X射线屏蔽材料（精选12篇）
X射线屏蔽材料 篇1
随着现代科学技术的发展,医用X射线诊断技术日新月异,医用诊断X射线机广泛使用和普及,使医疗照射成为不断增加的最大人工电离辐射来源[1]。为了保障放射工作人员和公众的身体健康与安全,需要建设医用诊断X射线机房。由于X射线机的种类和使用目的不同,其防护特点也有很大的差别。不同的屏蔽材料和厚度,其防护效果不同,屏蔽材料的防护性能与材料种类、密度、加工工艺等不同有较大差异。实际施工中无法对所用的每种和每批次屏蔽材料检测铅当量,因此建设医用诊断X射线机房所选用屏蔽材料的防护性能难以精确掌握,可能存在防护过当或防护不足的问题,造成建设成本增加或材料的浪费,均是亟待解决的问题。如何对X射线屏蔽材料的防护性能进行简易测量,我们从2014年9月—2015年12月对X射线屏蔽材料的衰减倍数及铅当量的简易测量方法进行了研究,为建设医用诊断X射线机房提供可靠的参考数据。
1 材料与方法
1.1 材料
医用诊断X射线机房常用的屏蔽材料:实心红砖、泡沫水泥砖、实心水泥砖、铅板、钡基纤维板、硫酸钡水泥板(硫酸钡与水泥4∶1重量比制作)、铅板等。
1.2 仪器设备
辐射剂量检测仪采用ATOMTEX AT1123型X-γ射线剂量检测仪,为白俄罗斯制造,能量范围0.015~10 Me V,终值响应时间小于250 ms;巴拉库达(Barracuda)X射线机多功能质量检测仪,为瑞典RTI辐射测量公司制造;X射线源为北京通用电气公司(GE)生产的医用诊断X射线机,型号:玲珑XR6000,最高管电压150 k V,每档调节为1 k V,管电流及曝光时间均为可调。
1.3 方法
采用AT1123型Χ-γ射线剂量检测仪连接远程遥控器进行检测,Χ-γ射线剂量检测仪放进6 mm Pb铅当量的专用铅准直器,用6 mm Pb铅当量专用铅档板套在检测仪探测器侧(规格20 cm×20 cm,中心开一个直径为50 mm的孔),使检测仪只能测量主射线束单一方向的射线,仪器探测器中心点离X射线机球管1 m距离。见图1。在测量几何条件不变情况下,X射线机在固定的管电压和管电流,分别测量空白(无被测物体)剂量当量读数A0和有被测屏蔽材料时的剂量当量读数Ai,屏蔽材料的衰减倍数M=A0/Ai。
1.4 检测条件
医用诊断X射线摄影机曝光的管电压根据检测需要调节,管电流:10 m A;曝光时间:500 ms;总过滤:3.63 mm Al。
1.5 统计学分析
应用Excel 2010进行数据汇总和处理,采用直线回归分析铅板厚度与衰减倍数对数的线性关系。
1.6 质量控制
为了每次曝光的X射线输出量有较好的稳定性,使测量结果有可靠性,本次研究所采用的医用诊断X射线机经多功能质量检测仪检测,其输出量重复性及曝光时间指示偏离均控制在±3%;为了屏蔽四周杂散射线对仪器的干扰,本研究采用6 mm Pb铅当量的专用方形铅准直器及6 mm Pb铅当量的专用铅档板,使X-γ射线剂量检测仪探测器只受到主射线束的照射,屏蔽四周杂散射线对仪器的干扰,提高数据的准确性。
2 结果
2.1 铅板对X射线衰减倍数
铅板厚度与X射线衰减倍数的对数呈直线相关(100 k V:β=1.04,P<0.01;120 k V:β=1.05,P<0.01),100 k V和120 k V的相关系数R2分别为0.998 4和0.999 7。见图2。铅板样品采用简易测量方法,利用实验建立的直线回归方程计算出铅当量为2.30 mm Pb(120 k V),与铅板样品检定报告铅当量2.20 mm Pb(120 k V)比对,误差为4.55%。见表1。
注:a铅板样品厚度为铅当量检定结果,其他铅板厚度为实际测量结果。CV—变异分数。
2.2 管电压的衰减倍数及铅当量关系
相同厚度的同一种屏蔽材料,不同管电压测出的衰减倍数及铅当量不同,管电压100 k V测出的衰减倍数大于120 k V,非铅屏蔽材料铅当量,100 k V测量结果大于120 k V。见表2。
2.3 材料厚度与铅当量关系
相同管电压,不同厚度的同一种非铅屏蔽材料,铅当量随着材料厚度的增加而增加,但铅当量增加幅度与厚度不成比例,如100 k V管电压测试条件,实心红砖160 mm厚度是80 mm的2倍,但160 mm实心红砖铅当量检测结果是80 cm的3.56倍(1.78/0.50);20 mm钡基纤维板铅当量是10 mm的2.26倍(2.06/0.91),不同的非铅屏蔽材料厚度与铅当量变化比例不同。见表3。
注:a钡基纤维板密度为厂家提供,其他材料为实际测量值。CV—变异分数。
3 讨论
建设医用诊断X射线机房四周墙体防护的屏蔽设计目前已有很成熟的计算方法[2,3],但医用诊断X射线机房所用的屏蔽材料种类多,因组成成分、密度、施工方法不同,其防护性能也存在很大差异,虽然有些材料可以送样品进行铅当量检测,因检测费用问题,现实上每间机房所用的每批屏蔽材料进行铅当量检定很难做到,所以其防护性能只能粗略估算,难以精确掌握,因此开展医用诊断X射线屏蔽材料防护性能简易测量方法的研究,比较适合实际工作中应用,能较准确地掌握医用诊断X射线机房实际施工所用的屏蔽材料衰减倍数或铅当量参数,以解决可能存在防护过当或防护不足的问题。
3.1 简易测量方法的适用条件
本研究所采用的铅板,其纯度为99%以上,实验建立的基线值计算送检铅板样品铅当量,与铅板样品检定报告比对,误差为4.55%,本简易测量方法为非标准方法,其总过滤为3.63 mm Al,与标准方法的2.5 mm Al过滤不同[4],其准确度已能满足日常使用的要求(≦10%)。因辐射剂量检测仪的检测下限限制,本方法在100~120 k V管电压条件下,测量屏蔽材料铅当量不能超过5 mm Pb,当管电压低于100 k V,测量铅当量最高上限会相应降低。为了检测的准确性,X射线机的出束时间应不小于辐射剂量检测仪的终值响应时间,本研究所采用的AT1123型Χ-γ射线剂量检测仪的终值响应时间小于250 ms,因此,本方法的曝光时间应≥250 ms,才能保证检测结果的准确性。
3.2 衰减倍数及铅当量与X射线管电压的关系
铅当量是以铅作为比较标准,当一定厚度的某种屏蔽材料与某一厚度的铅达到相同屏蔽效果时,把这时铅的厚度称之为该厚度屏蔽材料的铅当量。通常描述屏蔽材料的防护厚度采用铅当量比采用衰减倍数简单,但非铅屏蔽材料的铅当量并不是固定不变的,它随被屏蔽光子能量(X射线光子能量与管电压大小有关)和屏蔽材料的厚度而变化。同厚度非铅屏蔽材料的铅当量,随着检测使用的管电压不同而变化[5]。本次试验结果显示,相同厚度的同种非铅屏蔽材料,不同管电压测出的铅当量不同,100 k V大于120 k V,这与文献[6]报道的一致。描述非铅屏蔽材料的铅当量时,应注明哪种管电压测量的铅当量。例如:牙科全景机,一般工作管电压为70~90 k V;而CT机,一般工作管电压为120~130 k V,同样的24 cm厚实心红砖墙体,相对这两种不同工作管电压来说,铅当量是明显不同的。我们对医用诊断X射线机房进行防护设计时不能全部硬套用管电压120 k V时的铅当量,这样会存在低估或高估机房墙体防护厚度,造成在防护设计上出现过当或不足的现象。
3.3 厚度与铅当量的关系
非铅屏蔽材料由于其组成成分比较复杂,在相同管电压条件下,不同厚度屏蔽材料其铅当量不同,铅当量随着厚度的增加而增加,但铅当量增加幅度与材料厚度增加不呈比例变化,即砖的铅当量随砖的厚度而略有增加,与国内其他研究结果相同[7]。不同屏蔽材料的铅当量也不同。因此,不能通过简单叠加的方式计算屏蔽材料的铅当量,简易测量方法能较方便、准确地测量屏蔽材料衰减倍数或铅当量参数,减少在X射线机房新建过程中可能存在防护过当或防护不足的问题。
作者声明本文无实际或潜在的利益冲突
参考文献
[1]张占江.医疗照射防护中存在的问题及对策分析[J].职业与健康,2010,26(17):1994~1995.
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[7]张冰洁,王建伟,贾天合.粘土砖在屏蔽防护中的应用[J].中国辐射卫生,2008,17(3):301-302.
