医用X射线屏蔽机理及功能材料研究

分类： 核科学技术 >> 粒子加速器 提交时间： 2024-06-25

王博宇 张栋栋 仇天祎 朱伟杰 魏昊 王宇桐 刘洋

摘要： 随着核技术的不断发展，射线防护需求日益增加，对防护材料的优化研究愈发受到重视。针对常用的医疗诊断X射线管电压范围（＜150 kV），首先着重研究80、100、120 kV管电压下的X射线能谱特征，对其韧致辐射与特征辐射特点进行分析；其次利用Xcom程序进行不同元素的光子吸收截面计算和采用MCNP程序进行屏蔽性能模拟预测；最后对实验制备的柔性X射线防护功能材料进行屏蔽性能测试验证。理论预测表明，吸收截面随能量呈衰减趋势，但在低能区域存在明显的K吸收边效应，W、Bi和Gd元素对X射线均具有较高的质量吸收系数，而且K吸收边还具有优势互补特点，可同时实现对能谱中的韧致与特征辐射进行高效屏蔽。实验也验证了W+Bi基复合材料叠加Gd基材料屏蔽性能优异，在120 kV管电压下屏蔽率可达82.98%，质量衰减系数为6.47 cm2·g-1，线性衰减系数为10.12 cm-1，半值层为0.07 cm。通过本研究可深化对医用X射线屏蔽策略的认识，可对轻质、无铅X射线柔性防护材料研发提供指导。关键词 X射线；光电效应；质量衰减系数；辐射防护

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