-polymer dosimeters. 1. WPROWADZENIE Dawki pochłonięte mogą być mierzone metodami absolutnymi lub porównawczymi (względnymi). Z przyczyn praktycznych większość pomiarów dawek technologicznych wykonuje się metodami porównawczymi. Bezpośrednio mierzonymi wielkościami są wówczas chemiczne lub fizyczne zmiany (sygnały dozymetryczne) generowane w specjalnie dobranych materiałach czujnikowych zwanych dozymetrami. Dawkę pochłoniętą wylicza się na podstawie uprzednio wyznaczonej krzywej kalibracyjnej, tj. zależności sygnału dozymetrycznego od generującej go dawki pochłoniętej zmierzonej dobrej klasy dozymetrem referencyjnym lub - rzadziej - dozymetrem absolutnym. Sygnały dozymetryczne są rezultatem całej sekwencji procesów rozpraszania i pochłaniania energii oraz następujących po nich reakcji chemicznych. Dobra znajomość procesów radiacyjnych zachodzących w materiałach dozymetrycznych jest więc kluczem do profesjonalnego wykorzystywania ich jako dozymetrów względnych. W przypadku dozymetrów będących ciałami stałymi o charakterze heterogenicznym musimy brać pod uwagę także ich mikrostrukturę. Celem tej pracy jest wykazanie użyteczności badań wykonanych metodą skaningowej mikroskopii elektronowej dla zrozumienia charakterystyk i zachowań dwóch typów dozymetrów alaninowo-polimerowych. Otrzymane informacje stanowić mogą punkt wyjścia do modyfikacji procesu wytwarzania kształtek alaninowo-polimerowych w celu uzyskania produktów o lepszych parametrach. 124

2. APARATURA I SPOSÓB BADANIA PRÓBEK W pracy korzystano ze skaningowego mikroskopu elektronowego DMS 942 firmy Zeiss-Leo (Niemcy). Preparaty zostały przygotowane zgodnie ze standardową procedurą polegającą na przyklejeniu próbki do stolika mikroskopowego przewodzącym klejem srebrnym i pokryciu cienką (-15 nm) warstwą złota. Przekroje uzyskiwano przecinając próbkę cienkim ostrzem, a przełomy - przez łamanie próbek w ciekłym azocie. 3. WYNIKI I DYSKUSJA Obiektami badań były alaninowo-polimerowe dozymetry foliowe otrzymane z firmy Gamma-Service (Radeberg, Niemcy) [1] oraz pręcikowe dozymetry ALANPOL, opracowane i wyprodukowane w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej (IChTJ) [2, 3]. Folie sporządzano metodą nanoszenia L-a-alaniny wymieszanej z substancją wiążącą na nośnik poliestrowy. Na uwagę zasługuje bardzo dobra jednorodność warstwy aktywnej (rys. la). 5000-krotne powiększenie obrazu (rys. l b) pozwala dostrzec kształt krystalitów (grudki zbliżone do sześcianów) i oszacować ich rozmiary (pojedyncze mikrony). Rys. 1. Warstwa aktywna folii dozymetrycznej firmy Gamma-Service: a) powiększenie 500-krotne, b) powiększenie 5000-krotne. Uwidocznione w badaniach mikroskopowych cechy: drobnoziarnistość krystalitów oraz ich przypadkowe ułożenie przestrzenne tłumaczą dlaczego obserwowany w foliach alaninowych sygnał EPR (rys. 2a) jest bardzo podobny do dobrze znanego kwintetu charakterystycznego dla napromienionego proszku mikrokrystalicznej alaniny (rys. 2b). Kolejne informacje jakich dostarcza rys. Ib to duża koncentracja alaniny w mieszance oraz wyraźnie widoczna, zwłaszcza na zdjęciach wykonanych metodą przełomu, porowatość struktury (rys. 3). Te dane jasno 125

tłumaczą dużą wrażliwość alaninowych dozymetrów foliowych na traktowanie wodą. Znaczna koncentracja krystalitów alaniny powoduje, że krystality często stykają się ze sobą. Woda rozpuszcza więc nie tylko warstwę powierzchniową, ale szybko wchodzi utworzonymi kanałami w głąb porowatej struktury i, jak to opisano w [4], w ciągu 25 minut całkowicie likwiduje wygenerowany sygnał dozymetryczny. c )! ALANPOL-27 Rys. 2. Sygnały EPR obserwowane w: a) dozymetrze foliowym firmy Gamma Service, b) mikrokrystalicznej DL-oc-alaninie be_dącej substratem do produkcji dozymetrów ALANPOL, c) dozymetrze ALANPOL-27. Dozymetr ALANPOL otrzymywano metodą wytłaczania pręcika o średnicy 3 mm z uprzednio przygotowanej, gorącej masy alaninowo-polietylenowej, zawierającej 10-27% DL-oc-alaniny. Niska zawartość alaniny ułatwiała proces formowania kształtek o stałych wymiarach i dobrej homogeniczności. Badanie otrzymanego produktu ujawniło co najmniej trzy kwestie, które należało wyjaśnić. Były to: (a) nieadekwatność gęstości dozymetrów do ich składu, (b) wyjątkowa odporność na kontakt z wodą, (c) odmienny od zwykle obserwowanego kształt sygnału EPR. Analiza wyników otrzymanych metodą mikroskopii elektronowej pozwoliła uzyskać wiarogodne wyjaśnienie powyższych kwestii. 126