X射线屏蔽材料 篇2
姓名：王杰
班级：1129201
学号：1112920103
X射线衍射在材料科学中的应用
学号：1112920103 姓名：王杰
摘要： X射线衍射是人类用来研究物质微观结构的第一种方法，并且x射线衍射的应用范围非常广泛, 现已渗透到物理、化学、地球科学、材料科学以及各种工程技术科学中, 成为一种重要的实验方法和结构分析手段, 具有无损试样的优点。本文将主要介绍x射线衍射及其在材料科学中的应用。
关键词：x射线 材料科学 物相分析 应用
X射线是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（20～0.06）×10-8厘米之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应。而我们对x射线了解最多的无疑是x射线的衍射了，1912年劳埃等人根据理论预见，并用实验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现象，证明了X射线具有电磁波的性质，成为X射线衍射学的第一个里程碑。
当一束单色X射线入射到晶体时，由于晶体是由原子规则排列成的晶胞组成，这些规则排列的原子间距离与入射X射线波长有X射线衍射分析相同数量级，故由不同原子散射的X射线相互干涉，在某些特殊方向上产生强X射线衍射，衍射线在空间分布的方位和强度，与晶体结构密切相关，这就是X射线衍射的基本原理。还有在x射线衍射方面最为重要的一个定理即布拉格定理，2d sinθ=nλ。这个公式的得出直接推动了x射线的发展，引起了人们对它的关注。时至今日，x射线衍射的应用范围已非常广泛, 渗透到物理、化学、地球科学、材料科学以及各种工程技术科学中, 成为一种重要的实验方法和结构分析手段, 具有无损试样的优点，它的应用包括物相分析、精密测量晶体点阵参数、宏观应力的测定等。
物质结构的分析尽管可以采用中子衍射、电子衍射、红外光谱、穆斯堡尔谱等方法，但是 X 射线衍射是最有效的、应用最广泛的手段, 而且X射线衍射是人类用来研究物质微观结构的第一种方法。
关于材料科学方面，x射线的应用相当广泛，我们都知道在研究材料时，其内部微观结构占用很大部分，晶体结构的点阵常数、微观结构、晶粒取向等等的研究都十分重要。所以在研究这些的时候方法的选择也变得尤为重要，由于x射线衍射具有无损和结构分析的优点，故它在材料科学的研究中占有相当的地位。接下来就具体介绍一下它的应用。
1、物相分析
物相分析是X射线衍射在材料中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相；后者则根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。
物相定量分析的任务是用X射线衍射技术，准确测定混合物中各相的衍射强度，从而求出多相物质中各相的含量。其理论基础是物质参与衍射的体积或者重量与其所产生的衍射强度成正比，因而，可通过衍射强度的大小求出混合物中某相参与衍射的体积分数或者重量分数，从而确定混合物中某相的含量。X射线衍射物相定量分析方法有：内标法、外标法、绝热法、增量法、无标样法、基体冲洗法和全谱拟合法等常规分析方法。内标法、绝热法和增量法等都需要在待测样品中加入参考标相并绘制工作曲线，如果样品含有的物相较多、谱线复杂，再加入参考标相时会进一步增加谱线的重叠机会，从而给定量分析带来困难；外标法虽然不需要在样品中加入参考标相，但需要用纯的待测相物质制作工作曲线；基体冲洗法、无标样法和全谱拟合法等分析方法不需要配制一系列内标标准物质和绘制标准工作曲线，但需要复杂的数学计算，如联立方程法和最小二乘法等，总之，X射线衍射方法进行物相定量分析方法很多，但是有些方法需要有纯的物质作为标样，而有时候纯的物质难以得到，从而使得定量分析难以进行，从这个意义上说，无标样定量相分析法具有较大的使用价值和推广价值。
故此可以看出在研究材料时，应用物相分析无疑是最有效的方法，研究一个物质的组成及比例情况，就只需对其进行x射线衍射便可以很快得出结论。
2、宏观应力的测定
在材料部件宏观尺度范围内存在的内应力分布在它的各个部分，相互间保持平衡，这种内应力称为宏观应力，宏观应力的存在使部件内部的晶面间距发生改变，所以可以借助X射线衍射方法来测定材料部件中的应力。按照布拉格定律可知，在一定波长辐射发生衍射的条件下，晶面间距的变化导致衍射角的变化，测定衍射角的变化即可算出宏观应变，因而可进一步计算得到应力大小。总之，X射线衍射测定应力的原理是以测量衍射线位移作为原始数据, 所测得的结果实际上是应变，而应力则是通过虎克定律由应变计算得到。
借助X射线衍射方法来测定试样中宏观应力具有以下优点：不用破坏试样即可测量；可以测量试样上小面积和极薄层内的宏观应力，如果与剥层方法相结合，还可测量宏观应力在不同深度上的梯度变化；测量结果可靠性高等。
由于我是材料学院的学生，所以对此有些了解，我们平常在对一种材料进行分析的时候，它所能承受的最大应力是研究的关键所在，只有对此有了研究，才可以继续研究它的其他方面。所以x射线的研究也变得尤为重要了。
3、晶体点阵参数的测定
点阵参数是晶态材料的重要物理参数之一，精确测定点阵参数有助于研究该物质的键合能和键强，计算理论密度、各向异性热膨胀系数和压缩系数、固溶体的组分和固溶度、宏观残余应力大小，确定相溶解度曲线和相图的相界，研究相变过程，分析材料点阵参数与各种物理性能的关系等，确定点阵参数的主要方法是多晶X射线衍射法。X射线衍射法测定点阵参数是利用精确测得的晶体衍射线峰位2H角数据，然后根据布拉格定律和点阵参数与晶面间距d值之间的关系式计算点阵参数的值。常用于相图的固态溶解度曲线的测定。溶解度的变化往往引起点阵常数的变化；当达到溶解限后，溶质的继续增加引起新相的析出，不再引起点阵常数的变化。这个转折点即为溶解限。另外点阵常数的精密测定可得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。
4、结晶度的测定
结晶度定义为结晶部分重量与总的试样重量之比的百分数。现在非晶态合金应用非常广泛，如软磁材料等，而结晶度直接影响材料的性能，因此结晶度的测定就显得尤为重要了。测定结晶度的方法很多，但不论哪种方法都是根据结晶相的衍射图谱面积与非晶相图谱面积决定。
X射线分析由于设备和技术的普及已逐步变成金属研究和材料测试的常规方法。早期多用照相法，这种方法费时较长，强度测量的精确度低。50年代初问世的计数器衍射仪法具有快速、强度测量准确，并可配备计算机控制等优点，已经得到广泛的应用。但使用单色器的照相法在微量样品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。从70年代以来，随着高强度X射线源（包括超高强度的旋转阳极X射线发生器、电子同步加速辐射,高压脉冲X射线源）和高灵敏度探测器的出现以及电子计算机分析的应用，使金属 X射线学获得新的推动力。这些新技术的结合，不仅大大加快分析速度，提高精度，而且可以进行瞬时的动态观察以及对更为微弱或精细效应的研究。
X射线粉末衍射技术发展到今天，已经渗透到包括物理、化学、天文、生命科学和材料科学等各个研究领域中，成为非常重要的近代物理学分析方法。通过X射线衍射分析，可以测得试样的结晶度、晶粒大小、点阵参数、试验由哪几种物质构成以及各物质的含量等，可以对薄膜材料进行厚度、粗糙度等测定，同时还可以由多晶材料得到类单晶衍射数据，从而获得试样的晶体结构。
参考文献：
防止X射线对人体的危害 篇3
当你发烧、咳嗽、外伤或者检查身体时，医生常常请你透视一下或拍一张片子。这就是利用X射线来检查体内脏器及骨骼有没有病。芷是一种理想的诊断疾病的手段。
X射线是由德国物理学家伦琴在80多年前首先发现的。它曾轰动了世界。开始时没有搞清它的性质，就以代数中的未知数“X”来命名，所以大家称它为X射线。其实它和无线电波、可见光、红外线、紫外线一样，都是一种电磁波，不过它的波长较短，只有可见光波长的几万分之一而已。
X射线的发现，在科学史上是一个划时代的事件，它为我们打开了原子能时代鳆大门。现在工业探伤，地质研究都离不开它，医学上更为重要，不仅用于诊断，还用它来治疗疾病，挽救了大量在死亡线上挣扎的“苦人儿”，对人类作_出了不可磨灭的贡献。但随着X线的发现和使用，同时也招来了前所未有的放射线危害。1902年报道了第一例由于X射线照射引起的皮肤癌，1912年又发现了第一例X射线工作者的白血病，从此就逐步引起了人们对X射线危害的重视，
经过医学家和生物学家多年来的观察研究，发现X射线通过人体组织时，使构成组织的细胞损伤和人体内的液体发生电离，导致火体组织和细瓶的结构、功能发生改变或破坏。这种损害作用和x光机的性能、防护条件，接受射线照射量的多少有关。X光机的照射量可通过仪器测定。一般说，剂量小，损害轻，剂量大，损害重，而且剂量在人体内能够累积。剂量学中所用的单位有伦琴(简称伦)、拉德和雷姆等，在不同情况下用不同单位。如测量X光机本身时用伦琴作单位，人或生物吸收的量则用拉德作单位，在防护时常用雷姆作单位。对X射线来说，上述这些单位的数值近似《为便于理解，比如说，100拉德相当于100伦琴或雷姆》。
剂量多少与主要危害
1，如果短时间内全身受到lOO拉德以上剂量照射，就会得急性放射病；当剂量达到600拉德时，就有致命危险。得了急性放射病，金身各系统各器官都会受到损伤，最明显的是血掖制造障碍，血细胞破坏，出血、岖吐、腹泻、发烧，病人抵抗力下降，严重的甚至可能、因大出血或败血症而死亡。
