本項(xiàng)發(fā)明涉及一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)檩椛浞雷o(hù)與環(huán)境保護(hù)。

背景技術(shù)：

電離輻射已在許多領(lǐng)域獲得應(yīng)用，電離輻射的應(yīng)用質(zhì)量和過程控制依靠性能良好的輻射劑量計(jì)來保證。目前，常用的劑量計(jì)有MOSFET劑量計(jì)、熱釋光劑量計(jì)、膠片劑量計(jì)、塑料閃爍體劑量計(jì)、硫酸亞鐵劑量計(jì)、丙氨酸劑量計(jì)等。除丙氨酸劑量計(jì)外，上述劑量計(jì)的共同缺點(diǎn)是生物等效性差，當(dāng)用在臨床劑量監(jiān)測時(shí)，需進(jìn)行吸收劑量換算；有些劑量計(jì)只能一次讀數(shù)，無法長期保存劑量信息；丙氨酸劑量計(jì)生物組織等效性較好，不用做劑量轉(zhuǎn)換，即可給出人體組織吸收劑量，但丙氨酸劑量計(jì)的劑量下限較高，10Gy以下劑量測量的不確定度較高，限制了它在臨床劑量監(jiān)測和某些場合的應(yīng)用。

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法。

含碳酸根羥基磷灰石是一種與牙釉質(zhì)和骨組織的無機(jī)成分結(jié)構(gòu)相似的材料，廣泛應(yīng)用于骨替代材料、齒科、層析純化等領(lǐng)域。大量研究發(fā)現(xiàn)，含碳酸根羥基磷灰石是一種輻射敏感材料，具有良好的劑量學(xué)特性。經(jīng)電離輻照后產(chǎn)生相對穩(wěn)定的自由基，其自由基濃度在一定范圍內(nèi)與吸收劑量線性相關(guān)；所以，可以通過ESR波譜法測量得到自由基的相對濃度。本發(fā)明研制了一種適合作為輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料。該劑量計(jì)材料劑量響應(yīng)范圍寬，生物組織等效性好，信號存留時(shí)間長，可以滿足包括臨床劑量監(jiān)測在內(nèi)多種應(yīng)用需求，彌補(bǔ)了目前各種劑量計(jì)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料，其制備方法特征在于包括以下工藝步驟：

(a)采用共沉淀法化學(xué)合成含碳酸根羥基磷灰石，將一定質(zhì)量的硝酸鈣四水溶液Ca(NO₂)₂4H₂O溶于去離子水中形成A溶液，一定質(zhì)量的磷酸氫二銨(NH₄)₂HPO₄(或磷酸氫二鈉Na₂HPO₄或磷酸氫二鉀K₂HPO₄)和碳酸氫銨NH₄HCO₃(或碳酸氫鈉NaHCO₃或碳酸氫鉀KHCO₃)溶于去離子水中形成B溶液，其中，Ca/P摩爾比為1.5，C/P摩爾比為1-10；

(b)在70-90℃的水浴溫度下，將A溶液以20-100ul/s速度自動(dòng)緩慢地滴加到B溶液中，并以450-700rpm的速度均勻攪拌，用氨水調(diào)節(jié)酸堿度，并保證反應(yīng)體系PH值始終均為10-12；

(c)滴加完成后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)體系1個(gè)小時(shí)，反應(yīng)體系PH值始終保持為10-12，制備出含碳酸根羥基磷灰石漿料；

(d)密閉靜置陳化24h；

(e)然后進(jìn)行過濾，直至漿料呈中性，PH值為7；

(f)放入干燥箱進(jìn)行干燥24h，干燥溫度為70-120℃；

(g)將含碳酸很羥基磷灰石研磨制粉；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于步驟(a)使用的硝酸鈣四水溶液，其摩爾濃度優(yōu)選為0.0225mol/L-0.045mol/L；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于步驟(a)中使用的磷酸氫二銨(或磷酸氫二鉀或磷酸氫二鈉)的水溶液，其摩爾濃度優(yōu)選為0.006mol/L-0.012mol/L；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于步驟(a)中Ca/P摩爾比優(yōu)選為1.5；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于步驟(a)中C/P摩爾比為1-10，優(yōu)選為2-5；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于步驟(a)使用的碳酸氫銨(或碳酸氫鉀或碳酸氫鈉)的水溶液，其摩爾濃度優(yōu)選為0.012mol/L-0.060mol/L；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(a)中PH范圍優(yōu)選為10-12；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(b)中70-90℃的水浴溫度，優(yōu)選為80℃；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(b)中是將鈣鹽緩慢滴加到磷酸氫鹽與碳酸氫鹽的混合水溶液中，滴加速度為20-100ul/s，其滴加速度優(yōu)選為26.3ul/s；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(b)中是攪拌速度為450-700rpm，優(yōu)選為630rpm；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(c)中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)體系，時(shí)間優(yōu)選為1h；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的(d)中，密閉陳化時(shí)間優(yōu)選為24h；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(e)中，過濾務(wù)必用去離子水或者離心機(jī)過濾，不可用乙醇等有機(jī)物過濾；

