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射線防護門屏蔽材料的屏蔽機理
射線防護門屏蔽材料對電離輻射的屏蔽作用是通過材料中所含吸收物質(zhì)對電離輻射的吸收完成的。物質(zhì)對射線的吸收大體以下述兩種方式進(jìn)行,即能量吸收和粒子吸收。能量吸收以射線與物質(zhì)粒子發(fā)生彈性和非彈性散射方式進(jìn)行,如康普頓散射。能量吸收的大小與吸收物質(zhì)原子序數(shù)的4次方呈正比。當(dāng)物質(zhì)與高能射線作用時,能量吸收占主導(dǎo)地位。粒子吸收以射線粒子與物質(zhì)的原子或原子核發(fā)生相互作用方式進(jìn)行,如光電效應(yīng)。決定物質(zhì)粒子吸收能力的主要因素為該物質(zhì)原子的K層吸收邊(Kabsorptionedge)位置,即取決于物質(zhì)的K層吸收是否覆蓋射線的能量或能譜。對低能X射線,物質(zhì)的L層吸收也起一定作用。當(dāng)物質(zhì)與中能和低能X射線作用時,粒子吸收占有重要地位。
傳統(tǒng)的醫(yī)用射線防護門屏蔽材料為鉛,鉛的原子序數(shù)為82,具有良好的能量吸收特性,是一種用以屏蔽高能電離輻射的理想材料。從粒子吸收特性看,鉛對能量高于88.0keV和介于13.0keV至40keV之間的電離輻射有良好的吸收能力,但對能量介于40keV至88.0keV之間的電離輻射存在一個粒子吸收能力薄弱區(qū)域(即鉛的“弱吸收區(qū)”),因此將鉛作為唯一吸收物質(zhì)所制成的防輻射材料,其缺陷是顯而易見的。近年來,有關(guān)研究人員開始嘗試填加鋇、鎘、錫、鑭系等金屬元素,以彌補鉛的這一缺陷。他們采用混合鑭系元素作為彌補鉛弱吸收區(qū)的吸收物質(zhì),具有射線吸收性能好、重量輕、價格低、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
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