2，如果全身长期受到远远超过每年5雷姆的慢性照射，人就感到疲乏、无力、头昏、头痛，失眠或嗜睡、记忆力减退、消瘦等。详细检查一下，发现血液有改变，尤其是白血球、血小板减少，内分泌、生殖等系统都有不同程度的病变。这可能是患了慢性放射病。其中极少数人，在数年至数十年后，还可能得白血病和其它恶性肿瘤。据美国20－10年代的统计，放射科医生的白血病要比其他医生高若干倍。日本1996～1972年分析发现，放射工作人员的皮肤癌明显增高。
3，射线对生殖系统也有明显的危害，能杀死生殖细胞，或使生殖细胞结构发生改变。据有人认为，男子受到50拉德X线照射，可使精景显著减少，200拉德以上照射，精子就消失，女子受到150拉德以上照射，可引起月经暂停如剂盈继续增大，可引起永久停经。因而上述情况可能引起不育，但对性欲的影响一般较小。另外还可能引起流产和死胎增加，或使他们的后代发生先天性畸形。根据有人观察，人体只要经过一次X线透视，就会使人体内的细胞染色体畸变增加，而染色体是遗传物质的贮存库。当受到100拉德剂量照射时，会使畸变率增加一倍。因此，为了保护人类后代，国际放射防护专门机构提出；具有生育年龄的人，30年内总的照射剂量不要超过5雷姆。
照射剂量的计算
那么我们平时去医院做X线透视或拍片，究竟受到多少X线的照射量呢?国内有人做过详细调查测定，情况见下表。
这个表格内的数字说明，就是只做一次X射线检查，所受到的照射剂量也是不小的。举例说，国家为保护放射工作人员健康，提出每年全身接受的累计最大容许照射剂量为5雷姆(即这个数量基本上是安全的)，而普通人一次简单的胸部透视所受到的照射量，就相当于放射工作人员全年容许剂量的17％。因此，过多地接受不必要的射线，对人体总是没有好处的，这一点必须引起大家重视(有人根据实验资料指出，大剂量的照射，会缩短人的寿命。但也有人认为，小剂量的射线照射，可延长寿命)。
怎样防止X线的危害
任何事物都有两重性。运用X射线既大有益子人类，但运用不当也能损害人体健康。从医疗角度看也是这样，为了诊断和治疗严重危害人体的某些疾病，有时必须进行多次X线检查或治疗，这是保护你的健康的需要。但应尽量避免不必要的X线检查，医生则应提高诊断水平，尽可能减少重复透照。一般体检胸透最多半年一次。对病员来说，应听从医生嘱咐和诊断，不要在同一时间内连续在几个医院透视或拍片，因为这对身体非常不利。计划生育工作中透视检查避孕环，也应适当控制次数，每次至少间隔半年以上。为了防止胎儿受照，对新婚不久或尚未生育的年轻妇女下腹部及盆腔的X线检查，最好控制在月经来后的10天内，孕妇一般不宜作X线检查，尤其在怀孕的头8个月，胎儿部位不得受照射。在其他部位作X线检查时，医生也应注意保护任何病员的下腹部(可用铅橡皮遮盖)。非有关工作人员不要在X线机房内及其附近停留。
X射线屏蔽材料 篇4
笔者综述了X射线屏蔽机理及防护材料设计,总结了聚合物屏蔽复合材料的研究现状,并对聚合物基射线屏蔽复合材料进行了展望。
1 X射线辐射防护与屏蔽机理
1.1 辐射防护
医用X射线辐射是不断增加的最大人工电离辐射照射来源,加强医疗照射防护已成为国际放射防护领域新进展的重点。通常,X线机的固有安全防护非常重要。例如,球管管套、遮光器应不漏射线,窗口装有铝滤过板。在射线源与工作人员之间设置屏蔽,以消除或减少射线的辐射。工作人员配置铅衣、铅围裙、铅帽、铅眼镜、铅手套等。采用新型聚合物基复合材料来完善X射线机器的防护工作,不仅可提高屏蔽效果,而且加工方便。
1.2 屏蔽机理
高能射线屏蔽作用主要是通过射线与吸收物质相互作用,产生3种吸收效应(见图1),进行能量传递,从而完成物质对射线能量的吸收[2]。由于X射线的射线能量相对较小,其能量吸收主要包括两种形式:“康普顿散射”与“光电效应”。
“光电效应”吸收X射线的原理与康普顿效应不同,它是以X射线光子与核外电子相作用为基础进行的。所产生的富裕能量或以热能形式,或通过能级跃迁发出次级射线的形式释放。热能对生物体无害,次级射线也因其能量远比原始的X射线低,从而达到防护射线的目的。当X射线能量较低时,光电吸收起主要作用(见图1)。
2 防护材料屏蔽性能影响因素及其设计
2.1 防护材料屏蔽性能影响因素
防护材料对X射线吸收能力的大小,即屏蔽效果的好坏,取决于入射光子与材料发生光电效应和康普顿效应几率的高低。由以上理论分析可知,光电效应和康普顿效应都是射线与原子核外电子产生作用的结果。因此,除了材料的密度以外,原子的核外电子数量、内轨道电子能级大小和能级数量,轨道电子分布也都影响材料的屏蔽性能。
(1) 原子核外电子数对屏蔽性能的影响。
对光电效应而言,X光子与内壳层电子发生的相互作用。而单位体积内内壳层电子数的大小取决于屏蔽材料的密度;对康普顿效应而言,外壳层电子数及自由电子数越多(主量子数大的元素),康普顿效应发生的几率就越大。因此,选择高原子序数、高密度元素作为吸收物质,可取得良好的屏蔽效果。
(2) 原子核外内轨道电子能级对屏蔽性能的影响。
对任一种特定的物质,均存在一个或几个能量值,在此能量值,吸收系数会发生突然增大,这个使吸收系数陡增的能量值叫做这种物质的吸收限或称吸收边(如K,L,M等吸收边),其数值等于内壳层电子的结合能。由于光子能量的完全消失最终是在光电效应过程中完成的,所以若屏蔽材料中存在多个吸收限,则对一连续能量光子束来讲,在多处均能因光电效应的贡献而提高屏蔽效果。
(3) 原子核外电子分布对屏蔽性能的影响。
光子与电子碰撞的几率的高低,不仅和电子密度有关,还与电子密度一定的情况下,核外电子分布或轨道伸展方向有关。在材料设计上,若能使吸收原子的核外电子具有多个空间伸展方向,且使各伸展方向(轨道)相互“靠拢”、“交叉”、“重叠”,则会明显地提高X光子与电子相互作用的几率,从而提高屏蔽效果。
2.2 防护材料设计
X射线在屏蔽材料中穿越时,它遵从如下的指数衰减规律,即
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式中,I(x)和I0分别表示穿过屏蔽材料前、后的X射线强度;x是屏蔽材料厚度;μ(t)是X射线在该物质中的线减弱系数;μ与入射光子能量及物质原子序数有关;B(x, E)是修正因子[3]。
由式(1)可知,不论何种屏蔽材料(主要指混合材料和化合物),只要它们的减弱系数(μ(t))和质量厚度之积(x)相等,则对X射线屏蔽效果相同。从另一方面来说,只要设计出质量减弱系数足够大的材料,就可以用较小防护层厚度来满足防护对象的防护要求。
为了获得屏蔽性能良好,且具有一定结构强度的材料,X射线辐射防护材料包括基本防护材料和辅助材料。基本防护材料是指主要具有屏蔽功能的组成成分(化合物或单质);辅助材料通常是指为了达到一定结构强度或者容易加工的材料,本文中主要是指聚合物材料。
基本防护材料的减弱系数(μ(t))在很大程度上决定了防护材料的屏蔽性能,因此,基本防护材料必须选取减弱系数(μ(t))较大的材料。在目前已知的防护材料(化合物或单质)中,减弱系数较大的有金、钨、铅、钡、铜、铋、铁等及其化合物。
由上可知,聚合物基屏蔽材料通常是指在聚合物基体中,添加减弱系数较大的金属材料得到具有屏蔽功能的复合材料。
3 聚合物基防辐射材料的研究现状
聚合物基防辐射材料大多以有机聚合物为骨架材料,以具有吸收射线功能的屏蔽剂微粉为填料,经一定工艺复合而成。这样的材料既结合了聚合物材料的易加工性能,又能保证一定的屏蔽效率。聚合物基屏蔽材料按照所添加的屏蔽剂分别综述如下:
3.1 含铅聚合物基复合材料
有机铅玻璃是在普通有机玻璃内引入氧化铅的透明屏蔽材料。主要原料为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和氧化铅[1]。蒋平平等研究了在本体聚合过程中加入有机羧酸铅化合物。研究发现,所制得的复合材料对中、低能量X射线具有明显的屏蔽作用[4]。
戴耀东等采用γ辐射接枝聚合法制备了纳米聚丙烯酸铅/环氧树脂辐射防护材料,对射线的质量吸收系数高于铅的质量吸收系数,是一种屏蔽性能十分突出的轻质材料[5]。安骏等制备了不同铅含量、不同树脂类型的树脂/纳米铅和树脂/纳米硫酸铅防高能辐射复合材料。综合各种因素对X射线屏蔽能力的影响,聚苯乙烯磺酸钠/纳米铅复合材料是一种密度小、铅含量少、对X射线屏蔽能力强的复合材料[6]。
一般说来,以乙烯基为基体的塑料耐辐射性能差,含苯环结构的聚合物则具有较好的耐辐射性能。但到目前为止,国内外对这类复合材料用于辐射屏蔽方面的研究还相当少。沈孝洪等利用自制的聚酰亚胺(PI)为基体、硝酸铅为添加剂制备了PI/硝酸铅辐射防护材料。研究发现,该材料具有较好的耐辐射性能和屏蔽性能[7]。张洪伟等利用双螺杆挤出机制备了共混型PET/PbS纳米复合材料,并利用热失重(TG)方法研究了PET/PbS和纯PET在空气气氛下的热降解行为,发现PET/PbS和纯PET的热降解过程相似[8]。
铅橡胶是由优质天然橡胶或合成橡胶与氧化铅等金属氧化物混炼、硫化制成的橡胶类制品。主要用于制作各种防护用途的个人防护服、与X线机配套应用的活动防护屏等[9]。
3.2 稀土聚合物基复合材料
当X射线光子的能量在40-80keV之间,铅对它们的吸收能力十分弱,即铅的“弱吸收区”。而在这一能量区,诊断X射线光子分布最多、且特征峰也正好处于此范围内,铅却没有很好起作用。为了达到防护目的,只好使用更多的铅进行防护,造成铅防护产品笨重[10]。
稀土元素的K层吸收边(从镧的38.9keV到镥的63.3keV),处于最佳诊断X射线吸收区,它们的氧化物化学稳定性好、无毒、降解作用低、价格低廉,是屏蔽诊断X射线的理想材料。利用镧系元素制得的稀土/聚合物复合材料,具有良好的屏蔽效果,在与铅制品具有同样的防护能力下,密度更低[11,12]。
辛寅昌等制备了聚合物基纳米铈复合材料,它在低铈含量时对中低强度的X射线有明显的衰减能力。在相同铈元素含量的条件下,树脂纳米铈复合材料比普通硝酸铈对X射线的衰减能力高许多[13]。
