專利名稱:用來衰減倫琴管射線的材料,特別是用于射線防護服的薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來衰減倫琴管射線的材料，特別是用于射線防護服的薄膜。
背景技術(shù)：
倫琴射線(X射線)在許多領(lǐng)域內(nèi)用于實驗，其中根據(jù)應(yīng)用場合的不同采用不同的輻射強度。在醫(yī)藥行業(yè)，在診斷方面采用60至125KV的，在治療方面采用50至150KV以上的倫琴電壓。富含能量的射線在穿透材料時將其能量完全或部分交給被穿透的材料，這時本身受到衰減。倫琴射線的穿透性能取決于所用的加速電壓；因此通常，倫琴射線的穿透能力或強度通過用來產(chǎn)生射線的加速電壓的數(shù)據(jù)來表示。
倫琴射線沒有統(tǒng)一的類型。而是它由兩種在形成和組成成分方面非常不同的組成部分組成韌致輻射和特征性的本征輻射。韌致輻射是在命中物質(zhì)時電子突然制動時發(fā)射的；其能量來自于擊中倫琴管陽極的電子的速度，它與加在倫琴管上的加速電壓有關(guān)。這給定了最大動能，因此電子的速度具有一具有與加速電壓相應(yīng)的上限的一定的分布。因此射線頻譜是具有一相應(yīng)于最高能量的作為短波極限的波長的寬帶頻譜。特征性的本征輻射來自于陽極材料物質(zhì)的電子殼層；它由單個受嚴格限制的波長組成，并取決于倫琴管陽極材料的原子。因此每個倫琴管具有其固有的倫琴線譜。
這種富含能量的射線對健康有害，由于職業(yè)的原因經(jīng)常經(jīng)受輻射的人員需要對射線加以防護，以此借助于一種吸收器來減弱這種射線。在吸收器內(nèi)，富含能量的倫琴射線和吸收材料之間發(fā)生不同的和交織的相互作用。三個過程參與這種相互作用光電效應(yīng)、康普頓散射和偶合。在選擇吸收材料時感興趣的是總的衰減度。吸收材料必須給所述混合頻譜帶來最好的效果。
這種射線防護服含有用來衰減倫琴管射線的相應(yīng)材料，并且制成薄膜的形狀，其中這些薄膜由彈性體、特別是熱塑性彈性體構(gòu)成，在它里面混合入單質(zhì)的或作為化合物的重元素(原子序數(shù)大于50)。在醫(yī)藥診斷中所用的倫琴電壓范圍內(nèi)，鉛達到最高的吸收值。因此在已知用于射線防護服的材料中主要采用埋在彈性體材料中的鉛或氧化鋁作為吸收材料。在醫(yī)藥領(lǐng)域內(nèi)對于倫琴防護除了按IEC61331-1的鉛當量外還采用按IEC1331-1的衰減度作為吸收度的尺度，該吸收度涉及取決于倫琴管的加速電壓的輻射能。在面重量方面，鉛替代材料在中間倫琴射線范圍內(nèi)相對于鉛具有較小的重量。在低于70KV和高于125KV的加速電壓范圍內(nèi)鉛替代材料的面重量不合適。
由于與重金屬鉛有關(guān)的健康危害，應(yīng)用無鉛材料來吸收倫琴射線。這里特別是采用埋入彈性體材料內(nèi)的序數(shù)大于50的元素或由此組成的均質(zhì)混合物，還有由鉛和無鉛材料組成的混合物。然而迄今為止已知的鉛替代材料，不管是以什么樣的組合和涂層，對于同樣厚度的射線防護薄膜與鉛相比始終具有較差的吸收值。
組合的或涂覆的鉛替代材料可能具有不確定的吸收空隙。每一個原子序數(shù)的純凈材料具有一固有的與原子的吸收帶有關(guān)的吸收頻譜。為了得到在倫琴射線整個波長范圍內(nèi)充分的吸收，從而使射線減弱，已知多種材料組合。不同材料的這種組合并不得到這些(吸收)值的和。對于薄膜的材料組合和厚度需要分別測量在所希望的加速電壓范圍內(nèi)的吸收度。鉛替代材料的比較可以通過吸收度求出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，在減小面重量的同時提供一種用于射線防護薄膜，特別是用于射線防護服的具有提高的衰減度(鉛當量)的吸收材料，它對于在一寬的從50KV到150KV的倫琴管加速電壓范圍內(nèi)的倫琴射線具有均勻和良好的射線吸收能力。