所述的一種適用于輻射劑量計(jì)的含碳酸根羥基磷灰石材料制備方法，其特征在于所述的步驟(f)中，干燥時(shí)間優(yōu)選為24h，干燥溫度為70-120℃，優(yōu)選為100℃；

性能測試：

1、本發(fā)明所制備的含碳酸根羥基磷灰石劑量計(jì)材料的劑量下限為0.5Gy；

2、本發(fā)明所制備的含碳酸根羥基磷灰石劑量計(jì)材料的零劑量響應(yīng)顯著降低；

3、本發(fā)明所制備的含碳酸根羥基磷灰石劑量計(jì)材料的劑量性能穩(wěn)定性好，可以實(shí)現(xiàn)劑量永久性記錄。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所制備的含碳酸根羥基磷灰石劑量計(jì)材料零劑量響應(yīng)ESR波譜以及該材料經(jīng)0.5Gy、1Gy、2Gy、5Gy、10Gy⁶⁰Coγ射線照射后的ESR波譜。

圖2為本發(fā)明所制備的含碳酸根羥基磷灰石劑量計(jì)材料的時(shí)間穩(wěn)定性(ESR信號與測量間隔時(shí)間關(guān)系圖)。

具體實(shí)施方式一：

1、6.372g Ca(NO₃)₂4H₂O溶于600ml去離子水中形成A溶液Ca²⁺濃度為0.045mol/L；

2、2.377g(NH₄)₂HPO₄與5.692gNH₄HCO₃溶于1500ml去離子水中形成B溶液(HPO₄^2-濃度為0.012mol/L，HCO₃^-濃度為0.048mol/L，即C/P＝4；

3、采用共沉淀法合成制備，水浴溫度為80℃；將B溶液緩慢滴加到A溶液中，滴加速度為26.3ul/s，劇烈攪拌，攪拌速度為630rpm；

4、整個(gè)合成過程中用氨水調(diào)節(jié)，反應(yīng)體系PH值始終保持為10-12；

5、合成反應(yīng)6個(gè)小時(shí)20分鐘滴加完成后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h，攪拌過程中，水浴溫度繼續(xù)保持為80℃，反應(yīng)體系PH值保持為10-12；密閉狀態(tài)，靜置陳化24h，用去離子水洗滌過濾直至溶液呈中性；然后放入干燥箱，在100℃條件干燥24h，研磨呈粉狀。

具體實(shí)施方式二：

1、6.372g Ca(NO₃)₂4H₂O溶于600ml去離子水中形成A溶液Ca²⁺濃度為0.045mol/L；

2、2.377g(NH₄)₂HPO₄與2.846gNH₄HCO₃溶于1500ml去離子水中形成B溶液(HPO₄^2-濃度為0.012mol/L，HCO₃^-濃度為0.024mol/L，即C/P＝2；

3、采用共沉淀法合成制備，水浴溫度為80℃；將B溶液緩慢滴加到A溶液中，滴加速度為26.3ul/s，劇烈攪拌，攪拌速度為630rpm；

4、整個(gè)合成過程中用氨水調(diào)節(jié)，反應(yīng)體系PH值始終保持為10-12；

5、合成反應(yīng)6個(gè)小時(shí)20分鐘滴加完成后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h，攪拌過程中，水浴溫度繼續(xù)保持為80℃，反應(yīng)體系PH值保持為10-12；密閉狀態(tài)，靜置陳化24h，用去離子水洗滌過濾直至溶液呈中性；然后放入干燥箱，在100℃條件干燥24h，研磨呈粉狀。

具體實(shí)施方式三：

1、3.186g Ca(NO₃)₂4H₂O溶于600ml去離子水中形成A溶液Ca²⁺濃度為0.0225mol/L；

2、1.189g(NH₄)₂HPO₄與1.423gNH₄HCO₃溶于1500ml去離子水中形成B溶液(HPO₄^2-濃度為0.006mol/L，HCO₃^-濃度為0.012mol/L，即C/P＝2；

3、采用共沉淀法合成制備，水浴溫度為80℃；將B溶液緩慢滴加到A溶液中，滴加速度為26.3ul/s，劇烈攪拌，攪拌速度為630rpm；

4、整個(gè)合成過程中用氨水調(diào)節(jié)，反應(yīng)體系PH值始終保持為10-12；

5、合成反應(yīng)6個(gè)小時(shí)20分鐘滴加完成后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1h，攪拌過程中，水浴溫度繼續(xù)保持為80℃，反應(yīng)體系PH值保持為10-12；密閉狀態(tài)，靜置陳化24h，用去離子水洗滌過濾直至溶液呈中性；然后放入干燥箱，在100℃條件干燥24h，研磨呈粉狀。