添加稀土在提高防辐射强度同时,却降低了复合材料整体的力学性能。刘力等将硬脂酸(SA)溶于热乙醇溶液并包覆于稀土盐(Ln)粉体表面,然后与热塑性聚氨酯共混制得防辐射复合材料。研究发现,适量硬脂酸的包裹改性,可提高复合材料的力学强度[14]。
张兴祥系统地研究了含钆元素有机玻璃的合成方法及物理性能[15]。有机钆玻璃是一种性能优良的新材料,不但具有很强的耐溶剂性、热稳定性、较高的形变温度、X射线辐射屏蔽性能,而且还具有良好的耐辐照性能和透光性能[16]。
刘力等用机械共混法制备了氧化钐/聚氨酯热塑性弹性体(Sm2O3/TPU)复合材料,探讨了Sm2O3/TPU复合材料的防辐射性能及流变性能。研究发现,在相同的管电压下,复合材料的防辐射性能随Sm2O3用量的增加而提高[17]。
3.3 其它聚合物基复合材料
钨是原子序数较大,对射线的屏蔽效果极好的一种元素。利用金属粉末注射成形,可将钨粉与尼龙直接注射成产品,是理想的替代材料。利用该材料所得的制品成本低、形状复杂,且可大量生产[18,19]。普立万集团推出GraviTech高密度聚合物产品,该产品具有铅或其他金属的外观及手感,同时也赋予了设计的灵活性以及热塑性塑料所具有的易加工成型性。
辛寅昌等研究了防辐射的树脂纳米硫酸钡等复合材料,由于纳米材料的小尺寸等效应,该种材料具有不同于普通材料的一系列性质,包括极大增强了对X射线衰减的能力[20]。
4 展望
随着射线装置和核技术应用的进一步发展,传统、单一的屏蔽材料已经不能满足诸如移动式反应堆和可携带辐射源等设备的防护要求。因此,新型屏蔽材料的发展方向是研究质地轻、体积小和屏蔽效果好的纤维材料及添加稀土合金的复合材料。
X射线屏蔽材料 篇5
1．试述布拉格方程2dHKLsinθ=λ中各参数的含义，以及该方程有哪些应用? 2．解释“干涉面指数（HKL）”与“晶面指数（hkl）”之间的区别。若某种立方晶体的（111）晶面间距为0.1506 nm，而X射线波长为0.0724 nm，问有多少干涉面参与反射，它们分别在什么角度上反射？
3．管电压为35千伏所产生的连续X射线，以θ=60°的掠射角照射到a=0.543 nm的立方晶系的晶体（100）和（531）晶面上，该两晶面分别最多能产生多少级衍射，最高和最低两级的射线波长分别为多少？（假设波长大于0.2 nm的射线已被空气吸收）4．如果入射线平行于a=0.543 nm的立方晶体之[出（220）干涉面的反射线的波长。
5．何为晶带与晶带定律? 说明同一晶带的各晶面的倒易点阵平面的作图方法, 并指出该倒易点阵平面(uvw)*与晶带轴[uvw]之间的位向关系。6．下列哪些晶面属于[111]晶带？
（111）、（231）、（231）、（211）、（101）、（101）、（133），为什么？ 7．证明（）、（）、（）、（01）晶面属于[111]晶带。
00]晶向，试用厄瓦尔德图解法求8．试计算（311）及（132）的共同晶带轴。
9．用CuKα射线（λ=0.154nm）照射Cu样品，已知Cu的点阵常数 =0.361nm，试用布拉格方程求其（200）反射的θ角。
10． 用Cu Kα(=0.154 nm)射线照射点阵常数a = 0.286 nm的α-Fe多晶体, 试用厄瓦尔德作图法求(110)晶面发生反射的θ角.11． 当AuCu3固溶体完全有序化时, Au原子占据立方晶胞的顶角, 而Cu原子占据各个面的中心, 试计算其结构因数FHKL
12． NaCl单位晶胞中, 含有4个氯原子和4个钠原子, 其坐标为: Na : 0,0,0;1/2,1/2, 0;1/2,0,1/2;0,1/2,1/2。Cl：1/2,1/2,1/2;0,0,1/2;0,1/2,0;1/2,0,0。计算结构因子，确定可反射晶面的指数。
13． 有哪三种最基本的X射线衍射实验方法? 概述它们的主要区别。
14． 试说明粉末多晶体某一｛hkl｝晶面族的衍射线积分强度公式中各参数的物理意义，分析其对衍射强度的影响关系。
15． 原子散射因数的物理意义是什么？某元素的原子散射因数与其原子序数有何关系？
16． 多重性因数的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其{100}的多重性因数是多
少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因数会发生什么变化？为什么？
17． 在极射赤面投影图中，设投影基圆的垂直直径上下两端分别记为N（北）极和S（南）极，水平直径左右两端分别为W（西）极和E（东）极，每个投影点的位置可根据其极距ρ和经度φ坐标（ρ，φ）绘出，此时N极的极距ρ＝0°，经度φ＝0°；E极的ρ＝90°，经度φ＝0°。
① 将透明纸放在吴氏网上，在纸上标出A（50°，90°）、B（50°，30°）、C（80°，30°）三个极点，并求三个极点所代表的晶面每两个晶面之间的夹角。
② 令坐标为（70°，40°）的极点A，围绕NS轴（从N向S看）逆时针转动100°，求该极点的新位置A1及其坐标（ρ1，φ1）。若极点A围绕一根坐标为（100°，120°）的倾斜轴顺时针转动60°，求该极点的新位置A2及其坐标（ρ2，φ2）。18． 何谓劳厄法，说明劳厄法测定晶体取向的基本步骤。19． 试用厄瓦尔德图解法说明劳厄衍射花样的成相原理.20． 简述劳厄衍射花样的指数化过程。
21． 用连续X射线（阳极靶为钨靶，管电压40KV）拍摄了一张铝单晶体试样的透射劳厄相，已知aAl = 0.40494 nm,底片距晶体5cm，入射线与晶体的（111）面之间的夹角θ= 4º，试问：(1)（111）反射面所形成的劳厄斑点与透射斑点（底片中心）的距离是多少？（2）（111）衍射斑点中包含哪些反射级？
22． 为什么劳厄相中低指数晶面的劳厄斑点强度一般比高指数的要强？ 23． 劳厄法中采用什么阳极靶比较经济，为什么？
24． 粉末衍射方法可分为哪两种? 试述它们的主要特点.25． 粉末多晶体X射线衍射实验的衍射仪法和德拜法在入射光束、试样形状、试样吸收以及衍射线记录等方面与有何不同？ 26． 简述粉末法成像原理.27． 采用Cu Kα(=0.154 nm)射线和德拜相机得到某多晶体试样(立方晶系)的衍射花样, 其8根线条的θ角分别为: 12.54°, 14.48°, 20.70°, 24.25°, 25.70°, 30.04°, 33.04°, 34.02°, 求出各线条对应的晶面间距和指数, 并计算点阵常数.28． 用Cu Kα(=0.154 nm)射线摄得钨的德拜相，从照片上测得由低角度数起的前4对线的θ角分别为20.3, 29.2, 36.7, 43.6。已知钨具有体心立方点阵，点阵常数a=0.3164 nm, 试计算各线条的相对强度(可不计温度因子和吸收因子).29． 试比较粉末多晶体衍射圆锥与单晶体的劳厄衍射圆锥有何不同? 30． 何谓德拜相机的分辨本领? 它与θ角、相机半径R、X射线波长λ之间有何关系？
31． 用Cu Kα(=0.154 nm)射线和Cr Kα(=0.229 nm)射线分别摄取α-Fe多晶体(体心立方点阵, 点阵常数a = 0.286 nm)的衍射花样, 问两者中将各有几对衍射线出现? 并写出其指数.32． 粉末多晶体衍射线的积分强度与哪些参数有关? 33． 简述X射线物相定性分析的基本步骤.34． 请说明物相定性分析所用的三种索引(字母索引、哈氏索引、芬克索引)的特点。35． 简述X射线物相定量分析的基本原理。
36． 试比较物相定量分析的外标法、内标（曲线）法、K值法、参比强度法和直接比较法的应用特点。
37． 试述用K值法进行物相定量分析的过程。
38． 某种黄铜试样为α+β双相组织，采用Cu Kα射线照射试样测得其α相的200衍射线强度为484（任意单位），在相同条件下对一个纯α相试样测得200衍射线的强度为760（任意单位），据此求试样中α相的含量。假设α相和β相对Cu Kα射线的质量吸收系数近似相等。39． 一块淬火碳钢（含1.0 %C）, 用金相方法检验未见碳化物，在衍射仪上用Co K（=0.179nm）辐射测得奥氏体(点阵参数a=0.360nm)的311线条的积分强度为2.325, α而马氏体(点阵参数a=0.2866nm)，的112线条强度为16.32, 试计算钢中残余奥氏体含量.40． 用X射线法测定宏观内应力的原理是什么? 41． 对于一个承受上、下方向纯拉伸的多晶试样，若以x射线垂直于拉伸轴照射，问在其背射照片上，衍射环的形状是什么样的?为什么? 42． 在通用的衍射仪上，用固定ψ法测试铜带的应力，采用311衍射线，CuKα辐射．2θ0＝136.74°。已知测量值为：
ψ(°)5 15 25 35 45 2θ(°)137.70 137.62 137.51 137.44 137.37 2请绘制2θ—sin ψ图，并用图解法和最小二乘法计算试样的应力值。
改进工作方法提高X射线防护水平 篇6
【关键词】X射线；防护
随着社会经济和医疗卫生事业的发展，X线诊断检查的使用日益增加，人们对健康与安全性的要求也愈来愈高。我们放射工作人员则要在实施X线检查中注意保护自身和受检者，要做到在最低限度地接受X线照射的条件下，获得最充分的诊断资料。这就需要了解并正确掌握和运用X线诊断的防护原理、原则与方法，充分认识到X射线检查是一种有利又有害，具有两面性的检查手段[1]。然而针对一些医院受经济条件所限，主观与客观上所导致的防护缺陷，特提出以下改进方法。
1 立足长远，加强医用X线的放射防护宣传
新职工在上岗前参加相关部门统一组织的放射工作人员上岗前培训，之后定期积极参加上海每年都组织的“放射防护知识培训班”，落实到人，严格组织，做到全员出席，使所有X线工作者经过放射卫生防护主管部门的培训与考核，从参加放射工作开始就做到持证（放射工作人员证）上岗。
同时，配合区有关单位及部门，定期前往指定医疗机构进行放射工作人员例行体检，及时、正确评估放射工作人员的身体健康状况，如发现有问题，则启动相关处理方案，确保放射工作人员自身的辐射安全。
