STATENS INSTITUTT FOR STRÅLEHYGIENE SIS rapport 1980:6 Fogging og Fading ved Langtidslagring av Kodak Radiation Monitoring Film. Tor Wøhni STATE INSTITUTE OF RADIATION HYGIENE Østerndalen 25 1345 Østerås NORWAY 1 9 8 0
INNLEDNING Ved lagring av bestrålt og ubestrålt dosimeterfilm, er det særlig to mekanismer som kan virke forstyrrende på tolking av optisk tetthet, og derved på dosemetrien. A. Fading. Fading vil si at det latente bildet som ble dannet ved bestålingen forsvinner under lagring. Det latente bildet består av samlinger av frie sølvatomer i sølvbromidkornene i emulsjonen. Onder framkallingsprosessen vlrker disse som katalysator for den videre reduksjon av sølvionenei sølvbromidkornet. I følge Becker 1973, skyldes 10% av den totale fadingen ren termisk dissosiasjon av sølvatcmansamling, mens resten skyldes kjemisk påvirkning av oksygen og fuktlghet. B. Fogging. Fogging vil si en økning i bakgrunnsvertningen, delvis p.g.a. naturlig bakgrunnstråling og delvis p.g.a. termisk indusert ansamling av sølvato/"<jr (latent bilde). De faktorer som påvirker fadingraten er fuktlghet og temperatur, ved siden av dosenivå og fotonenergi (Becker 1973). Flere undersøkelser tyder på at fading er et lite problem ved normal luftfuktighet og temperatur, seiv om resultåtene ikke alltid er helt entydige. Undersøkelser med du Pont type 552 film (Ziegler and Chleck,1959), konkluderer med at fading raten er betydelig ved 50% fuktighet og 27 C, der en film-eksposisjon på 1,2 ville bli olket som halvparten etter 90 dagers lagring.
- 2 _ En annen undersøkelse med dosimeter film fra samme fabrikk, du Pont Type 555 (Brodsky and Kathren-1963), ble filmer lagret under forskjellig fuktighet og temperatur, og hver uke bestrålt av en radiumkilde. Opplegget skulle simulere en realistisk situasjon der filmen ble båret av en yrkeseksponert. De konkluderer med at filmer som byttes hver 14.dag kan gi doseestimater som er 30% for lave p.g.a. fading, når filmene leses.v.h.a. en kalibrerlngskurve som ble laget en uke før framkallingen. Lengre intervaller mellom film-bytte ga svært upålitelig doseestimater, seiv ved relative fuktigheter ned mot 0%. En fogging effekt ble observert ved lagring/bestråling utover 6 uker.en effekt som i enkalte tilfeller utliknet fading effekten. I en annen undersøkelse (Kathren and Brodsky, 1963), ble effekten av omgivelsenes temperatur og fuktighet på filmfølsomheten undersøkt. Fimtypene var du Pont lype 544 og Kodak Personal Monitoring filmtype 2 (som er en amerikansk paralell til vår engelske Kodak Radiation Monitoring film). Pilmene ble lagret ved forskjellig temperatur og fuktighet før bestråling for å bringe emulsjonen i likevekt med omgivelsene, og framkalt kort tid etter bestråling. Nødvendig lagringstid for å oppnå likevekt i fuktigheten ved høy relativ luftfuktighet var ca. 72 timer. Det konkluderes med at følsomheten for Y -stråling varierer med temperaturen og fuktigheten til emulsjonen. For Kodak emulsjonen var responsen ved 85% relativ fuktighet bare 60% av responsen ved 0% (t=27 C). Under tørre forhold (0%) var følsomheten uavhengig av temperaturen (27-49 C). I en undersøkelse på Kodak Radiation Monitoring film (Heard et.al.1964), ble ingen fading effekt obseivert ved 30% relativ fuktighet, mens fading ved 60% relativ fuktighet var meget stor, i det den relative optiske tettheten falt fra 1,0 til 0,6 i løpet av 4 ukers lagring (t=30 C).
