随着放射性同位素和射线装置的广泛应用, 放射防护工作越来越受到人们的重视。屏蔽作为外防护的四要素之一, 在操作中因客观因素的制约(源活度不能再小、操作时间不能再少、操作距离不能再远)的情况下, 防护水平的提高, 在很大程度上有赖于新屏蔽材料的研制和开发利用。选择辐射防护材料时, 常受到如下因素的影响:成本、材料的轻重程度、允许屏蔽体占多大空间、是否具有适当的结构强度等等。传统的用于视窗屏蔽γ射线的材料多采用沉重的铅玻璃等, 致使防护装置笨重呆板。铅玻璃质量重、价格比较贵、易碎。近几年来, 运用新技术合成的含金属聚合材料, 用于辐射屏蔽的实验工作已偶有报道。本实验使用放射性监测仪器, 以及不同活度的同位素¹³¹I、^99mTc点源, 金属元素含量不同(10%~50%)、厚度不同(0.3 mm, 0.6 mm, 0.9 mm)的聚合材料, 测定含金属聚合材料对同位素¹³¹I、^99mTc点源发出的γ射线的屏蔽率。

1 材料和方法 1.1 材料

含金属高分子聚合材料系列由无锡轻工大学化学工程系研制(现正申请发明专利), 其力学性能比不含金属的聚合物有较大的提高^[1]。参照专业标准和有关资料^{[2, 3]}选择不含气泡的板状材料, 标上序号, 面积应大于55 mm×35 mm或大于探头的面积。

1.2 ¹³¹I、^99mTc点源的处理

测定前应将放射性点源置于专用的铅罐内, 测定时将铅罐置于密封室内, 打开铅罐的盖子, 朝向测定孔。测试结束后盖上铅罐的盖子并妥善处理, 以防不测事故。

1.3 仪器装置

美国MODEL 190 VICTOREEN, 为通用监测仪; 经标定的D3013 γ数字辐射仪。按文献和专业标准, 实验室自制了铅密封屏蔽室。用于测定的一侧开测定孔, 大小为20 mm ×15 mm。并使用本实验中活度最强的点源检验密封屏蔽程度, 测得密封屏蔽室的四周的辐射量率与周围环境本底相同, 说明屏蔽室达到完全密封屏蔽程度。

1.4 屏蔽率

屏蔽率的计算公式:[(I₀-I)/I₀]×100%。即屏蔽前的照射量率(I₀)减去屏蔽后透过的照射量率(I), 再除以屏蔽前的照射量率(I₀)的百分率。

1.5 测定的条件

测定点的照射量率为125 μC·kg^-1h^-1~525 μC ·kg^-1h^-1之间。测定点到点源的距离为80 mm (以游标卡尺测量)。

1.6 测定的最佳方法

同位素¹³¹I半衰期为8.04 d, γ能量峰值为637 keV和284 keV; ^99mTc半衰期为6.02 h, γ能量峰值为143 keV^[4], 衰变速度快, 应在尽可能短的时间内完成测定。为防止β射线对测定值的干扰, 特别是防止韧致辐射的发生, 在测量孔上先覆盖一块厚度为3 mm的有机玻璃; 探头的位置距放射性点源80 mm, 并与点源呈水平方向, 探测器与水平方向的角度应小于5°。每个样品重复测试3次, 取平均值, 以尽量减少读数误差(理论上 < 5%, 实际上 < 2%)。同时为防止测试结果随放射性活度I0的衰减, 影响结果的可靠性, 测试的顺序按金属含量从高到低、厚度从大到小进行。

2 结果与讨论 2.1

测定实验结果表明, 在含铅元素高分子聚合材料中, 铅含量不同、厚度的差异, 得到的屏蔽率有很大的差别。屏蔽率随着材料中铅含量越高、厚度越大屏蔽效果越好(见表 1)

2.2

测试实验的结果表明, 不同的金属元素在高分子聚合材料(微乳技术)中, 对γ射线的屏蔽率也有很大的不同。它们的屏蔽率与原子序数有关, 高低依次为Pb >Cd/Pb >Cd >Ba/Cd >Ba (见表 2)。同样, 随着厚度的增加, 屏蔽率也随着提高。

2.3

表 1中铅元素为30%的高分子聚合材料Ⅲ 1、Ⅲ 2与表 2中的铅元素为30%的微乳材料9、10相比较, 同样含量的金属铅元素、不同合成技术的聚合材料对γ射线屏蔽率明显不同, 微乳技术合成的材料的屏蔽效果明显好于一般技术合成的材料。

总之, 不同的金属元素、不同厚度、不同合成技术的聚合材料对γ的射线屏蔽率明显不同。屏蔽率随着金属含量、材料厚度、原子序数的增加而提高; 微乳技术合成材料的屏蔽效果明显优于一般技术合成的材料。当材料中铅含量为50%、厚度为9.0 mm时, 对γ的射线屏蔽率就近似于厚度为20 mm, 0.23 mmPb/mm铅当量的铅玻璃。说明含铅聚合材料具有良好的屏蔽γ射线的性能。同样的材料在另一实验(40 kV~100 kV、20 mA·s、距离1 000 mm的条件下摄片)中的结果分析, 也得到了相似的结论。上述结果显示, 含金属高分子聚合材料有可能成为新一代的屏蔽γ射线的防护装置材料。含金属高分子聚合材料应用于辐射防护, 目前国内尚未见报道。测定含金属高分子聚合材料对γ射线屏蔽率的工作, 偶见报道。为探索金属高分子聚合材料的使用前景, 还需进一步做大量深入的实验。