Какой другой защитный материал, кроме свинца, эффективен против гамма-лучей?

Как говорится в вопросе в заголовке, мне интересно, какой материал можно эффективно использовать для защиты от гамма-лучей, кроме свинца? Я считаю, что бетон часто используется, но он далеко не так эффективен, как свинец (6 см соответствует 1 см свинца, насколько я понимаю). Я также слышал, что большие объемы воды помогают, как и плотно упакованная грязь, но наверняка должны быть другие материалы, которые защищают почти так же эффективно, как свинец?

Ответы (4)

Есть три процесса взаимодействия гамма-лучей с веществом: фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние и образование пар.

Фотоэлектрический эффект представляет собой взаимодействие между гамма-лучами и электроном. Это запрещено законом сохранения энергии и импульса, если только не присутствует какое-либо другое тело, например атомное ядро. По этой причине вероятность фотоэффекта пропорциональна не только плотности электронов, но и приблизительно Z н , где Z это атомный номер и н примерно от 4 до 5.

Комптоновское рассеяние может происходить без присутствия чего-либо, кроме электрона, поэтому оно зависит только от плотности электронов.

Парное производство выглядит так Z 2 при обычных энергиях гамма-излучения.

По этим причинам наилучшая защита от гамма-лучей достигается с помощью вещества с высокой плотностью электронов (что коррелирует с высокой массовой плотностью), а также с высокой Z . Этими свойствами обладает свинец. Это также дешево. Есть элементы с более высоким Z , такие как висмут, полоний и уран, но они недешевы, а их атомные номера лишь немного выше.

Для этой цели в свинце нет ничего волшебного. Движущим фактором является число электронов в единице объема, которое сводится (в первом приближении) к плотности массы.

Вы получаете очень хорошие (лучше, чем свинец) характеристики защиты от золота, вольфрама, ртути и т. д.; и вполне приемлемую производительность из железа или меди.

Вопрос к студенту: почему для этого приложения так часто выбирают свинец?

Кроме аккумуляторов, для чего еще вы собираетесь использовать свинец.
@Fortunato: пули, рыболовные грузила, припой, кровля, пигменты, ...
Потому что он дешевый и ковкий, с достаточно низкой температурой плавления, чтобы сделать литье дешевым и легким? Или я что-то упускаю?
@Джон. Бинго. И это не заставит парней по безопасности нервничать, если только вы не предложите механическую обработку.
Законодательство ROHS на самом деле требует замены свинца другими материалами (для защиты можно использовать вольфрам) всякий раз, когда это целесообразно, поэтому утверждение «не заставляет парней по безопасности нервничать» на самом деле больше не соответствует действительности ... см . thogus. com/rpt-radiation-protection/lead-replacement-solutions «Директивы RoHS гласят, что все медицинские устройства не должны содержать свинец в течение следующих нескольких лет»
@Floris Ну, это проблема, если вы создаете продукт. Я имел в виду специалистов по безопасности из лабораторной группы EH&S, и они не занимаются производством продукции. Имейте в виду, они заставляют нас использовать только окрашенный свинец и обращаться с ним в кожаных перчатках «ТОЛЬКО ДЛЯ СВИНЦА» и все такое, но по сравнению с тем, что они устроили бы, если бы вы предложили парафиновый поглотитель нейтронов в экспериментальном зале, свинец просто пожимает плечами. и «убедитесь, что ваша команда прошла обучение».
@dmckee - Я полагаю, что выходя из мира, где мы создаем продукты, я бы сказал, что регулирующие органы, которые предписывают «отсутствие свинца», считают себя «парнями по безопасности». Я просто оставлю это на том...

Свинец обычно используется по двум причинам. Будучи хэви-металом, он занимает меньше места; дешевле, чем другие металлы, такие как золото; и значительно поглощает гамма-излучение низкой и средней энергии.

Также можно использовать такие материалы, как бетон, но они занимают много места, поскольку требуется толстый бетон. Подробные данные доступны в Интернете и в книгах по радиологической физике и радиационной защите. Тем не менее, очень необходимы исследования новых экранирующих материалов.

Я читал, что пена с закрытыми порами является отличным барьером против высокоэнергетического излучения. Пена с закрытыми порами более известна как «поролон», и ее версия с высокой плотностью — это то, из чего сделаны матрасы Tempur-Pedic.

Верно для определенных форм излучения (например, космических лучей), но не конкретно для гамма-лучей, как указано в вопросе.
Какой другой защитный материал, кроме свинца, эффективен против гамма-лучей?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v