在科室就医环境方面，张贴必要的警示标志和宣传画、设置一些宣传手册，使病人在等候检查期间对本科室检查有一定的初步了解，在工作过程当中，在条件允许的情况下，向患者及其家属介绍一些基本的相关知识，使患者及其家属了解X线的危害性，既了解X线检查的必要性，又了解X线防护的重要性。
2 加强对患者就诊秩序的管理
本院是青浦区唯一一家综合性二级甲等医院，目前已升为三级综合性医院，承担着全区广大人民群众医疗卫生的繁重工作。由于近年来城市化进程的加快，外来人口的大量涌入，门急诊量非常大，本科室候诊区域相对狭小，进出过往人员多，造成一定程度的拥挤，一定程度上造成了患者及其家属在等候检查时的焦虑心情，对放射防护的关注降低。
而随着人们生活水平的不断提高，人们对自身健康的关注度也不断提高，当感觉身体不适就入院就诊，而就诊时也会主动要求临床医生开单进行X线检查，因而来本科室检查者日益增加。
有的病人不懂X线辐射的危害性，为了早做检查，不听医务工作者的劝阻而干脆待在机房里面。也有放射工作人员为了提高工作效率，让患者家属在检查室内等候，既造成了不必要的放射线损害，又给放射科工作带来不便。因此建议设一名导诊员引导患者按次序就诊，在规定地方等候，同时减少不必要搀扶。假如确实病情需要，病人一定需要搀扶陪伴，则陪伴者需穿好防辐射衣服。
3 加强与临床医师沟通，不做不必要的检查
利用业务学习时间，给临床医师讲解有关放射方面的知识，加强沟通与交流，使临床医师在工作中依据病史、体格检查、化验、B超等结果，对X线检查可能获得的诊断资料有一个初步认识，注意X线检查的适应证与禁忌证，以减少不必要的检查，做到检查最优化。
特别是床边摄片的指证更应严格掌握，因为床边摄片有其特殊性，容易影响病房里的其他病人。如果确有需要，必须进行床边摄片，则应尽量请病房里的其他患者及其家属暂时离开病房，等摄片完成后再进入病房。如有行动不便的患者（如骨折牵引病人），则需加强防护，以免同病室患者受到不必要的辐射。
4 重视X线工作场所的布局，机房的建筑减少X线的散射线
我们科室机房墙面、地板都有铅皮保护，机房门窗均用铅皮加厚，符合3个铅当量以上指标，X线机底座也加铅皮保护，严防射线穿透泄漏。观察窗购买标准防护铅玻璃，使操作间符合安全标准。参照相关部门的质量控制要求，机房门上方装有红灯及防辐射标志以示警示。
5 其他措施
5.1 X线机方面：在X线窗口装上适当厚度的铝滤过板，可以滤掉X线束中对成像无作用的低能成分，从而降低被检查者的皮肤和性腺的剂量[2]。
5.2 在X线透视方面：在不影响诊断原则下尽量采取“高电压、低电流、厚滤过、小照射野”工作[3]。
5.3 摄片方面：我们医院已采用DR代替传统的胶片摄影，照射剂量已大大减少。假如社区卫生院条件限制未装备DR摄片机，可采用感绿胶片及与之匹配的高速增感屏，选择适当的焦片距，选用与焦片距相适应的管电压；加强暗室工作，保证摄影质量，避免重复照射；平时加强业务学习，以达到选择最佳的技术条件，以最小的照射剂量获得最佳的诊断资料之目的。
5.4 对非诊断部位的防护：X线可能产生随机性效应，如：致癌和遗传效应。受照射有害效应的组织，如红骨髓、性腺、眼晶状体、甲状腺应严格进行屏蔽防护。胚胎和胎儿，特别是受孕后8周内即器官形成期，受到照射则致畸效应成为最主要及最严重后果。因此除非不得已，孕妇尽量不做X线检查，特别是怀孕早期的孕妇，更应避免X线检查。
同时，在进行正常的放射学检查时，要注意避免两个方面的问题。一是防护意识淡薄，对辐射产生的危害感觉无所谓，忽视对患者、患者家属以及医生自身的防护。二是过度防护，认为自身从事的职业充满危险，轻微的辐射都会产生严重问题，从而产生消极心理。这两种想法都是片面的，不利于开展正常的放射防护工作。
总之，我们只有不断提高对X射线防护的全面认识，改进工作方法，重视防护，才能尽量减少X线辐射所造成的危害，才能使X线诊断获得的医疗利益大幅度提高，造福于区域人民的身体健康。
参考文献
[1]陈春新，胡寅进.受检者X射线卫生防护探讨[J].医疗卫生装备，2010，31（4）：346-348.
X射线屏蔽材料 篇7
1材料与方法
1.1材料医用诊断X射线机房常用的防护材料:实心红砖、泡沫水泥砖、实心水泥砖、铅板、钡基复合板、 硫酸钡水泥板(硫酸钡与水泥4:1配比制作)。各种防护材料见表1。
1.2仪器RGD-3B型热释光剂量仪、V型热释光精密退火炉(北京海阳博创辐射防护科技有限责任公司); GR -200A型探测器 : 氟化锂Li F (Mg、Cu、P) 圆片 (TLD),Ф4.5 mm×0.8 mm (北京光润意通辐射监测设备有限公司);巴拉库达(Barracuda)X射线机多功能质量控制检测仪(瑞典奥利科公司)。所有仪器均在计量检定周期内使用。
1.3 X射线源为了检测数据的可靠性,研究所用的医用诊断X射线机经严格筛选,各项主要性能指标应达到以下要求:管电压指示的偏离±2%,曝光时间指示的偏离±2%,输出量重复性±1%,输出量线性±1%,有用线束垂直度偏离<1.5°,光野与照射野四边和中心的偏离均为±0.5cm。本次实验所采用的X射线机为北京通用电气公司(GE)生产的医用诊断X射线机,型号:玲珑XR6000。
1.4方法1调整球管与被照物表面距离为1m,灯光野为10cm×10cm,在被照物上方放6cm厚度的泡沫板, 板上方灯光野四边的外边缘处各放1个剂量计,共4个剂量计,加盖3mm厚的纯铅单面屏蔽槽,阻档上方及同一水平面四周的杂散射线,使剂量计只接受来之下方被测物因反向散射的散射线,其测读值作为反向散射线结果。另外照射野中心同一高度同时布放2个剂量计,不加盖纯铅屏蔽槽,其测读值作为主射线与反向散射线叠加的结果。2照射条件为每一种防护材料模板分别在60、80、100、120 k V的管电压条件下进行4批次照射,每批次照射的总曝光量为400m As。
1.5数据处理每批次检测的灯光野四边边缘上4个剂量计中各1片TLD(共4片)的测读结果取平均值作为反向散射线测读值,照射野中心的2个剂量计中各1片TLD(共2片)的测读结果取平均值作为主射线与反向散射线叠加的测读值,同检测批次的散射线测读值与主射线测读值的比值,就是该被照物体对某种条件X射线的反向散射率 (以下简称散射率 [RX],注:RX=D1/D0=X1×Cf/X0×Cf=X1/X0,X1为散射线测读值,X0为主射线测读值,Cf为TLD刻度因子)。
1.6统计学分析数据采用Excel2010进行汇总,统计方法采用单因素方差分析。
1.7质量控制1检测人员按规定严格按照Li F探测器退火、筛选和元件测量等流程完成整个检测工作;2定期委托国家计量检定部门对本实验室的TLD测量系统进行检定,保证测量系统的稳定性和可靠性。
2结果
2.1 X射线机的性能本研究采用的X射线机经巴拉库达(Barracuda)X射线机多功能质量控制检测仪检测,结果为:管电压指示的偏离1.12%(60k V)、0.91% (80k V)、1.31%(100k V)、1.26%(120k V),曝光时间指示的偏离-0.22%(200ms),输出量重复性0.05%,输出量线性0.00%,有用线束垂直度偏离<1.5°,光野与照射野四边的偏离为<-0.5cm,光野与照射野中心的偏离为<0.5cm。
2.2不同防护材料相同照射条件散射率的差异性8cm实心红砖、20cm泡沫水泥砖、8cm实心水泥砖、1mm铅板、1cm钡基复合板和1cm硫酸钡水泥板进行对比,散射率大小依次为:铅板<泡沫水泥砖<实心红砖<实心水泥砖<硫酸钡水泥板<钡基复合板,差异有统计学意义 (P<0.01)。见表2。
2.3同一种防护材料不同照射条件散射率的差异性同一厚度的防护材料,在不同管电压条件的X射线照射下,除了铅板随着管电压的增加,散射率略为下降外, 其他防护材料的散射率出现上升趋势,差异均有显著性(P<0.01)。见表2。
2.4相同照射条件不同厚度的防护材料散射率的差异性在相同X射线照射条件下(80 k V),同一防护材料随着厚度的增加,除铅板和实心水泥砖外,其他防护材料的散射率与厚度有关(P<0.05)。见表3。
2.5相同照射条件(80k V)不同防护材料组合散射率的差异性表层材料为铅板时,散射率受下层材料的影响最小,差异无统计学意义(P>0.05)。表层材料为其他防护材料的散射率与下层材料有一定关系(P<0.01)。 见表4。
3讨论
电离辐射对人体的损伤是一种非常复杂的过程, 相对放射治疗来说,医用诊断X射线机正常运行时,放射工作人员和受检者所受到的X射线剂量基本上都属于低剂量水平电离辐射,国内外很多相关研究结果表明,长期暴露于低剂量电离辐射微环境中的人员具有一定的放射性损伤,将导致淋巴细胞的染色体畸变率、 微核率的增加,DNA的突变或缺失等[3,4,5,6]。因此,要做好医用诊断X射线放射防护,应该在放射诊疗过程中把放射工作人员的职业照射剂量和受检者的受照射剂量尽量降低,把辐射诱发的随机性效应的发生概率控制在可接受水平,避免一切不必要的照射是医用诊断X射线放射卫生防护的重要前提[7]。医用诊断X射线机房内散射线剂量的大小与照射野的大小、曝光条件和机房内四周墙壁上的防护材料对射线的吸收和散射性有关,照射野的大小和曝光条件是根据诊断的需要而进行调节的,是放射工作人员可以控制的,但机房四周的防护材料是必须在新、改、扩建医用诊断X射线机房的过程中进行干预的,机房一旦建设完成,无法人为控制。因此,了解不同防护材料对医用诊断X射线的散射性,以便于选择散射率低的防护材料进行建设医用诊断X射线机房,尽量减少机房内的杂散射线强度。
