بررسی تجربی پاسخ دزیمتری نانوکامپوزیت پلی استایرن/ نانولوله کربن چند دیواره در میدان پرتوهای گاما

نویسندگان

1 سازمان انرژی اتمی

2 سازمان انرژی اتمی ایران

10.22052/7.1.21

چکیده

اخیراً نانوکامپوزیت‌های پلیمری به­ منظور آشکارسازی و دزیمتری پرتوهای گاما به ­صورت بَرخط مورد استفاده قرار گرفته ­اند. در این کار تجربی نانو‌لوله‌های کربنی چند دیواره (MWCNT) در بستر پلی استایرن (PS) با درصد وزنی 05/0 پخش شدند. در ساخت نانوکامپوزیت (wt% 05/0)PS/MWCNT  از روش محلولی بهره­ گیری شد. تصویر SEM پخش مناسب و یکنواخت نانولوله ­های کربنی در بستر پلیمری را تأیید کرد. جریان تاریک و جریان تابشی نانوکامپوزیت مذکور تحت پرتوهای گامای چشمه 60Co توسط الکترومتر در ناحیه اختلاف پتانسیل V500-1 و در محدوده آهنگ دز mGy/min 134-45 اندازه­ گیری شد. نتایج نشان داد که این دزیمتر در هندسه آرایه­ ی 2 تایی نسبت به هندسه ­های 3 تایی و تکی دارای پاسخ دزیمتری مناسب­ تری در محدوده آهنگ دز و اختلاف پتانسیل­ های ذکر شده است. در نتیجه نانوکامپوزیت مذکور می­ تواند به ­عنوان یک دزیمتر فعال به صورت امیدبخشی در ناحیه تشخیصی و درمانی به­ کار گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental investigation of dosimetry response of nanocomposite of polystyrene-multiwall carbon nanotube in gamma radiation field

نویسندگان [English]

  • Armin Mosayebi 1
  • Shahryar Malekie 1
  • Farhood Ziaie 2
  • Mehran Ataee Naeini 1
1
2
چکیده [English]

Recently, polymeric nanocomposites have been used as real-time detectors and dosimeters of gamma radiation. In this experimental work, multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) were dispersed in polystyrene (PS) martix with a weight percentage of 0.05 wt%. SEM images confirmed the appropriate and uniform distribution of carbon nanotubes in the polymer matrix. The dark current and photocurrent of the nanocomposite were measured under gamma irradiation of 60Co source using an electrometer in the voltage region of 1-500 V, and the dose rate range of 40-134 mGy/min. The results showed that this dosimeter in the array form of 2 pieces in comparison with the 1 and 3 pieces show a better response in the mentioned dose-rate and voltage ranges. Thus, this nanocomposite can be used as an active dosimeter in the diagnostic and therapeutic level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dosimetry response
  • Nanocomposite
  • Polystyrene
  • Multi-Wall carbon nanotubes
  • Dosimeter geometry

مراجع

[1] V. Mittal. Optimization of Polymer Nanocomposite Properties, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Germany, (2010). [2] N. Yamamoto, R. Guzman de Villoria and B.L. Wardle. Electrical and thermal property enhancement of fiber-reinforced polymer laminate composites through controlled implementation of multi-walled carbon nanotubes, Composites Science and Technology, 72 (2012) 2009–2015. [3] S. Gong, Z.H. Zhu and S.A. Meguid. Anisotropic electrical conductivity of polymer composites with aligned carbon nanotubes, Polymer, 56 (2015) 498–506. [4] S. Malekie and F. Ziaie. Study on a novel dosimeter based on polyethylene–carbon nanotube composite, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 791 (2015) 1–5. [5] S. Malekie, F. Ziaie and A. Esmaeli. Study on dosimetry characteristics of polymer–CNT nanocomposites: Effect of polymer matrix, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 816 (2016) 101–105. [6] S. Malekie, F. Ziaie, S. Feizi and A. Esmaeli. Dosimetry characteristics of HDPE-SWCNT nanocomposite for real time application, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 833 (2016) 127–133. [7] S. Malekie, F. Ziaie and M.A. Naeini. Simulation of polycarbonate-CNT nanocomposite dosimeter based on electrical characteristics, Kerntechnik, 81 (2016) 647–650. [8] S. Malekie and F. Ziaie. A two-dimensional simulation to predict the electrical behavior of carbon nanotube/polymer composites, polyeng, 37 (2017) 205–210. [9] A. Mosayebi, S. Malekie and F. Ziaie. A feasibility study of polystyrene/CNT nano-composite as a dosimeter for diagnostic and therapeutic purposes, Journal of Instrumentation, 12 (2017) P05012. [10] S. Malekie and N. Hajiloo. Comparative Study of Micro and Nano Size WO3/E44 Epoxy Composite as Gamma Radiation Shielding Using MCNP and Experiment, Chinese Physics Letters, 34(10) (2017) 108102. [11] M. Kaseem, K. Hamad and Y.G. Ko. Fabrication and Materials Properties of Polystyrene/Carbon Nanotube (PS/CNT) Composites: A Review, European Polymer Journal, (2016). [12] S. Thomas, K. Joseph, S.K. Malhotra, K. Goda and M.S. Sreekala. Polymer Composites, Nanocomposites, John Wiley & Sons, Weinheim, Germany, (2013). [13] D.S. McLachlan and G. Sauti. The AC and DC Conductivity of Nanocomposites, Nanomaterials, (2007). [14] A. Belashi. A Dissertation entitled Percolation Modeling in Polymer Nanocomposites, (2011). [15] Alamusi, N. Hu, H. Fukunaga, S. Atobe, Y. Liu and J. Li. Piezoresistive Strain Sensors Made from Carbon Nanotubes Based Polymer Nanocomposites, Sensors, 11(11) (2011) 10691–10723. [16] W. Bauhofer and J.Z. Kovacs. A review and analysis of electrical percolation in carbon nanotube polymer composites, Composites Science and Technology, 69 (2009) 1486–1498. [17] S. Zdenko and T. Dimitrios. Carbon nanotube–polymer composites: Chemistry, processing, mechanical and electrical properties, Progress in Polymer Science, 35 (2010) 357–401.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار