玻璃钢类复合防辐射材料板(以下简称:复合防护材料)是一种玻璃纤维增强型复合材料, 其防辐射成分主要是铅、钨、钡的化合物; 与传统的铅板制品相比较, 其衰减曲线好、造价低、成型性好、散射小, 因而广泛用于X射线及低能γ射线的防护, 1988年以来, 我们先后对国内部分厂家生产的复合防护材料的防护性能进行了测试, 现将测试结果报告如下。

一 方法

铅当量的测量为替换内插法^[1]。标准铅片的纯度为99.99%、厚度误差±0.5%; PYM-3M型深部治疗机、FCo7kci-C型同中心回转式⁶⁰Co治疗机(照射野10×10cm, 源距测试样品、电离室分别为75、80cm)为射线源, 深部治疗机的管电流5mA, 管电压70kVp(HVL=3.12mmAl)、80kVp (HVL=3.37mmAl)、100kVp(HVL= 3.75mmAl)、120kVp(HVL=4.12mmAl)等。测量仪器为前西德PTW-IQ₄型参考标准剂量仪。

二 结果

测试结果见表 1、表 2、表 3及附图。

三 讨论

1.传统的X射线防护室、防护屏多由铅板制成, 由于铅板质地软、具有蠕动性和较大的毒性, 制做时, 要用两层铁板将其固定, 因此, 给防护器材的加工和使用带来诸多不便、复合防护材料是以铅、钨、钡的化合物按一定的比例配合而成的复合物, 另加耐辐射、抗老化的不饱和聚醋树醋做为成型材料; 粗纱和玻璃纤维布做为增强材料; 在常温下固化成型、固化成型时, 表面可贴上装饰材料, 直接用于制做各种屏蔽, 并巨屏蔽效果较理想, 表 1、表 2列出了对我国三家企业生产的八种复合防护材料的测试结果, 这些复合防护材料基本可以满足临床X射线及探伤X线的防护, 一定厚度的复合防护材料也可用于γ射线的防护。

2.复合防护材料的物理性能完全也可以达到制作防护室等防护用品的要求, 如c型复合防护材料其拉伸强度为137MPa, 压缩强度为s7MPa, 弯曲强度为176MPa, 并且复合防护材料的耐辐射性能也较好, 经5×10⁶Gyγ射线照射后, 其力学性能无明显改变。

3.附图列出了70~200kVp下三种较典型的复合防护材料的比铅当量值, 可见, 复合防护材料的防护效果随X射线的能量而变化, 这三种复合防护材料的较好的防护范围是80~100kVp的X射线, 因此, 特别适合用于临床诊断X射线的防护。

4.单质防辐射材料的防护具有一定的局限性, 在50~88keV的范围内, 光子作用于铅元素的L层, 因此, 铅板对此范围的射线的衰减效果并不理想, 如Martin的试验结果^[2]所示:在38~70keV, 原子序数较低的钡对光子的衰减效果优于铅和钨, 可见, 不同能量范围的光子与不同的原子序数的物质相互作用, 由于发生光电效应等反应的几率的差异, 造成光子衰减的不一致性, 复合防护材料是将铅、钨、钡等元素按一定的比例混合在一起, 由于这些不同原子序数的元素对不同能量的光子有各自不同的“边界限吸收”, 使得复合防护材料具有较好的衰减曲线^[2], 由表 3我们的测试结果也可以看出:铁的密度比D型复合防护材料高一倍, 二种电压下的铅当量却低于复合防护材料。

5.随研究的深入, 一些新的复合防护材料将相继间世, 一些复合防护材料含铅较少, 甚至不含铅, 并且, 铅本身对不同能量的射线衰减系数具有较大的波动性, 因此, 许多学者提出铅当量的概念并不能正确地反映防辐射材料的防护效果, 应尽快提出一个能够正确衡量各种防护材料对各种能量范围射线的衰减效果的新概念。