3.1质量控制与数据处理为了减少误差,提高检测数据的准确性和可靠性,本研究做好以下几方面的质量控制:1研究所用的X射线机经严格筛选,各项主要指标控制在一定范围内,使每次曝光的X射线输出量有良好的稳定性。2TLD为同一批次,并经随机抽样检测,分散性控制在3%以内。3不同检测批次的剂量计放置在同一高度和位置,减少因距离和反射角度的差异引起测量误差。4所有的剂量片在同一台热释光剂量仪进行测量,研究散射率是直接用同检测批次散射线测读值与主射线测读值的比值,可以抵消和减少各种修正因子(能量、方向、仪器校准因子等)所引起的误差,大大提高数据的可靠性。5随着管电压增加,X射线能量升高,散射线随着X射线能量升高显著增加[8]。同时,主射线束的剂量也相应增加,为了可比性,本研究采用散射线测读值与主射线测读值的比值(散射率), 可以消除单纯以散射线剂量进行对比的缺陷。
3.2相同照射条件在研究的6种防护材料中,钡基复合板(厚度12 mm,铅当量约1 mm Pb)散射率最大, 其次为硫酸钡水泥板(厚度10 mm,硫酸钡:水泥为4∶1配比,铅当量约1 mm Pb),1 mm厚铅板的散射率最小。 不同防护材料在3种不同厚度的测试中,铅板和实心水泥砖的厚度对散射率影响不明显,说明防护材料对X射线的散射率主要与防护材料的成分有关。
3.3不同照射条件同一厚度的防护材料,在不同管电压条件的X射线照射下,铅板随着管电压的增加,散射率略为减少外,其他防护材料的散射率出现增加趋势, 说明防护材料对X射线的散射性与照射条件有关。实验证明,在管电压60~120 k V之间,铅相对其他5种防护材料来说,散射率较低,说明铅对医用诊断X射线能谱范围内,相对其他5种防护材料具有良好的吸收特性。
3.4不同防护材料组合所产生散射率的差异性表层材料为铅板和实心水泥砖时,散射率受下层防护材料的影响最小,无差异性 。 其他防护材料为表层时,散射率均受到下层防护材料的影响,这说明散射率主要与表层防护材料有关 。 因此,在建设医用诊断X射线机房时,机房墙体表层材料尽可能选用散射率较低的防护材料 。
作者声明本文无实际或潜在的利益冲突
摘要：目的 掌握在医用诊断X射线能谱范围内,不同防护材料对X射线产生散射的差异性。方法 采用热释光剂量测量方法进行测量。结果 相同照射条件下,铅板的散射率最低,钡基复合板最高(P<0.01);随着管电压的增加,除铅板外,其它防护材料的散射率出现增加趋势;不同防护材料的组合,其散射率主要与表层防护材料有关。结论 不同防护材料对X射线的散射性不同。
X射线屏蔽材料 篇8
关键词：耐火材料,X射线荧光光谱,自动熔融机
基于传统的湿法化学法和原子吸收光谱法的镁铝铬质耐火材料的化学元素分析方法存在干扰元素多、分离速度慢和操作流程繁琐等特点, 难以满足冶金工业对镁铝铬质耐火材料元素分析的具体要求。
1 实验仪器与样本制备
1.1 实验仪器与试剂
实验所用仪器包括了:HAG12/1500自动熔融机 (北京卓信博奥仪器有限公司) ;X射线荧光光谱仪 (德国布鲁克AXS公司) ;所选试剂为:溴化铵溶液:200g/L;P10气体[1]。
1.2 试验制备与标准样品选择
分别称取四硼酸锂和偏硼酸锂各4.00g, 在将其混合均匀后, 称取混合料1.00g置于称量皿, 摇动混合, 并转至铂金坩埚, 利用滴管取10滴事先准备好的溴化铵溶液滴至混合试样中, 将坩埚放入自动熔融机中开始摇动, 设置熔融机的温度为1150℃, 待20min熔融物混匀且气泡消除后, 以坩埚钳夹起坩埚, 并将样本同坩埚分离, 将其放置在干燥器当中待测。
考虑到镁铝铬质耐火材料尚不具备国家标准样品, 因此, 选取国家级镁质、镁铝质、以及铝质耐火材料作为标准样品, 考虑到对于部分标样而言, 并不具备全面的元素数据, 故将所选的各类标样以一定比例进行混合, 从而配置成合成标样, 并利用标准工作曲线对合成标样的元素范围进行测定。
1.3 熔剂及其比例
考虑到镁铝铬质的耐火材料通常具有较高的熔点, 故在进行标样熔融时, 其稀释比会逐渐增加, 且会导致低含量组分的计数难以达到标准, 而一旦以低稀释比进行标样的熔融, 则势必会导致标样的熔融时间过长, 从而影响测量结果;若单独选取四硼酸锂熔剂, 则镁铝铬质耐火材料则难以完全熔融, 进而增加样片制备的难度。因此, 以硼酸、碳酸锂、四硼酸锂、偏硼酸锂两两结合的混合熔剂作为熔融的基本熔剂, 在降低标样熔点的基础上, 提高样片制备的便利性。在对硼酸和偏硼酸锂、硼酸和碳酸锂、四硼酸锂和偏硼酸锂等不同形式下的混合熔剂分别进行试验后, 发现四硼酸锂与偏硼酸锂的混合熔剂以1:1配比时具有最佳效果, 即所制样片表面光滑、均匀且熔样的流动性较高, 所测计数较为稳定, 因此, 选取四硼酸锂与偏硼酸锂的1:1混合熔剂作为镁铝铬质耐火材料元素测定的基本熔剂[2]。
2 实验结果
2.1 校正基体吸收增强效应
对镁铝铬质耐火材料的主元素进行分析可知, 其在熔融过程中的变化幅度较大, 故将样品与熔剂以1:8的质量稀释比进行熔融, 以达到降低基体效应的目的。同时, 选取理论α系数与飞利浦数学模式对基体吸收的增强效应进行校正, 校正方法如公式1所示。
公式1中, Ci为镁铝铬质耐火材料样片中元素i的具体浓度;Di为X轴 (元素浓度) 的截距;Ri表示对元素i浓度测量的净计数率;αij则表示样片中某一元素j对i所产生影响的干扰系数;Ci表示干扰元素j的浓度。在脱模剂方面, 分别以溴化铵、碘化铵和溴化锂作为脱模剂进行对比实验, 结果发现, 当选取溴化铵作为样片的脱模剂时, 样品大都具有良好的流动性, 且在置于自动熔融机熔融后, 易与坩埚相分离[3]。
2.2 检出限
利用X射线荧光光谱对镁铝铬质耐火材料的化学元素进行测定时, 将平均测定时间设定为40s, 并利用公式2对耐火材料的元素检出限进行计算。
公式2中, LOD是耐火材料样片中各元素的检出限, D表示校正曲线在各元素浓度轴, 即X轴上的截距, E表示校正曲线相对于标准曲线的斜率倒数, t表示对样片中各元素测定的时间。检出限结果为: (1) 在灵敏度方面:样片中Al、P、Ca、Mn、Mg、Si、Ti、Fe的灵敏度以此为0.55、2.04、3.85、21.06、0.55、0.29、4.34、27.86 (kcps/%) ; (2) 检出限方面;Al、P、Ca、Mn、Mg、Si、Ti、Fe的检出限分别为257、93、56、10、431、99、28、10 (ρ/mg·L-1) 。由此可见, 被测样片中的各元素均符合镁铝铬质耐火材料参加冶金工业的标准值。
3 结语
本文以X射线荧光光谱法对镁铝铬质耐火材料的元素进行了实验分析, 选取四硼酸锂和偏硼酸锂的混合熔剂对样品进行高温熔融, 在克服样品颗粒结构效应的同时, 也有效避免了样片中的样本洒落在X光管的铍窗中对实验造成的干扰。样片元素检出限的结果表明, X射线荧光光谱法能够较好地实现对镁铝铬质耐火材料中各元素的分析可测定, 对于提高冶金工业流程的生产精度具有重要的现实意义。
参考文献
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X射线屏蔽材料 篇9
材料的硬度特性依赖于材料的微观和宏观结构性质。在宏观领域,材料的硬度由大的缺陷和位错决定;在微观领域,对于理想系统,材料的硬度由体弹性模量决定,而体弹性模量又依赖于材料中化学键的特性,正是由于化学键的强度和压缩系数在材料的抗变形过程中起着决定性的作用。完全由共价键结合在一起的晶体,有高的熔点、硬度和强度。对于共价键固体的体弹性模量,M. L. Cohen[1]给出一个经验公式:
undefined
其中:B代表体弹性模量(单位GPa) ,d代表共价键键长(单位),(h)是化合物的离子性,Nc为配位数。上述公式已经被一系列实验证实是有效的。
上式表明,要想得到大体弹性模量的材料,必须寻找离子性较小、共价键健长较短、原子排列致密的共价键固体材料。1989年Liu等[2,3]首次预言,可人工合成自然界不存在的化合物—氮化碳,其类似于氮硅共价化合物,具有较大的聚合能和力学稳定性。后来,美国D.M.Teter 等人又计算了5种结构的C3N4,即α相、β相、立方相、准立方相和类石墨相,并给出了它们的结构参数、体弹性模量和能量等参数[4]。计算结果表明,这5种C3N4相中除了类石墨相外,其它4种相的硬度都接近或超过了金刚石硬度(理论值435 GPa,实验值443 GPa)[5]。经过10多年的努力,理论和实验两方面都取得了较大的进展,并报道合成出了α-C3N4、β-C3N4,石墨相或CNx等。
Materials Studio是专门为材料科学领域研究者开发的一款可运行在PC上的模拟软件。其中的Reflex模块可以模拟晶体材料的X光、中子以及电子等多种粉末衍射图谱,可以帮助确定晶体的结构,解析衍射数据并用于验证和计算实验结果。
本文运用Materials Studio软件中的Reflex模块并结合文献报道的相关起始参数,对C3N4的X射线衍射图谱进行模拟并分析。
1 X射线衍射图谱模拟
结合文献[6]报道的α-C3N4和β-C3N4的理论参数,对于α-C3N4,a=0.64665 nm,c=0.47097 nm;对于β-C3N4,a=0.64017 nm,c=0.24041 nm,模拟出α相和β相C3N4分子结构图,如图1和图2所示。
1.1 α-C3N4的X射线衍射图谱模拟
α-C3N4的x射线衍射图语模拟流程见图1。
依据图3所示的模拟流程,得到如图4所示的模拟图谱。
1.2 β-C3N4的X射线衍射图谱模拟
参照α-C3N4的X射线衍射模拟方法,可以得到β-C3N4的X射线衍射谱,如图5所示。
2 结果及分析
2.1 α-C3N4衍射图谱数据分析
对α-C3N4的X射线衍射谱进行平滑处理,平滑处理后进行索引分析得到如表1所示的分析数据。
2.2 β-C3N4衍射图谱数据分析
依照表1中α-C3N4 X射线衍射图谱分析的方法可以得到β-C3N4的分析数据,如表2所示。
2.3 实验数据与模拟结果对比分析
