Исследование оптических свойств ацетилцеллюлозных пленок после облучения электронным пучком

Abstract

Актуальные проблемы радиационного контроля, обеспечения радиационной безопасности и дозиметрии диктуют необходимость создания надежных, высокочувствительных и экономически целесообразных датчиков ионизирующего излучения. В настоящем исследовании изучено влияние ионизирующего излучения на оптические свойства пленок из ацетата целлюлозы (АЦ) для оценки их применимости в радиационной дозиметрии. Образцы были облучены электронным пучком (10 МэВ) в диапазоне поглощенных доз 10–90 кГр. Анализ спектров поглощения выявил два выраженных максимума при 260 и 305 нм, интенсивность которых коррелирует с дозой. Регрессионный анализ показал квадратичную зависимость оптической плотности от дозы: в интервале 10–50 кГр наблюдается снижение оптической плотности, тогда как при 50–90 кГр – ее увеличение. Установлено, что изменения при дозах < 50 кГр статистически незначимы. Механизмы трансформации свойств связаны с радиационно-индуцированной деструкцией макромолекул АЦ (разрыв цепей, образование радикалов, карбонильных групп и газов), а также накоплением дефектов и сопряженных связей в полимерной матрице. Снижение оптической плотности в низкодозовой области объясняется ростом степени кристалличности АЦ, а ее увеличение при высоких дозах – накоплением продуктов деструкции. Результаты подтверждают высокую радиационную чувствительность материала и его потенциал в качестве экологичного, биосовместимого и экономически эффективного чувствительного элемента для дозиметров, особенно в диапазоне доз > 50 кГр. Использование возобновляемого полимера решает задачи устойчивого развития и расширяет возможности радиационного мониторинга.

Current problems of radiation control, radiation safety, and dosimetry dictate the need to create reliable, highly sensitive, and cost-effective detectors for ionizing radiation. This research investigates the effect of ionizing radiation on the optical properties of cellulose acetate (CA) fi lms was studied to assess their applicability in radiation dosimetry. Samples were irradiated with a 10 MeV electron beam at absorbed doses of 10–90 kGy. Absorption spectra analysis revealed two distinct maxima at 260 nm and 305 nm, whose intensity correlates with the dose. Regression analysis confi rmed a quadratic dependence of optical density on dose: a decrease was observed in the 10–50 kGy range, followed by an increase at 50–90 kGy. Changes below 50 kGy were statistically insignifi cant. The mechanisms of property transformation are associated with radiation-induced macromolecular destruction CA (chain scission, radical formation, carbonyl groups, gas evolution) and the accumulation of defects/conjugated bonds in the polymer matrix. The initial decrease in optical density is attributed to increased crystallinity CA, while the rise at higher doses stems from accumulated degradation products. The results demonstrate high radiation sensitivity and confi rm the potential of CA as an eco-friendly, biocompatible, and cost-effective sensing material for dosimeters, particularly at doses > 50 kGy. The use of this renewable polymer addresses sustainability goals and expands options for radiation monitoring.