第六篇 辐照加工技术及应用

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3）核孔膜
具有一定能量的重离子能够穿透塑料膜，在塑料 膜上造成损伤，留下了痕迹，若将这些痕迹进行 化学腐蚀，则可扩大形成直径为微米量级的一致 性很好的微孔。这些微孔的直径和密度都可进行 控制。
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由于图案是由微孔组成的，微孔可以透气透水， 若用有颜色的液体去涂抹，图案区将被着色，留下 一个彩色的图案。上述基本原理是微孔防伪的基础。 应用该技术已经研制出了显形、隐形，以及微孔 防伪与激光防伪、彩色温变油墨防伪、电话电码防 伪等多重防伪技术结合在一起的系列微孔标识 。
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2、工业应用辐照技术
1）聚合物的辐射交联与降解 聚合物的辐射交联就是在一定剂量的辐射作用 下，聚合物中线性分子以化学键联系在一起，增大 分子量。交联程度不断增加导致形成凝胶，即不溶 于任何溶剂也不能熔融的网状结构。降解则是打断 分子链使分子量减少。
辐射交联反应
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辐射交联电线电缆: 已有三、四十年的历史了，利 用高能射线、特别是利用高能电子束照射电线和电 缆，改善其物理性能，而获得的高质量电线电缆产 品。 低温阻燃柔软热缩细管：具有低温热收缩、阻燃、 柔软的特点，并具有优良的绝缘、防水、防潮、密 封等性能。用于电线端部及连接部的绝缘、保护和 补强，接线端子、焊点的保护、绝缘，非耐温型电 子元件的绝缘保护。
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2）中成药及药材辐照灭菌
各种中草药，原料粉，药膏，散剂、丸剂、片剂、 胶囊的半成品、成品、空心胶囊、药用包装瓶等。 根据卫生部颁发的《60Co辐照中药灭菌剂量标准》 （内部试行）的规定，中药的最高耐受剂量：散剂、片 剂为3kGy，中药原料为6kGy，大蜜丸为8kGy。 灭菌剂量（SD）通常用下式求得：
热菌）
杀虫 抑止成 延长 熟及霉 货架 烂 寿命
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据联合国粮农组织（FAO），世界卫生组织 （WHO）与国际原子能机构（IAEA）1995年9月25 日公布，世界上38个国家已批准的辐照食品有538种 包括我国批准的18种： 苹果、生杏仁、稻谷、扒鸡、熟肉制品、果脯、大蒜、 荔枝、蜜桔、蘑菇、洋葱、花生、猪肉、马铃薯、中 国香肠、薯干酒、番茄、花粉。
dE D= dm
单位：国际单位，焦耳每千克，记作J/kg； 国际单位的专用名，“戈瑞”，记作Gy。
1Gy=1J/kg
与戈瑞相应的有毫戈瑞、微戈瑞。 它们的关系是：
1Gy=103mGy = 106μGy
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过去吸收剂量的专用单位是拉德（Rad）， 现在这一单位已经废止。
1Rad=10-2J/kg=0.01Gy 1Gy=1J/kg=100Rad
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4）辐照去污
例： 德国在慕尼黑附近建造了一个专用的试验场， 采用Co-60的伽玛射线进行处理。该试验场目前一直 在工作，每天处理的污泥浆可达100立方米左右。 污泥浆本身含有很多磷、氮等优质肥料。但是 另一方面，人们也担心在污泥中隐藏了各种各样的 细菌。因此，先要用Co-60的伽玛射线进行辐照灭 菌，然后才能用作肥料。
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3、医疗应用辐照技术 1）医疗用品辐射灭菌 医疗用品辐射灭菌消毒的工作原理是利 用放射性同位素60Co或137Cs的γ射线，以及 电子加速器产生的高能电子与X射线的化学 生物效应，以达到杀灭病原微生物的目的。
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目前辐射灭菌消毒的医疗用品种类繁多，包括 金属制品、塑料制品以及一次性使用的高分子材料 医疗用品等共计上千种，主要是一次性使用的，也 可以是多次使用的物品. 如注射器、手术器械、手套、采血与输血器具、 吸入治疗装置、绷带、胶布、药棉、罩衣、帽子 等；手术缝合线、体内插入物（如心脏瓣膜）；某 些生物组织和生物制剂；中西药物等。
环形磁体 二氧化碳进入空气
锅炉排放的气体
硫和氮
用于清洁烧煤废气的电子放射束系统
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6）化学药品合成
溴乙烷的生产。此为挥发性的有机液体，在有 机材料的合成中用作中间化合物。Co-60源的γ辐 射在溴化氢和乙烯的化合中起催化剂作用。 人们发现作为催化剂的γ射线比化学催化剂、 紫外线光电子轰击都好。通过这种独特的方法每年 生产数量不少的溴乙烷。 另外，在商业上，重要的化学制品聚乙烯也是 由钴的γ射线轰击乙烯而产生的。
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医疗用品辐射消毒灭菌一般都为大规模连续生 产，故一次性投资较大，不适合小批量医疗用品 的消毒灭菌，也难于用在多次使用的医疗用品消 毒上。