将本课题相关实验[7]得到的X射线衍射数据与本文模拟分析得到的数据进行对比分析,可知:
(1) 实验测得的晶面分别为(200)、(012)、(020)、(-121)、(102)、(013)的d值0.2801 nm、0.2398 nm、0.2350 nm、0.2159 nm、0.2127 nm、0.1725 nm与α-C3N4的模拟分析数据基本吻合。
(2) 实验测得的晶面分别为(220)、(320)、(500)、(003)、(430)、(601)、(610)、(332)、(301)的d值0.2811 nm、0.2209 nm、0.1984 nm、0.1820 nm、0.1553 nm、0.1538 nm、0.1473 nm、0.1281 nm、0.1213 nm与β-C3N4的模拟分析数据基本吻合,且实验产物中所含β-C3N4相与Teter等人报道的XRD数据也很接近。
(3) 实验测得的其他衍射数据与α-C3N4 和β-C3N4的模拟结果均不吻合。但将其与Matsumoto等人[8]对α-、β-、CNx和石墨相C3N4的XRD 峰强理论计算值进行分析比较,可知样品中存在其他类型的碳氮化合物及到目前为止未知的结构。
(4) 实验测得的d值为0.2575 nm的特征峰与文献[5]报道基本一致,属于多晶C3N4粉末的晶间相。
3 结论
(1)采用Materials Studio软件中的Reflex模块成功模拟出了α-C3N4 和β-C3N4的分子结构图及X射线衍射图谱;
(2)通过数值模拟,可以为实验结果提供标准的参考数据,并检验实验结果。
(3)通过将实验值与模拟出的数据对比分析可知,有6个晶面的d值分别与α-C3N4的模拟分析数据基本吻合;有9个晶面的d值分别与β-C3N4的模拟分析数据基本吻合。
摘要：运用材料模拟软件Materials Studio计算模拟了-αC3N4及β-C3N4的晶体结构及X射线衍射图谱,并将实验所得的XRD数据与模拟结果进行了对比分析。通过数值模拟,可以为实验结果提供标准的参考数据,并检验实验结果。
关键词：C3N4,X射线衍射,模拟
参考文献
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X射线屏蔽材料 篇10
当前大部分研究者对黏土的有机改性是在液相中进行的,液相法工艺过程较繁琐,耗时较长,效率较低,成本较高,而且对环境造成一定的污染。本工作采用固相法对黏土进行改性,不使用溶剂,避免了液相法存在的缺陷,省去了后续的过滤、干燥、去除溶剂等工艺过程,缩短工艺时间,提高改性效率,易于大规模工业化生产[10,11,12]。
1 实验
1.1 主要原料
钠基黏土(Na-clay),离子交换容量约为90mmol/100g,300目,浙江丰虹黏土化工有限公司;十六烷基三甲基氯化铵,上海永生试剂厂;自制插层剂;天然橡胶,3#烟胶片,马来西亚产品;各种助剂,市售。
1.2 基本配方
NR:100份;硫磺:2份;ZnO:5份;硬脂酸:2份;促进剂CZ(N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺):1.5份;促进剂DM(二硫化二苯并噻唑):0.5份;防老剂D:1份,黏土:3份。
1.3 试样制备
(1)有机黏土的制备
按一定的比例分别称取钠基黏土和十六烷基三甲基氯化铵加入到500mL的三口烧瓶中,油浴加热至80℃,并高速搅拌,反应8h后,取出得有机黏土(Org-clay)。钠基蒙脱土记为Na-clay; 这两种蒙脱土对应的复合材料分别记为NR/Org-clay和NR/Na-clay。
(2)NR/有机黏土复合材料的制备工艺
首先将天然橡胶在两辊开练机上进行塑练,再将有机黏土(或钠基黏土)、天然橡胶及各种助剂等按不同比例混合均匀后,在两辊开炼机上进行混练,混合均匀后拉片取下,放置过夜。采用U-CAN UR2030型无转子硫化仪测定混炼胶的焦烧时间(t10)和正硫化时间(t90)。然后于平板硫化机上进行硫化,对于NR,硫化条件为143℃×t90(min)。
1.4 X射线衍射(XRD)测试
用D/max-rA型X射线衍射仪连续扫描记谱,管电压40kV,管电流40mA,CuKα辐射,石墨单色器滤波,扫描速率12(°)/min,扫描范围1～10°。
1.5 透射电镜分析(TEM)
硫化胶试样用LKB-2088型超薄切片进在-120℃以下冷冻切片,用FEI-Tecnai 12 分析型透射电子显微镜观察并拍照。
2 结果与讨论
2.1 有机黏土的插层分析
在聚合物/黏土纳米复合材料中,层状硅酸盐的片层间距常用X射线衍射分析来测定,同时这也是很有效的方法,可以利用(001)面的衍射峰出现的位置,根据布拉格方程,算出对应的蒙脱土的层间距,由层间距的变化可验证聚合物链是否进入了蒙脱土的层间。
采用X射线衍射对钠基黏土和有机黏土进行测试,图1为钠基黏土和有机黏土的X射线衍射图。由图可知,钠基黏土的(001)面衍射峰的位置是5.58°,而有机黏土(001)面衍射峰的位置是2.38°,根据布拉格(Bragg)方程2dsinθ=nλ(d是片层之间的平均距离,θ为半衍射角,λ为入射X射线波长,n为衍射级数),可以推算出黏土片层之间的距离[11]。
经计算得知,改性前的钠基黏土的层间距为1.58nm;而改性后的有机黏土的层间距增大到3.71nm,这说明插层剂已经进入到黏土的片层间,从而导致黏土的层间距扩大。可见采用固相法可以成功的制备有机黏土,这为实现有机改性黏土的工业化生产提供了有效的途径。
2.2 天然橡胶/黏土复合材料的硫化性能
采用Dynatex公司的生产的UR2030型橡胶硫化仪对NR及NR/黏土体系的硫化特性进行了测试,测试的数据见表1。从表1可知,有机黏土提高了NR的硫化速度,t10,t90均缩短。
2.3 混炼过程中黏土的插层分析
图2是在室温下NR/Org-clay混炼胶的XRD图。由此图可以看出,在NR/Org-clay混炼胶中,有机黏土(001)面衍射峰2θ的位置有一个分布范围,从2.38°到1.30°,对应的层间距分别是6.79nm和3.71nm,而未混炼前有机黏土的层间距是3.71nm,可见在NR混炼过程中已经有一部分的分子链插入到有机黏土的层间。
由上述讨论可知,有机黏土与NR在混炼过程中就已经发生了部分插层,这是因为有机黏土在与橡胶混炼的过程中,由于存在机械的强烈剪切作用,导致有机黏土的片层发生滑移,分子的插层变得容易,同时天然橡胶的分子链由于剪切而变短,二者共同的作用,导致橡胶分子发生了插层现象。
2.4 硫化过程中黏土的插层分析
(1)温度的影响
NR在混炼的过程中存在部分插层现象,那么在随后的硫化过程中,NR在黏土中的插层情况会发生什么变化?本实验考虑温度和时间两个因素,研究其对插层的影响。
图3是在室温下NR/Org-clay混炼胶在不同硫化温度下的XRD图。由图可知,在NR/Org-clay混炼胶中,当温度在100℃以下时,在5min时间内,NR基本上是没有硫化,此时黏土(001)面衍射峰2θ的位置在2.38～1.30°范围,没有发生任何的变化。当温度达到143℃,5min后,橡胶基本硫化完成,此时对应的黏土001面衍射峰2θ的位置只有一个,为1.48°,对应的黏土层间距为5.96nm,这表明可见有机黏土在NR硫化温度以下时,其层间距基本没有变化,当温度达到NR的硫化温度后,在硫化结束后,有机黏土的层间距基本固定下来,并趋于一致。
(2)时间的影响
那么NR在143℃下进行硫化时,黏土的片层距离是如何变化的?图4为NR/Org-clay混炼胶在143℃下,不同硫化时间的XRD曲线。
由图4可知,混炼胶中有机黏土未硫化前,在2.38～1.30°之间有四个较明显的衍射峰,其位置分别是1#衍射峰2.38°、2#衍射峰1.95°、3#衍射峰1.59°和4#衍射峰1.30°。
硫化时间为1min时,(前面的测试可知NR/Org-clay (3phr)复合材料的t10为103s,t90为177s)NR还没有开始硫化,黏土(001)面的1#衍射峰2.38°变为2.32°;2#衍射峰1.95°的衍射峰变化不大,3#衍射峰1.59°的衍射峰变为1.54°;4#衍射峰1.30°的衍射峰变为1.27°;可见衍射峰的位置向小角度;略微偏移,有机黏土的层间距扩大不大。
硫化时间为2min时,即橡胶刚进入硫化,有机黏土的(001)面衍射峰继续向小角度偏移,1#衍射峰由2.32°变为2.17°;2#衍射峰1.95°基本没有什么变化,3#衍射峰由1.54°变为1.49°;4#衍射峰由1.27°变为1.15°。
硫化时间为3min时,即橡胶进入正硫化过程时,有机黏土的(001) 面的1#衍射峰由2.38°变为1.79°,2#衍射峰由1.95°变为1.45°,3#衍射峰由1.54°变为1.12°;4#衍射峰小角度移动,超出了XRD测试的范围1.00°,其层间距扩大到8.82nm以上。
当硫化时间为5min时,即橡胶硫化过程完全结束后,有机黏土的(001)面1#衍射峰由1.79°变为1.47°,而2#,3#和4#衍射峰向小角度移动,超出了XRD测试的范围1.00°。
由此可知,NR/Org-clay纳米复合材料在硫化过程中,橡胶在高温下分子的活动增强,继续向黏土的层间插入,导致黏土的层间距随着硫化时间的延长,进一步地扩大,直至硫化交联结束。可见在硫化交联结束后,由于橡胶的网状结构的形成,黏土中橡胶分子链交联固化,使得黏土的层间距得到稳定。在NR/Org-clay纳米复合材料中,黏土即有插层型结构,也有剥离型结构。