- 3 - Et annet studie av samme filmtype (Becker 1972), viser også meget sterk fading i et simulert subtropisk klima. Studier av termisk fogging, viser også en markert avhengighet av relativ fuktighet.(kathren, 1966). Maksimal termisk fogging opptrådte ved ca. 50% relativ fuktighet, og var sterkt redusert ved fuktigheter over 75%. (du Pont 508 ved 70 C). Under 50 C var det minimale tilløp til fogging ved lagringstider opptil én uke. På SIS kjøpes nå filmene for persondosimetri inn. i store partler og lagres her på huset. Partiene tilsvarer ca. 1/2 års forbruk, og lagres i helkroppstellerommet. For å undersøke effekten av fogging og fading på lagring av ubestrålt film og bestrålt kalibreringsfilm, ble følgende eksperiment utført. METODE Ubestrålte og bestrålte filmer ble lagret på 5 forskjellige steder under ulike atmosfæriske forhold, og ulik bakgrunnsstrålingsnivå. Filmene ble bestrålt med ^uco -stråling og røntgenstråling ved 100 kv (egenfiltrering + 2 mm Al) fra et Muller RT 100 terapiapparat. Sistnevnte strålekvalitet ligger ganske nær toppen av filmens følsomhetskurve. Dosene varierte fra 70 mr til 25 R for 60 Co, og fra 50 mr til 15 R for røntgenstrålingen. Etter forskjellig lagringstider ble filmene framkalt på vanlig måte og avlest. Lagringsperioden varierte fra 2 til 52 uker. Ved avlesning ble et sett kalibreringsfilmer for hver av de to strålekvalitetene framkalt sammen med testfilmene. Bestråling av kalibreringsfilmene ble hver gang foretatt umiddelbart før framkallingen. Alle filmene som ble brukt i eksperimentet har samme emulsjonsnummer, og stammer fra et og samme filminnkjøp.
Testfilmene ble bestrålt samlet, etter lagring i helkroppstellerommet i over en uke før bestråling. Kalibreringsfilmene ble også lagret her før bruk. De forskjellige lagringssteder m.m. framgår av tabell I. Lagringstedet representerer forskjellige realistiske alternativer for lagring av bestrålt og ubestrålt film på SIS. Tabell I. Lagringsted Bakgrunns- Temperatur Rel.Fuktighet strålenivå Helkroppstellerom,i Eksikator 3,uR/h -v. 25 C 13% Kontor i 2.etg. 14 " * 23 C 30-45% Helkroppstellerora 3 " 25 C 25-40% Kjøleskap 12 " 3-6 C 35-45% Eksikator i kjøleskap 12 " 3-6 C 13% Temperaturen og luftfuktigheten ble ikke styrt eller kontinuerlig overvaket. Verdiene fra enkeltmalxnger foretatt ved jevne mellomrom lå imidlertid i de angitte intervallene. Eksikator vil si en lukket glassklokke med silikagel i bunnen. De relative fuktigheter ble målt med hårhygrometre kalibrert ved 100% relativ fuktighet, og ukjent nøyaktighet. Bakgrunnsstrålenivået ble målt med Reuter Stokes Environmental Radiation monitor,model RSS-111. Por de røntgenbestrålte filmene, ble middel svertningen under åpent vindu, 50 mg plastfilter og 300 m'g plastfilter brukt til å bestemme tilsynelatende eksposisjon.
- 5 - Disse feitene skal ha samme følsomhet ovenfor den aktuelle strålekvaliteten (Jones & Marshall 1964). For Y - fil m e n e ble middelsvertningen under 300 mg, Dural og tinn/bly filteret brukt. P.g.a. manglende build-up ved korte bestrålingsavstander ble svertningen bak de tynneste filterne ignorert for disse filmenes vedkommende. Under samtlige lagringsbetingelser ble bakgrunns svertningen trukket fra, og den tilsynelatende eksposisjon etter forskjellig lagringstid bestemt v.h.a. netto optisk tetthet. Med tilsynelatende eksposisjon menes eksposisjonen slik den tolkes ut fra den aktuelle filmsvertningen til enhver tid. RESULTATER I fig. 1 og fig. 2 er den tilsynelatende eksposisjon for Co-bestrålte filmer lagret under henholdsvis normal og lav fuktighet plottet som funksjon av lagringstiden. Markeringene langs ordinataksen angir de reelle eksposisjonene som ble gitt før lagring. Fig. 3 og fig. 4 viser de samme forhold for røntgenbestrålt film. Resultatene for de to høyeste eksposisjonene for de røntgenbestrålte filmene refererer seg til den langsomme emulsjonen. Fig. 5 viser bakgrunnsvertningens variasjon med lagringstid og lagringssted. Den totale usikkerhet p.g.a.forskjeller i eksposisjon, emulsjonsvariasjon fra film til film samt uhomogeniteter i framkalleren ble anslått ved å bestråle 15.stk. film ved 100 kv under samme geometri som testfilmene, med samme framkallingsprosedyre o.s.v. Standardavviket i svertningene under 300 mg plastfilteret ble målt. Dette tilsvarte en spredning i tilsynelatende eksposisjon på + 5*.
-6 - DISKUSJON Fading av 60 Co bestrålt film er neglisjerbar i løpet av 17 ukers lagring under alle forhold. For den minste eksposisjonen (70 mr) observeres en viss fading etter 39 og 53 ukers lagring under alle forhold. Etter 39 uker tolkes denne som ca. 60 mr, og etter 53 uker som tildels enda lavere. For de øvrige eksposisjonene observeres ingen fading seiv etter et års lagring. Filmene lagret tørt viser imidlertid en signifikant stigning i tilsynelatende eksposisjon for de største dosenes vedkommende. Dette kan ikke forklares ved fogging, idet bakgrunnssvertningen allerede er fratrukket. Også ved normal fuktighet observeres en del unormale variasjoner i tilsynelatende doser etter lang tids lagring. Noe av dette kan muligens skyldes lokal utmattelse av framkalleren ved høye svertninger. Røntgenbestrålt film viser en liten men signifikant fading fra 17 ukers lagring og utover for alle doser uansett lagringsmetode. Etter et års lagring er den tilsynelatende dosen redusert til ca. 85%. Den langsomme folien oppviser imidlertid en vesentlig større fading enn den hurtige. Dette er ikke uventet, fordi den finere konstrukturen, er mer utsatt for kjemisk påvirkning. Dette er velkjent fra finkornete nuclear track emulsjoner i nøytron dosimetri. (oversiktsartikkel, Becker 1973) Ved fading i den langsomme emulsjonen ser det ut som temperaturen har en sterkere effekt enn den relative fuktlgheten, idet filmene som er lagret kaldt oppviser klart mindre fading, uansett fuktighet. Som det sees av figur 5, varierer fogging sterkt med lagringsbetingelser, inklusive bakgrunnstrålingsnivå. Minst fogging observeres som ventet i helkroppstelleromniet, p.g.a. den lave bakgrunnstrålingen.
- 7 - Malinger etter lengre tids lagring, (Hauge 80) viste at dosimeterfilm lagret i helkroppstelleravlukket etter 4 års lagring hadde en optisk tetthet på 0,28 mens filmene lagret i kjøleskap hadde 0,60. Filmene som er lagret tørt oppviser imidlertid øket fogging i forhold til filmene under normale lagringsforhold. Dette kan skyldes mindre fading for disse filmenes vedkommende, men den meget beskjedne fading for 60 Co filmene støtter imidlertid ikke denne forklaringen. Muligens kan det vare en annen side av samme effekten som ble observert ved de sterkeste bestrålt Co-filmene, nemlig at filmene som ble lagret tørt oppviste en økning av tilsynelatende dose etter som tiden gikk. Hvorvidt dette skyldes den lave relative fuktigheten heller det faktum at filmene ble oppbevart i en lukket beholder skal være usagt. Kodak anbefaler at filmene før bruk lagres på et tørt.sted, helst ved temperatur 7 C. (Kodak Data Sheet). KONKLUSJON For lagring av ubestrålt monitoring film utpeker helkroppstellerommet seg som det beste alternativet. Filmene bør ligge i vanlige esker eller skuffer. Bestrålt kalibreringsfilm (60co) kan uten problemer lagres i lengre tid, fortrinnsvis i husets normale atmosfære. Ved langtidslagring bør også disse filmene lagres på helkroppstellerommet, p.g.a. den lave bakgrunnsvertningen. Lange bæreperioder under normale forhold synes ikke å påvirke dosimeteravlesningen.
i-f 0 + P : i Ha 4 ;+D Fi 6.1 40 ' il ^ a T" ' t3- ' i i i.rit! i :h i : -Ul UJ T; i r: '-41.'5 r fl «3 o : so * i-5-; vs ^ i: :<^ i,,;: + c f ;»» «9 r 11-3+ "i '! 5s - -tsi M 1- ti" Trio' I; ^> -L.5?.. H...:e>fj i5 tai i i ; i. * 7-v lo; : - -«:; e ' r i ; <.^ : - Ul. -fe ;»tn - i - 6---+D : i e- @-*r &- 'r^a-.'o w w o o a \ & < - - - U i i i - Ts a :- o J T PJ C31Ji- to
,. 1 I I..Å ill i+\ MA] i! I to > Ji "!' : -f +..O J- -2 -t- ' - \ b -2 1 V -4 + rf--tix É 6-6 Q..>3 -H-H ;!.i4,!-i.-r: i?; i! i i.o. :.;.._ 'P?. ; i! I! ; > rr-f- ' I I. I! i!! I! 1 I i I : -* -! +_.0 'J" I r< -&- o 'i^.nr* <a s* *r
+ fl + a -f- i -^g 9 Fi&5 I! O cl f- -»-. I 'C ij > x <j_ - f _C c_- - ^ de, f-jt «r ii "i + S' i,-r -rø! LLL. Tf : +i -to- +a-.iu:ii.. Hl : i..4-!.:.l~ fli H" -3» 'f".fe -254 "I 1 ---c K. i i i 4 >. -S- - «- B~ 8 o «r : '"ra -Æ * i!.ru...i J1L I IN i '» f- HB- -&- o O * H* rffi
- «: +' 4» ; IfiéJi i :...!. f 1 1 - :. i ^ i o o ""' ' * " 1 K s. * us o tu 5: d s: *e X ^ b '5... ^ J,.. i i. d Ui - Ui-.^- i; -. u. -J > H - i> s..«* ^ V D <5 -J Ci) <=/ {_ ^v o p- l..«sl ^ ol 5- -j i: \3 US *o ' ^.u* ic x &<r " i " <2 : -J i- ;«+>.LL i -r- 4t j -L. u_. _,_-S r J_l. 1 i + I «n r i o ac- - - W -r r- Ul ~-hf: - g T ""! j + i ^ i :' < > 5-4
REFERANSER Becker K. Hie future of Personel Dosimetry Health Physics vol.23, p 729 (1972) Becker K. Solid State Dosimetry CRC Press, Ohio (1973) Brodsky A., Kathren R. Accuracy and Sensitivity of Film Measurements of Gamma Radiation - Part I. Health Physics vol. 9, p 453 (1963) Hauge L. Privat kommunikasjon (1980) Heard M.J., Cook J.E. and Holt P.D. Photographic Radiation Dosimetry and the Development of the AERE-RPS Film Dosimeter. AERE-M1370, Harwell 1964. Kathren R.L. thermal Fogging of Personel Monitoring Film. Health Physics vol.12, p 61 (1966) Kathren R.L. and Brodsky A. Accuracy and Sensitivity of Film Measurements of Gamma Radiation - Part II T. Health Physics, vol.9, p 769 (1963) Jones B., Marshall T. The Dosimetry of Mixed Radiations, involving more than one Energy or Type of Radiation, with the R.P.S/A.E.R.E Film dosimeter. The Journal of Photographic Science, vol.12 (1964)
- 2 - Kodak Data Sheet FM63 Kodak Radiation Monitoring Film. Ziegler C.A. and Chleck D.J. Latent Image Fading in Film Badge Dosimeters Health Physios, vol.4, p 32 (1960)