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灭菌剂量的选择：医疗卫生用品辐射灭菌要选择 一个有效的灭菌剂量，灭菌剂量是指达到所需“灭菌 保证水平”（Sterility Assurance Level,即SAL） 的吸收剂量。 “灭菌保证水平”是指通过有效的灭菌过程使产品 的无菌状态达到最大的期望概率。 SAL的选择是以产品的使用目的来确定的：与 体内受损伤组织接触的用品，选择10-6；与体外受 损伤组织接触的用品，选择10-3。
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热缩管的应用-包套
热缩管的应用-端子头
热缩管的应用-电线包敷
各种颜色、规格的热缩管材
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2）聚乙烯泡沫塑料
生产过程： 把聚乙烯、发泡剂、添加剂混合均匀、压片辐 照、然后发泡成型。聚乙烯经辐射交联后才有一定 强度，能将分解气体包埋住，产品具有独立的微细 气孔，表面柔滑美观、加工性能好，并具有优良的 耐腐蚀性、消冲击性、绝缘和绝热性能。 泡沫塑料已广泛用于建筑、包装、汽车等座垫， 救生及装饰等，可作为保温、绝缘、抗震、隔障等 材料。
辐射类型
光子 电子和介子
能量范围
所有能量 所有能量 能量＜10keV 10-100keV 100keV-2MeV 2-20MeV ＞20MeV 能量＞2MeV
WR
1 1 5 10 20 10 5 5 20
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中子
质子（反冲质子除外） α粒子，裂变碎片，重核
（3）有效剂量（effective dose, E) 定义：组织或器官的有效剂量是各组织或器官 的当量剂量HT与相应的组织权重因子WT的乘 积的总和。
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5）电子束辐照烟道气体净化
电子束辐照烟道气时，电子束的能量绝大部分 被烟道气中的主要成分氮，氧，水吸收，形成活性 物质如OH,O和H2O,有水时把SO2和NOX分别氧化成 H2SO4和HNO3。 1972年开始，日本开始广泛的进行电子束辐照 脱硫除硝的基础研究和半工业试验。
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电子加速器
分散器
E =
∑W
T
T
× HT
单位：Sv （希沃特）
意义：定量评价随机效应的危险度
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组织权重因子 (tissue weighting factor， WT)
组织或器官 红骨髓 结肠 肺 胃 膀胱 睾丸 乳腺 肝 食道 甲状腺 皮肤 骨表面 其余组织或器官 组织权重因子WT 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.20 0.05 0.05 0.05 0.05 0.01 0.01 0.05
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2）辐照保藏食品
工作原理：利用某种电离辐射源发出的射线来照射食 品从而引起食品中的一系列化学或生物化学反应，达 到抑制发芽、推迟成熟、延长货架期、杀虫、杀菌或 灭菌的效果。 这种保藏方法也成为辐照保藏，用这种方法处理的食 品称为辐照食品。
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辐照食品的剂量问题
辐照剂量 0.1～ 0.2～ 0.3～ (kGy) 0.18 0.5 1.0 辐照效应 抑止 发芽 0.35 0.95～9 5～10 ～2.8 巴斯德 去污染 灭菌（加
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用60Coγ射线、高能电子流、快中子和低能离 子等物理诱变剂、辐照处理数百种抗生素产生菌（ 如青霉素产生菌、洁霉素产生菌、卡那霉素产生菌 、庆大霉素产生菌、链霉素产生菌、内疗素产生菌 和核糖霉素产生菌等），已为制药工业选出一批高 产菌株，使抗生素增产，产生了可观的经济效益和 深远的社会效益。
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7）木材塑化加工
经γ辐照生产的新型木质地板市场需求量很大。 木材用塑胶浸泡，并通过一束γ射线。这束γ射 线改变了塑胶的分子结构，使木材表面光滑并能防 火。产品的外观没有什么变化，但材料都变得非常 坚硬，在公共场所使用这种木材是合适的。 此外，还可用类似的辐照技术制作经久耐用的 建筑用材，如花砖。
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目前国际上普遍采用如下公式确定灭菌剂量SD，
SD=D10*lg（No/N）
式中：D10是指杀灭90%的某种微生物所需的剂 量；No是指初始污染菌数；N是指灭菌后残留污染 菌数。 由上式计算出的灭菌剂量通常为10～20kGy。目 前国际上普遍采用的有效灭菌剂量是25kGy。一般 认为25kGy的剂量能够提供10-6的灭菌保证水平。
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例：
某人骨表面接受0.3Sv的当量剂量，而另一 个人骨表面受0.2Sv的照射，同时肝脏又受 到0.1Sv的照射，哪个人危险更大些？
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放射性活度(A) 吸收剂量(D) 剂量当量(H) 有效剂量（E） 任何物质
三 者 意 义 和 区 别
吸收剂量(D) 1戈瑞 = 1焦耳/千克 1 Gy = 1 J/kg
有机体 剂量当量(H) 有效剂量（E） 1Sv = 1 焦耳/千克
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放射源 活度(A) 1Bq=1次核衰变/秒
二、辐照加工技术的应用
1、农业应用辐照技术 1）辐射育种
基本原理：辐射作用于生物体，导致生物遗传性状的 基因发生突变，从而使生物特征特性发生变异，通过 人们有目的定向选择，使这种对生产有利的变异得以 稳定，从而培育成新品种。 具有打破性状连锁、实现基因重组、突变频率高、突 变类型多、变异性状稳定和方法简便等特点。
剂量-实际上是单位物质吸收电离辐射能 大小的一种量度
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（2）当量剂量（equivalent dose, HT) 定义：组织或器官的当量剂量是各组织或器官 的平均吸收剂量与辐射权重因子的乘积的总和。
HT = ∑DT,R ×WR
R
单位：焦耳/千克 专用名称：Sievert, Sv（希沃特）
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辐射权重因子 (Radiation weighting factor, WR)
第六篇 辐照加工技术ຫໍສະໝຸດ Baidu应用
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一、辐照加工技术
1、辐照加工 利用电离辐射与物质相互作用所发生的物 理效应、化学效应和生物效应，对被加工的 物质或材料进行处理，使其达到预期效果。 2、常用辐射源 Co-60，Cs-137，电子加速器，同步辐射。
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3、电离辐射的单位
（1）吸收剂量D
电离辐射授与某一体积单元中单位物质的平均能量。
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吸收剂量1戈瑞（1焦耳/千克）时的能量效应 1）水温升高（比热 4.2×103J/kg.度） 1 kg水物质吸收剂量 1 Gy 水温度上升 1/（4.2×103）= 2.4×10-4 C° 2）转化为物体的动能 m D= (1/2)m v2 运动速度 v = 1.4 m/s 3) 转化为物体的势能 mD=mgh 上升高度 h = 0.1 m
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调味品
熟食品
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标明辐照食品的国际符号
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辐照保藏技术的优越性： 射穿透能力强 适用性广 辐射处理是一种冷加工技术 节省能量 无化学残毒 大大延长产品的保质期
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3）消灭害虫
用辐射源照射幼虫，使其失去生育能力，这种 消灭害虫的作战方法叫做“辐射绝育法”，也叫“雄性 不育法”。 辐照杀虫的直接致死剂量为3～5kGy； 使昆虫在几天内死亡，则1kGy足以满足要求； 使昆虫在几周内死亡，则0.5kGy的剂量就足够了； 0.15kGy就能引起活体昆虫不育。
4、化妆品辐照灭菌
60Co-γ射线辐照灭菌是在常温、常压下进行的，
SD=D10*lg(N0/N)+K
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医疗用品消毒灭菌的特点： 冷消毒 消毒灭菌彻底 无污染 工艺简便快速 节约能源，处理费用较低
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医疗用品辐照消毒
医药制剂
中药原料
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3）辐射抗生素菌种诱变
电离辐射可以在DNA中引起不同类型的损伤， 可以使染色体在结构与数量上发生变化，发生断 裂和错接所产生的变异，是染色体畸变，还可以 使DNA内一对或少数几对碱基发生改变而因引起 基因性质的变化，是基因突变。
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辐射源
外照射：γ、α、β、X射线，质子，中子。 内照射：P-32，S-35，C-14。 关键：辐照剂量的确定。 育种范围： 植物的种子、花粉、无性繁殖器官、组织培养物和 活体植株； 动物包括禽蛋、鱼卵以及微生物等。
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全世界辐射育成品种518个。中国至1986年已育成 突变品种243个，种植面积超过1.4亿亩； 浙江“原丰早”水稻，黑龙江“黑龙19号”大豆，宁夏3号 水产方面：育成抗寒力强、生长快的“非洲鲫鱼”。 “鲁棉一号”： 山东省棉花研究所 Co-60