γ射线辐照对PVA/PEG/EY共混物光学特性及辐射显色效应的影响机制研究

本研究针对聚合物基辐射显色薄膜(RCFs)在辐射剂量监测中的应用需求，通过50 KGy γ射线辐照PVA/PEG/EY共混体系，采用UV-vis光谱系统分析了不同PEG含量(0-15%)样品的光学参数变化。发现辐照后吸收度降低、直接/间接带隙(Eg)增大、消光系数(k)普遍上升，折射率(n)与PEG浓度呈正相关，光学电导率(σopt)显著提升，为开发新型辐射剂量计提供了关键数据支撑。

　　

在辐射治疗和工业检测领域，精确测量γ射线剂量始终是关乎生命安全的核心问题。传统剂量计存在空间分辨率低、无法二维成像等局限，而辐射显色薄膜(RCFs)因其剂量依赖性变色特性成为研究热点。然而，现有RCFs材料普遍存在灵敏度不足、稳定性差等问题，特别是聚合物基质的辐射响应机制尚不明确。

俄罗斯联邦科学与高等教育部（项目编号FEUZ-2023-0014）支持的Yamen Alibwaini团队在《Applied Physiology Nutrition and Metabolism》发表的研究，创新性地选取聚乙烯醇/聚乙二醇/曙红Y(PVA/PEG/EY)三元体系，通过50 KGy γ射线辐照处理，系统揭示了辐射对聚合物光学特性的调控规律。这项研究不仅为开发高性能RCFs提供了新材料设计思路，更深入解析了辐射诱导聚合物结构变化的物理机制。

研究人员采用溶液浇铸法制备不同PEG含量(0-15%)的PVA/PEG/EY薄膜，通过UV-vis光谱和光致发光技术监测辐照前后光学参数变化。关键发现包括：在240-285nm和290-337nm区间的吸收峰对应C=O/C=C键的n→π跃迁，400-447nm峰源自π→π跃迁；辐照后所有样品吸收度降低，但光学电导率(σ_opt)显著提升；消光系数(k)在未辐照样品中表现浓度依赖性变化，而辐照后则普遍增大；折射率(n)随PEG浓度增加呈单调上升趋势。

研究结论部分指出，γ辐照通过引发自由基交联反应（C-centered radicals）和氧化降解的竞争机制，显著改变了聚合物网络的电子结构。特别是辐射诱导的单振子能量(E_o)升高和平均振子强度(S_o)降低，证实了材料内部发生了显著的电荷重排。这些发现为理解辐射显色材料的构效关系提供了新视角，对开发具有定制化光学响应的新型辐射传感器具有重要指导价值。

该研究的创新性体现在：首次定量揭示了PEG含量对PVA/EY体系辐射稳定性的调控作用；建立了光学参数（如E_g、k、n）与辐射剂量的定量关系；提出的"载流子浓度/有效质量比(e²/πc²)"新参数，为评估材料辐射敏感性提供了新指标。这些成果不仅推动了辐射化学领域的基础理论发展，更为医疗辐射剂量监测、工业无损检测等应用提供了新材料设计范式。