按照本發(fā)明，這個目的通過獨立權(quán)利要求
所表示的特征來實現(xiàn)；從屬權(quán)利要求
介紹優(yōu)良的改進結(jié)構(gòu)和優(yōu)選的實施形式。
在減小面重量的同時提高衰減度(鉛當量)通過在倫琴射線作用下特別是用于射線防護服的不同材料的組合和分級式配置達到。每一種一定原子序數(shù)的純凈材料具有固有的吸收頻譜(圖1)。不同材料的組合得不到這些(吸收)值之和。對于一種材料組合和所用薄膜的厚度需要分別測試在所要求的電壓范圍內(nèi)的吸收度。如果用一種軟的吸收材料來防護倫琴射線，那么低能射線便被吸收，但是由于留下高能射線成分使輻射得到強化(Aufhrtung)。這種強化的高能射線可以最可靠地通過鉛或氧化鉛被吸收。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的薄膜由不同吸收材料的分級的組合組成。由于通過軟成分的吸收使倫琴射線強化，朝向射線源首先設(shè)置無鉛或少鉛材料，彈性體包含作為“軟”吸收器的原子序數(shù)大于約50至約70的元素或其化合物。它們例如是
35溴、38鍶、40鋯、42鉬、45銠、47銀、48鎘、49銦、50錫、51銻、53碘、55銫、56鋇、輕的57-71鑭族元素(包括58鈰)。在接近身體的層內(nèi)再吸收強化的射線。為此彈性體添加作為“硬”吸收器的原子序數(shù)大于約70的元素或其化合物，例如重的57-71鑭族元素、74鎢、75錸、60鋨、77銥、78鉑、79金、80汞、82鉛、83鉍、84釙、90釷、92鈾、以及89-103錒系元素。
為了吸收剩余的強化的倫琴射線，在接近身體的、背向射線源的一側(cè)采用包含作為衰減倫琴射線的元素鉛的薄膜，它含有單質(zhì)鉛或氧化鉛或作為鉛的其他化合物。
作為本發(fā)明基礎(chǔ)的薄膜由一種不同吸收材料的分級式配置組成。這里重要的是，朝射線源這一面首先采用“軟”的吸收材料或其混合物-例如錫、銻、氧硫化釓、鈣-鎢酸鹽、氧化鉍、硫化鋇、碳化鍶。然后留下的“硬”倫琴射線成分的吸收由“硬”吸收材料或其混合物承擔，例如鉛、氧化鉛、鎢或其他混合物。
在不同吸收材料組合的情況下，意想不到地發(fā)現(xiàn)，以下薄膜結(jié)構(gòu)在相當于50至150KV的廣闊的倫琴射線硬范圍內(nèi)具有良好的倫琴射線吸收值(衰減度)。這種薄膜還具有對于射線防護目的，例如用于擋板、遮蓋薄膜等等中，所需要的柔性，因此它很好地適合于這種用途。除了高的柔性外還使得面重量顯著減小，這就提高了穿戴舒適性-這兩者對于用作射線防護材料，特別是對于射線防護擋板和射線遮蓋薄膜，尤為重要。此外，這種結(jié)構(gòu)與鉛替代材料如鉍和鎢相比是經(jīng)濟的解決辦法。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施形式中在表2中所述的以下結(jié)構(gòu)連同在表1中所列的薄膜/涂層得到了驗證，其中組成成分是對于50KV至150KV的能量范圍設(shè)計的
表1
由這些薄膜/涂層對表2中所列的組合進行了進一步試驗；
所有結(jié)構(gòu)(薄膜/涂層)的面重量 5500g/m2；
測試倫琴管電壓 恒定96KV
射線過濾器 3.5mm鋁過濾。
對于鉛當量的薄膜敏感度確定 T8。
表2