Rys. 3. Przełom dozymetru foliowego. Powiększenie 5000-krotne. Niska i nieproporcjonalna do składu gęstość dozymetrów (ALANPOL-10: d=0,93 g/cm 3, ALANPOL-27: d=0,91 g/cm 3 ) przy gęstości alaniny d=l,4 g/cm 3 i polietylenu d~q,94 g/cm 3 tłumaczy się słabym przyleganiem polimeru do alaniny i obecnością dużej ilości pustych kawern w pobliżu mikrokrystalitów (rys. 4a). Wyjątkowa odporność ALANPOL-u na kontakt z wodą wynika z małej (w stosunku do całej masy alaniny) ilości krystalitów ulokowanych bezpośrednio na powierzchni pręcika (rys. 4b) i faktu, że pojedyncze mikrokrystality są oddzielone od siebie grubą warstwą hydrofobowego polimeru (rys. 4a). *»» L??i VA-.i-^S MW? Rys. 4. Przekrój dozymetru ALANPOL-27: a) powiększenie 500-krotne (widoczne słabe przyleganie polimeru do powierzchni krystalitu oraz liczne kawerny), b) powiększenie 50-krotne. Sprawą niecodziennego kształtu sygnału EPR obserwowanego w ALANPOL-u autorzy zajmowali się już wcześniej [5]. Bazując na wynikach otrzymanych metodą skaningowej mikroskopii elektronowej (duże rozmiary krystalitów, słabe przyleganie do matrycy) odrzucili hipotezę przypisującą wzrost intensywności linii satelitarnych oddziaływaniom rodników alaninowych z atomami wodoru otaczającego go polietylenu. Analiza kształtów i rozmiarów krystalitów DL-a-alaniny pobranej z partii wykorzystywanej do produkcji dozymetrów ALANPOL (rys. 5) wy- 127

kazała, że są to twory cylindryczne o długości rzędu 100-300 im i średnicy rzędu 20-80 im. Zestawienie tej informacji z rozmiarami krystalitów widocznych na przekroju pręcika (rys. 4a, 0 20-50 0,m) prowadzi do wniosku, że w procesie wytwórczym cylindryczne krystality alaniny ustawiały się Rys. 5. Mikrokrystaliczna DL-a-alanina pobrana z partii wykorzystywanej do produkcji dozymetrów ALANPOL. Powiększenie 100-krotne. równolegle do osi pręcika. Trwałe uporządkowanie mikrostruktury jest najbardziej prawdopodobnym wytłumaczeniem faktu, że sygnał EPR (rys. 2c) wyraźnie odbiega od klasycznego kwintetu obserwowanego w substracie używanym do jego produkcji (rys. 2b), co jednak w niczym nie umniejsza wartości użytkowych dozymetru ALANPOL. 4. PODSUMOWANIE Badania wykonane metodą skaningowej mikroskopii elektronowej pozwoliły na ustalenie fizycznego podłoża wielu składowych dozymetrycznej charakterystyki kształtek alaninowo-polimerowych. Otrzymane wyniki zostaną w przyszłości wykorzystane do projektowania kompozycji alaninowo-polimerowych o ściśle określonych właściwościach. Autorzy serdecznie dziękują dr Uve Gohs z Gamma-Service (Radeberg, Niemcy) za bezpłatne udostępnienie próbek dozymetrów foliowych. LITERATURA [1]. Thin-film alaninę dosimeter. Gamma Service Produktbestrahlung GmbH Information. Radeberg, Germany 2001. [2]. Stuglik Z., Bryl-Sandelewska T., Mirkowski K.: Alaninowo-polimerowy dozymetr promieniowania jonizującego. Zgłoszenie patentowe P-338997. 128

[3]. Peimel-Stuglik Z., Bryl-Sandelewska T.: ALANPOL - alaninowo-polimerowy dozymetr do mierzenia technologicznych dawek promieniowania jonizującego. Raporty IChTJ. Seria B nr 3/2001. [4]. Peimel-Stuglik Z., Fabisiak S.: Wykorzystanie dozymetrii EPR-alaninowej do pomiaru dawek pochłoniętych promieniowania jonizującego z zakresu 0,5-10 kgy. Raporty IChTJ. Seria B nr 10/2001. [5]. Peimel-Stuglik Z., Sartowska B., Fabisiak S.: EPR signal shape and microscopic structure of alanine-polymer dosimeter. (Przygotowane do druku). 129