防輻射材料X射線、Y射線防護(hù)機(jī)理

(1)X射線是一種波長(zhǎng)為0. 001~10nm的電磁波,它是由原子內(nèi)層軌道電子躍遷或高能電子減速時(shí)與物質(zhì)的能量交換作用產(chǎn)生的射線。X射線的光量子能量約為0.01~10MeV，是可見光的5000倍。高能量的X射線光子對(duì)物質(zhì)具有強(qiáng)大的穿透能力。防X射線的實(shí)質(zhì)是降低穿過物質(zhì)層的X射線強(qiáng)度，即通過屏蔽作用達(dá)到防X射線輻射傷害。X射線與物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)的概率分別與物質(zhì)的原子序數(shù)的四次方、一次方和二次方成正比，所以物質(zhì)的原子序數(shù)大小直接決定該物質(zhì)對(duì)X射線屏蔽性能的好壞。鉛元素以其原子序數(shù)大，價(jià)格低廉等特點(diǎn)成為最重要的X射線屏蔽物質(zhì)，但是鉛氧化物具有一定的毒性，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。因此，在一些要求低毒環(huán)境中，則更多地使用硫酸鋇作為屏蔽物質(zhì)。

(2)γ射線是一種比X射線波長(zhǎng)更短射線能量更高的電磁波，通常由重核裂變裂變產(chǎn)物衰變、輻射俘獲非彈性散射.活化產(chǎn)物衰變時(shí)從核內(nèi)釋放出的高頻射線另外當(dāng)中子 被吸收后也會(huì)產(chǎn)生γ射線。和X射線一樣，γ光子不帶電，與物質(zhì)相互作用機(jī)制不同于帶電粒子，主要以光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)為主，與物質(zhì)發(fā)生一次相互作用會(huì)導(dǎo)致其損失大部分或全部能量。γ射線防護(hù)纖維及紡織品的防護(hù)機(jī)理與X射線相同。 2100433B

中子與物質(zhì)相互作用的類型主要取決于中子的能量。根據(jù)中子能量的高低，可以把中子分為能量小于5keV的慢中子、能量范圍為5~100keV的中能中子和能量為0.1500MeV 的快中子三大類，其中能量小于1eV(一般為0.025eV)的慢中子也稱為熱中子。各類中子與物質(zhì)的原子核相互作用過程基本上可分為散射和吸收兩類，散射又可以分為彈性散射和非彈性散射。慢中子與原子核作用的主要形式是吸收，中能中子和快中子與物質(zhì)作用的主要形式是彈性散射；而能量大于10MeV的快中子與原子核的作用以非彈性散射為主。在上述中子和物質(zhì)的相互作用過程中，除了彈性散射之外，其余各種作用均會(huì)產(chǎn)生次級(jí)輻射。因此，輻射防護(hù)是相當(dāng)重要的。實(shí)際工作中大多數(shù)情況遇到的是快中子，快中子和物質(zhì)相互作用時(shí)，首先是快中子的散射和減速然后是慢中子被吸收后放出共化粒子或γ射線。由于防護(hù)服厚度的限制，通常中子輻射防護(hù)服只對(duì)中低能中子的防護(hù)有效。

按防輻射材料的功能及使用部位,可將其分為防穿透性輻射材料和表面輻射防護(hù)材料兩大類。

1.防穿透性輻射材料：防穿透性輻射材料包括防輻射混凝土，鉛、鋼鐵等重金屬材料，普通混凝土，黏土磚砌體，壓實(shí)土壤，石墨，防輻射玻璃，以及防輻射橡膠和塑料等。

2.表面輻射防護(hù)材料：表面輻射防護(hù)材料包括有機(jī)板材、涂料、金屬材料和無機(jī)非金屬材料等。當(dāng)然，防輻射材料還可根據(jù)其化學(xué)組成進(jìn)行分類，如分為金屬材料，無機(jī)非金屬材料，高分子材料和有機(jī)、無機(jī)復(fù)合材料等。

幾乎所有材料對(duì)X、γ射線都具有一定的防護(hù)能力。物質(zhì)的密度越強(qiáng),，對(duì)X、γ射線的防護(hù)能力也越強(qiáng)。因此,若采用密度較小的輕物質(zhì)，則要達(dá)到相同防護(hù)效果時(shí)，所需要的結(jié)構(gòu)厚度就很大，這樣便減小了建筑物的有效使用面積。當(dāng)然，具體工程，應(yīng)兼顧材料來源是否廣泛，施工難易程度以及經(jīng)濟(jì)性是否合理等因素進(jìn)行綜合考慮。對(duì)于中子射線的防護(hù)，則不但需要重元素，而且需要充分的輕元素。因?yàn)閷?duì)于能量大的快速中子，在密度大的材料中有減速作用；對(duì)于能量較低的中速中子，只有含氫元素的材料才具有對(duì)其減速的效果，而氫元素在水中含量較多，所以可采用含結(jié)晶水或化學(xué)結(jié)合水的物質(zhì)充當(dāng)防護(hù)中子流的“化學(xué)衛(wèi)士”。

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