薄膜和涂層的這些組合意想不到地顯示出較高的吸收值。如由表2已知。組合的鉛當量明顯高于對于雙倍單層薄膜所測值的數(shù)值。在用不同倫琴電壓進行進一步測試中，本發(fā)明的實施形式表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。


本發(fā)明的實質(zhì)示意表示在附圖中
其中表示
圖1帶有雙層薄膜和一位于它們之間的空氣層的衰減材料(相當于例A)；
圖2帶有在基體薄膜上的雙面涂層的衰減材料(相當于例D)；
圖3帶有按圖2的雙面涂層和連接在后面的第三層薄膜及位于它們之間的空氣層的衰減材料；
圖4按圖3的但是結(jié)構(gòu)顛倒的衰減材料。
具體實施方式
在倫琴管“X”和待防護的人員“P”之間的(通過射線錐表示的)光路中放置做成擋板、圍裙、簾等等的射線防護材料1，并用它將直接或間接的倫琴射線減弱到這樣的程度，使得待防護人員可以自由活動而沒有受射線損害的大的危險。為此薄膜2和3作為射線防護材料1前后順序連接，它們以其組合使倫琴射線減弱。
圖2中表示另一種布局的射線防護材料1，其中前后順序連接一涂在基體薄膜5上的涂層6以及一連接在后面的同樣涂在基體薄膜5上的涂層薄膜7，當然，這里作為基體薄膜也可以采用射線防護薄膜(例如薄膜R1、R2或R3)。其中涂層薄膜用液態(tài)聚合物涂覆成相應(yīng)厚度的層，例如用刮板，接著硬化。用以丙烯酸鹽、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯等等為基的油漆作為用于液態(tài)聚合物的基底。
圖3和4表示在圖2中所示的射線防護材料1的結(jié)構(gòu)的改進結(jié)構(gòu)，但是其中在這個結(jié)構(gòu)前面在中間連接一空氣層4的情況下連接一薄膜1(圖3)，或者在同樣中間連接一空氣層4的情況下在后面連接一薄膜2。在圖3中所示的射線防護材料1由射線進入側(cè)的薄膜4組成，在它上面朝向射線源涂覆一第三層薄膜5，當然，這里在相應(yīng)地選擇吸收材料的情況下在射線進入側(cè)的薄膜的背向射線源的一側(cè)上也可以設(shè)置涂覆的薄膜。在這個雙層薄膜的后面離開一空氣層4的距離連接第二層薄膜3。在圖4中所示的射線防護材料1中，在射線進入側(cè)設(shè)有薄膜2，在它后面離開一空氣層4的距離連接第二層薄膜5。這里，在這個射線穿出側(cè)的薄膜5的朝向待防護人員的一側(cè)上涂覆第三層薄膜8，當然同樣，在相應(yīng)選擇吸收材料的情況下它也可以設(shè)置在背向待防護人員的一側(cè)上。這里所采用的空氣層可以例如由連接在中間的氣泡氣墊薄膜構(gòu)成。
為了制造射線防護垂簾、射線防護披風/圍裙等等，這些薄膜不管帶還是不帶涂覆的薄膜在邊緣處相互連接(未具體畫出)，這里這個連接通過焊接或縫紉進行。當然，這里可以設(shè)置滾邊條或鑲邊帶，其中還可以作一射線衰減的顏色標記。
權(quán)利要求
1.用于射線防護服的柔性材料，其以一種尤其是熱塑性的彈性體的至少兩個涂層或薄膜為基，為了減弱倫琴管射線這種材料添加有吸收材料，其特征為在朝向射線源的第一個涂層/薄膜內(nèi)設(shè)置“軟”的吸收材料作為吸收材料，在朝向待防護人員的接近身體的最后一個涂層/薄膜內(nèi)設(shè)置“硬”的吸收材料作為吸收材料。
2.按權(quán)利要求
1的用于射線防護服的柔性材料，其特征為對于在靠近射線源的第一個涂層/薄膜和靠近身體的最后一個涂層/薄膜之間有另一個涂層/薄膜的情況，這個涂層/薄膜添加這樣的吸收材料，其吸收強度介于貼合在靠近射線源的涂層/薄膜上的涂層/薄膜和在靠近身體的最后一個涂層/薄膜的吸收強度之間。
3.按權(quán)利要求