综上所述,橡胶在143℃以下时,橡胶中的黏土的层间距基本没有变化,其原因是因为一方面橡胶的分子状态没有发生变化,即没有发生交联反应,另一方面143℃以下的温度没有提供足够的动力让橡胶分子插入到黏土的片场。当橡胶在143℃发生硫化反应时,黏土随着硫化过程的进行,其层间距不断增大,直至硫化结束。这是因为橡胶硫化时,分子链的运动能力提高,未参与插层的一部分NR分子可以继续发生插层反应,插入到黏土的片层中。随着时间的延长,这种插层反应不断进行,使得橡胶中黏土的层间距持续变大。当然这样的插入是不稳定的,如果温度下降后,橡胶的一部分分子会从黏土的片层中脱出。但由于NR在硫化时,NR分子之间产生交联反应,形成了立体的网络结构,从而限制了黏土片层内的运动,同时黏土片层内的分子之间发生交联反应的同时,也会与片层内的分子发生交联反应,这种交联化学键力的作用导致黏土片层内的NR分子很难再发生脱出现象,并随着交联的完成而被固定。
2.5 硫化胶的TEM分析
为了进一步验证NR/Org-clay纳米复合材料的结构形态,本实验还采用透射电镜对NR/Org-clay纳米复合材料微观结构进行观察。图5所示NR/Org-clay纳米复合材料的TEM照片。照片中黑色的部分为黏土,浅色的部分为NR。
从图5中可以看出,NR/Org-clay纳米复合材料中大一部分黏土片层被打开,处于剥离的状态,即图中的黑色细线。图中也有一小部分黏土的片层基本保持一定的有序状态,即图中圆圈中的部分。可见NR/Org-clay纳米复合材料中大部分的黏土被剥离,也有小部分的黏土处于插层状态,这与XRD检测的结果基本一致。
3 结论
(1)十六烷基三甲基氯化铵可以通过固相法插层进入黏土的层间,成功制备有机蒙脱土。黏土的层间距由原来的1.58nm增大到3.71nm。
(2)在制备NR/Org-clay纳米复合材料的过程中,天然橡胶大分子链对黏土的插层行为在混炼过程中就已经发生,混炼产生的插层结构对硫化过程中的插层效果具有重要的影响。
(3)在硫化温度以下,NR中的有机黏土层间距基本没有变化;当温度达到硫化温度时,随着硫化时间的延长,黏土的层间距会有所扩大;硫化时间达到5min后,橡胶的网状结构形成,黏土中的橡胶分子链交联固化,黏土的层间距基本稳定,有机黏土的层间距不再发生变化。
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X射线屏蔽材料 篇11
【关键词】CT检查；低X射线剂量
【中图分类号】R812【文献标识码】B【文章编号】1005-0019（2015）01-0096-01
在CT检查中，多层螺旋CT逐渐应运而生，同时带来了高分辨率扫描的应用，在对影像研究中得到推广。大量的应用辐射剂量会造成患者癌症的发生，对儿童的危害经证明超过了成人。在CT检查时，获取图像的过程中会产生噪声，当剂量越低噪声越大，同时会导致图像质量降低，所以要合理的应用辐射剂量，在满足诊断的前提下，尽量减少剂量的使用量，同时不可避免的在检查的过程中产生一定的噪声。这种平衡性的程序优化对医疗器械的发展来说是一项新的挑战，医疗器械的硬件和软件都要改变，根据不同的临床要求，对剂量的要求也不同，要找到其中的平衡点是发展低剂量CT检查中很重要的一点[1]。剂量的使用受很多限制的影响，例如电压电流等，图像噪声作为配置剂量中的重要参数时，与实际应用剂量有很重要的联系。
1.CT检查的危害
CT检查中所包含的射线剂量十分巨大，给人们的安全造成了极大的影响，尤其是在癌症这方面。通过研究人员对经过CT检查的患者进行研究，在随机挑选的患者中，评估每名患者接受的辐射剂量，得到了非常严重数据，每名患者接受的射线量都超过了标准值，很多射线都是没有必要的。所以说应该对这些射线扫描检查技术应用进行控制，保证为病人提供健康的、没有副作用的检查。
在CT检查中，对儿童的危害尤其严重，儿童对于这种射线反应较为明显，其细胞的分裂较快，而且拥有更长的生命周期。DNA受到影响的程度更大。每一次扫描会导致出现恶性肿瘤的五百分之一的概率[2]。所以说，做CT检查的重要性成为人们在检查时首先关注的问题，而设计出低剂量的CT检查设备成为医疗行业十分迫切的需求。
2.低剂量CT检查设备
1990年，低剂量CT被提出，研究出电流与辐射剂量成正比例关系，电流越大，使用剂量就越多，而电流的降低影响密度的分辨力，对低密度影响较大，对高密度影响较小，所以，降低电流是降低剂量最有效的方法，而可以通过增大螺距和电压等操作來控制电流从而控制剂量。
3.CT检查设备系统的功能
设计出相应的设备是实现低剂量检查的基础，对设备的设计主要是对内部参数进行改变得到最佳的分辨率和信噪比等，系统的重新设计是一切的前提。根据X射线的特性，要达到最佳的图像效果，要明白图像的形成原理以及其受什么因素影响。对X线管设计，对过滤器的使用以及在仪器工作时对患者不同位置扫描二形成的图像几方面进行考虑优化，同时保证原始数据在经过过滤之后不会影响图像的质量。
在临床CT检查中，专门的医护人员要对患者的身体状况进行检查，根据不同的状态调整不同的参数，从而降低剂量。在常规检查中，剂量与层厚之间有很大的影响。除了剂量的多少与层厚之外，对图像的处理、相应的过滤技术和扫描事业都会影响图像的质量。
4.低X射线剂量在实际检查中的应用
如今低剂量的CT检查在临床中应用广泛，在检查中发挥重要作用。
4.1肺部和呼吸道
对于肺部的病变确定主要是观察周围正常组织，并与其进行对比得到，所以，肺部的病变是低密度病变，受噪声影响较小，降低X射线剂量，只会使图像的质量降低。通过对肺中的结构的模拟，这种低剂量的扫描主要用于筛选和对特定物质的追踪。低剂量与正常剂量的应用没有实质性的区别，在较少剂量4/5后对图像质量仍产生较小的影响。同时低X射线剂量螺旋CT扫描通过后期处理已经成为诊断气道病变的重要手段，应用于气管内情况的评估等。
4.2心脏
由于辐射剂量在扫描中与螺距成反比，在常规检查中，心脏的成像扫描所需的辐射剂量较高。现用低X射线剂量进行扫描，在电流、过滤等每一种情况下控制剂量，这样检查下来会使总剂量降低一半左右，与此同时对心脏动脉图像扫描也开始应用在临床上[3]。通过对参数以及各条件的改变可以对儿童心脏进行扫描，产生尽量小的影响。
4.3五官
由于五官结构较为复杂，需要在软件设计中拥有足够大的矩阵才能满足检查需要。因为扫描条件的降低图像中密度分辨率改变，但是对图像空间上的分辨率不会产生影响。低X射线剂量扫描完全可以进行实际应用。
4.4脑
在头颅的研究中，包括评估了脑内的各种数据，低X射线剂量技术的应用，并没有影响图像的质量。
4.5腹部
对腹部低剂量检查中，主要集中在泌尿系统方面，多层螺旋CT技术，微创性的检查不仅提高了图像质量，还降低了辐射剂量。在检查中，完成所有的扫描只需要屏气一次，就可以得到高质量的三维图像。医生可以根据图像对患者的病情做出分析，定位病变。同时经过后期处理可以将得到的图像向任意方向旋转，膀胱、输尿管等各方面形态都可以清楚的看出来，提高对病情的确诊率。同时由于图像分辨率的提高，能够辨别出结石的性质以及结石周围的具体情况，诊断患者是否受到了感染。这些从图像得出的结果可以作为患者之后治疗的依据，成为一项特别重要的一项检查方式。
在低X射线剂量CT检查的应用中，首先要对检查的仪器进行设计，要满足医疗要求。但是在低剂量检查中要保证图像的质量，很多情况下还是无法控制检查所得出的图像的质量，影响病情的判断。这种低剂量方法还处于试用阶段，诊断的准确性有待商榷。所以，低X射线剂量CT检查需要经过不断的模拟与发展，是一项值得研究的课题，有非常广阔的发展前景。
参考文献
[1]吴爱琴，郑文龙，许崇永等.CAREDose4D技术降低成人胸部扫描剂量的临床价值[J].中华放射医学与防护杂志，2011，31（1）：98-101.
[2]彭芸，马大庆，李剑颖等.64层螺旋CT自动管电流调节技术在婴幼儿胸部低剂量CT扫描中应用的可行性研究[J].中华放射学杂志，2010，42（10）：1045-1049.
X射线屏蔽材料 篇12
逆变电路根据直流侧电源性质的不同可分为两种 :直流侧是电压源的称为电压型逆变电路,直流侧是电流源的称为电流型逆变电路。它们也分别被称为电压源逆变电路和电流源逆变电路, 本设计采用的是电压型逆变电路。
2.电压型逆变电路的设计及优化
将半桥式变换电路中的两电解电容换成另外两只高反压功率晶体管,并配以适当驱动电路即可组成全桥式变换电路,如图1.2.1所示。VT1、VT2、VT3、VT4组成4个桥臂。高频变压器T连接在它们中间。相对臂的VT1、VT2和VT3、VT4由驱动电路激励而交替导通,将直流输入电压变换成高频方波交流电压。其工作过程与推挽式功率转换电路一样。这样,高频变压器工作时,其初级线圈得到的电压即为电源电压。它是半桥电路输出电压的一倍,而每个晶体管耐压仍为电源电压,使输出功率增大一倍。若是电流达到半桥电路的水平,即电流增大一倍的话,则输出功率就可以增大4倍。
全桥电路的主要不足是需要4组彼此绝缘的晶体管基极驱动电路 , 使控制驱动电路成本增大并复杂化,但选用全桥变换电路可使输出功率大大提高 , 而且晶体管的损耗少。在设计中驱动采用隔离变压器进行驱动信号隔离。
实际电路中缓冲吸收电路很重要,因为设计的不合适,会使吸收电路有很大损耗。然而吸收电路的设计主要还是靠经验而不是理论计算,这是由于需要吸收电路区改善的波形主要是由电路中存在的寄生元件引起的。吸收电路应该在电路实际搭建好以后才设计,即从己确定的印制电路板、变压器、功率开关管以及整流器的参数来构建吸收电路雏形,这样寄生参数就能很接近实际情况。
通常IGBT的开关时间约为1µs当IGBT由通态迅速关断时,有很大的 –di/dt产生,–di/dt在主回路的布线电感上引起较大的尖峰电压 –Ldi/dt,如图1.2.2所示
这个尖峰电压与直流电压叠加后,加在关断的IGBT的C-E之间。如果峰值电压很大,可能使叠加后的UCESP超出反向安全工作区,或者由于du/dt过大,而引起误导通,两者都有损于IGBT ;为此,在IGBT上加入缓冲电路。设计中采用的是充放电型RCD缓冲电路,其电路图如图1.2.3所示。
3.设计要点