Композиты цемент/BaSO4/Fe3O4/CuO для улучшения X

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 19169 (2022) Цитировать эту статью

835 Доступов

4 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Для защиты от рентгеновского излучения успешно синтезирован композит цемент/BaSO4/Fe3O4/CuO толщиной 0,6 см для различных количеств CuO: 2, 4, 6 и 8 мас.%. Связующие характеристики композита и структурные свойства определяли с помощью инфракрасных спектров Фурье-преобразования в диапазоне длин волн 4000–400 см-1 и рентгеновской дифракции в диапазоне 2θ от 25° до 50° соответственно. Экранирующую способность измеряли с помощью мобильного рентгеновского аппарата с энергией 55, 66 и 77 кэВ для определения массового и линейного коэффициентов ослабления, электронного и атомного сечения. Эти характеристики экрана лучше всего согласуются с теоретическим расчетом из базы данных XCOM для энергии < 77 кэВ со слоем половинного значения (HVL) < 0,3 см. Наилучшая защита в этом исследовании, на которую указывают самые низкие значения HVL и MFP, имеет композит с содержанием CuO 8 мас.%. HVL и MFP показывают лучшие значения по сравнению с предыдущими сообщениями с использованием композита на основе каучука, что указывает на высокий потенциал композита в этом исследовании для проектирования новых и эффективных радиологических кабинетов в качестве альтернативы бетону, особенно для рентгеновского излучения, в будущем.

Лучевая диагностика — раздел радиологии в медицине, играющий активную роль в проведении медицинских обследований и предоставляющий врачу информацию о состоянии пациента для принятия решения о последующем лечении. Радиология является основным инструментом диагностики, ответственным за радиационное воздействие от источников, которые могут ионизировать вещество1. В радиологическом кабинете на эффективность защитного материала, используемого для защиты людей, работающих на радиационных установках, влияют многие факторы, такие как энергия излучения, тип излучения, толщина материала, более плотный материал и эффективный материал от вредного X. -лучи2. Итак, пациент и работники радиологического кабинета нуждаются в защите от радиационного воздействия3.

Одной из серьезных проблем, которая может повлиять на здоровье человека, является утечка радиации, когда рентгеновское излучение излучает энергию из металлических источников4,5. Наиболее распространенными опасными формами излучения являются рентгеновские лучи, гамма-лучи и нейтроны, поскольку они обладают высокой проникающей способностью и достаточной энергией для ионизации вещества6,7,8. Эта форма радиации оказывает значительное вредное воздействие на человека в течение периода, когда он будет страдать от генетических повреждений и повреждений клеток крови6,9. Гамма-лучи проникают гораздо сильнее, чем альфа- и бета-лучи, которые вызывают генетические мутации и повреждают структуру клеточных живых организмов10,11.

В живых клетках возможное воздействие ионизирующего излучения, такого как гамма-лучи и рентгеновские лучи, требует сильной радиационной защиты. Материалы высокой плотности, такие как свинец и бетон, для защиты от радиации должны быть материалами высокой плотности, которые могут действовать как барьеры и снижать воздействие радиации7. Тем не менее, большинство ученых сейчас думают о новых материалах, экологически безопасных. Поэтому необходимы новые материалы с высокой степенью защиты радиационных работников и пациентов от облучения, чтобы минимизировать последствия радиации и избежать радиационных рисков12.

Радиационный экран — это материал, который поглощает радиацию для защиты людей от вредного воздействия фотонов высокой энергии, широко используемый в промышленности, исследованиях и медицинских целях13,14,15. Сообщается, что материалы радиационной защиты включают в себя бетон, сплавы, стекло, плитку и глиняный кирпич15,16,17,18,19. Защитные материалы должны иметь высокую плотность, хорошее поглощение радиации и низкую токсичность при производстве15,16.

Традиционные методы снижения дозы с помощью свинцовых экранов широко используются для снижения доз внешнего радиационного облучения рентгеновскими или γ-лучами20,21. Свинец обладает очень хорошей защитой от радиации и очень популярен благодаря низкой стоимости и высокой эффективности защиты от рентгеновского или гамма-излучения. Лидерство в производительности поддерживается высоким атомным номером и массовой плотностью, которые необходимы для эффективной защиты от фотонов. Однако интоксикация свинцом в организме человека и образование вторичных отходов при утилизации свинца побудили исследователей найти альтернативные материалы для защиты22,23. Существует два возможных пути снижения уровня токсичности Pb: путем смешивания с другими материалами и использования бессвинцовой защиты в виде нанокомпозитных материалов. Некоторые исследователи сообщали о том, что для снижения токсичности Pb композит с использованием природного полимера, например, на основе цемента с дополнительным Pb, показывает HVL 0,004 см-1 для 80 кэВ24, а наполнитель - летучая зола и песок с дополнительным стеклом показывает HVL 0,11 см-1 для 140 кэВ25. Различные исследователи сообщали о материалах для защиты, не содержащих свинец, с соотношением в составе различных полимеров и наполнителей с металлами высокой плотности или оксидами металлов23,26. Эти исследования показали, что характеристики защиты без свинца с линейными коэффициентами ослабления улучшаются благодаря высокому атомному номеру и высокой плотности, которые подходят для медицинских применений и специально защищают от излучения27,28,29.