1的用于射線防護服的柔性材料，其特征為對于在靠近射線源的第一個涂層/薄膜和靠近身體的最后一個涂層/薄膜之間有另一些涂層/薄膜的情況，這些涂層/薄膜包含這樣的吸收材料，其吸收強度從貼合在靠近射線源的涂層/薄膜上的涂層/薄膜向貼合在靠近身體的最后一個涂層/薄膜上的涂層/薄膜逐漸加大。
4.按權(quán)利要求
1至3之任一項的用于射線防護服的柔性材料，其特征為給彈性體添加原子序數(shù)在約50至約70范圍內(nèi)的單質(zhì)的或化合態(tài)的元素作為軟吸收材料，例如錫、銻、氧硫化釓、鈣-鎢酸鹽、硫化鋇及其混合物或化合物。
5.按權(quán)利要求
1或2的用于射線防護服的柔性材料，其特征為給彈性體添加原子序數(shù)在大于約70范圍內(nèi)的單質(zhì)的或化合態(tài)的元素作為硬吸收材料，例如鎢、錸、汞、鉛、鉍及其混合物或化合物。
6.按權(quán)利要求
4或5的用于射線防護服的柔性材料，其特征為所用的吸收材料的吸收特性至少在50至150KV范圍內(nèi)相互補充。
7.按權(quán)利要求
4、5或6的用于射線防護服的柔性材料，其特征為給彈性體添加的吸收材料以粒度在約2μm至100μm范圍內(nèi)的粉末形式均勻地混合到彈性體中，在彈性體內(nèi)相對于成品混合物其份量在5-90％之間。
8.按權(quán)利要求
1至7之任一項的用于射線防護服的柔性材料，其特征為單個涂層/薄膜的厚度在0.1至10.mm之間。
9.按權(quán)利要求
1至8之任一項的用于射線防護服的柔性材料，其特征為薄膜的聚合物成分至少為10％重量百分比，且每個薄膜都硫化。
10.按權(quán)利要求
1至9之任一項的用于射線防護服的柔性材料，其特征為所用的薄膜至少在邊緣處相互粘接或焊接。
11.按權(quán)利要求
1至9之任一項的用于射線防護服的柔性材料，其特征為所用的薄膜借助于一環(huán)繞的滾邊相互連接。
12.按權(quán)利要求
1至9之任一項的用于射線防護服的柔性材料，其特征為所用薄膜配備至少一個涂覆和硬化成相應(yīng)厚度的涂層。
13.按權(quán)利要求
12的用于射線防護服的柔性材料，其特征為在所用薄膜的兩側(cè)上涂覆一涂層并硬化。
14.按權(quán)利要求
12或13的用于射線防護服的柔性材料，其特征為涂層是以在0.2mm至2.0mm之間的厚度涂覆的，其中涂層厚度最好借助于一刮板確定。
專利摘要
本實用新型涉及一種用來衰減倫琴管射線的材料，特別是用于輻射防護服的薄膜。為了這樣地改進具有至少兩個尤其是熱塑性的、添加吸收材料以減弱倫琴管射線的彈性體的涂層或薄膜的用于射線防護服的柔性材料，即，使得在提高衰減度(鉛當量)和同時減小面重量的情況下對于在50KV至150KV的寬范圍的倫琴管電壓的倫琴射線具有均勻和良好的射線吸收能力，在朝向射線源的第一涂層/薄膜內(nèi)設(shè)置“軟”的吸收材料作為吸收材料，而在朝向待防護人員的最后一個靠近身體的涂層/薄膜內(nèi)設(shè)置“硬”的吸收材料作為吸收材料，特別是如果在靠近射線源的第一個涂層/薄膜和靠近身體的最后一個涂層/薄膜之間具有另一個涂層/薄膜時這個涂層/薄膜添加具有這樣(吸收－)強度的吸收材料，它介于貼合在靠近射線源的涂層/薄膜上的涂層/薄膜和靠近身體的最后一個涂層/薄膜的吸收強度之間。
文檔編號G21K1/12GKCN2837990SQ200490000006
公開日2006年11月15日 申請日期2004年2月26日
發(fā)明者沃爾夫?qū)ぬm格 申請人:阿茨合眾有限及兩合公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan