專利名稱:X射線吸收材料及改型的制作方法
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及X射線對(duì)比材料和X射線防護(hù)材料，可作醫(yī)用，也即用于擬為疾病診斷及檢查所用之X射線裝置，特別用于監(jiān)視內(nèi)用假肢器具、內(nèi)外科及產(chǎn)后外科的應(yīng)用，為的是避免把外科巾布、棉塞或外科器械丟在患者體內(nèi)，還用于在放射治療期間選擇輻照處理等，以及用于防護(hù)服制品(圍裙、罩衫、馬甲、帽子等)、防護(hù)屏蔽制品、隔板、保護(hù)蓋罩、隔離材料等。
一些公知的以紗線形式實(shí)施的X射線吸收材料，含有比如氧化鉍、膠態(tài)銀、碘的衍生物作為加入聚合物制品的X射線對(duì)比雜質(zhì)(比如參見(jiàn)名為A.V.Vitulsky的理科碩士的“Obtaining and research ofsynthetic fibers with the X-ray contrasting and anti-germ preparationsbeing added at the time of forming”的摘要中所述的X射線吸收材料，列寧格勒，1974)然而，含這些雜質(zhì)之紡織基材性質(zhì)的研究表明，由于對(duì)比雜質(zhì)微粒的負(fù)面影響會(huì)破壞纖維結(jié)構(gòu)均勻性，使纖維物理機(jī)械性能變差，紗線是以這些雜質(zhì)為基質(zhì)制成的。含有這些雜質(zhì)的紡織基材缺乏耐用性，這一因素使其應(yīng)用受到限制。
公知的X射線吸收材料，如保加利亞發(fā)明人證書B(niǎo)G 36217(1980)中給出的，是由相應(yīng)的鹽溶液產(chǎn)生的含有重金屬制成的X射線防護(hù)涂層的紗線形式。與上述處理不同的是，這種材料具有較好的物理機(jī)械性質(zhì)，因?yàn)橛甥}溶液的重金屬產(chǎn)生的涂層不會(huì)真地影響原來(lái)材料的機(jī)械特性，這種涂層寬度較小，會(huì)造成X射線對(duì)照性質(zhì)和防護(hù)性質(zhì)下降。此外，經(jīng)洗滌、清潔等之后，這種X射線吸收涂層對(duì)原材料的附著力減弱，會(huì)造成X射線對(duì)比性質(zhì)和防護(hù)性質(zhì)的急劇下降。
蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU 1826173(1980)，A61 B 17/56，17/00給出一種公知的X射線吸收材料，它具有包含重金屬X射線吸收涂層紗線形式所形成的材料的優(yōu)點(diǎn)，這種材料沒(méi)有缺點(diǎn)，因?yàn)樗鯴射線吸收涂層是由尺寸在10-6m到10-7m之間的超分散微粒(UDP)制成的，并且具有類似于異常弱的放射性(根據(jù)“Pneomenon of abnormal reduction ofX-ray radiation by ultra dispersible environment”蘇聯(lián)自然科學(xué)研究院證書No.4，優(yōu)先權(quán)日05/07/87)。這種(尺寸在10-6m到10-7m之間)的含金屬元件，即這種材料的超分散混合物附著在紗線表面上，也即在紡織基材的表面上。但這種只在(10-6m到10-7m之間)范圍的超分散微粒的超分散混合物的使用存在技術(shù)上的問(wèn)題，即由于它們需要特殊的制作條件、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存和技術(shù)應(yīng)用，所以，從化學(xué)和物理角度看，它們是易裂和易燃的。
作為名為《The phenomenon of the permeating radiation quantumstream intensity abnormal alteration by mono-and multiple environment》(俄羅斯自然科學(xué)研究院證書No.，優(yōu)先權(quán)日09/19/96)的多分散微粒物理領(lǐng)域中最新發(fā)現(xiàn)結(jié)果，確定多分散性微粒，這種微粒是通過(guò)混合而發(fā)生各微粒的某些分散和它們的分離所給出的，還揭示出異常高的X輻射衰減能力，由尺寸在千分之一到幾百分之一微米之間的多分散微粒的自組織，由有力的相互聯(lián)系的X射線吸收的整體材料所控制，(多分散混合物的分離指的是因混合物的混合所造成的多分散混合物微粒的不對(duì)稱分布，這是由于各微粒自組織成有力的相互聯(lián)系整體的體系，組織效果加大了光吸收的減少)。同時(shí)，一般公認(rèn)的是采用由尺寸按現(xiàn)代工藝在10-9-10-3m之間的微粒組成的多分散混合物，而不作任何特殊的限制，而且在制作、轉(zhuǎn)運(yùn)、儲(chǔ)存和使用方面也不會(huì)有任何特殊的技術(shù)困難。
美國(guó)專利US3,239,669(1966)介紹一種公知的X射線吸收材料，包含比如具有固定X射線吸收填充劑的橡膠基體。按照該專利，可將由鉛、鉍、銀和鎢制成的X吸收元件用為填充劑。上述材料的主要缺點(diǎn)是材料的固性減低2-3倍，這是由于填充劑中吸收微粒的負(fù)面影響，它破壞了原聚合物質(zhì)結(jié)構(gòu)的均勻性的緣故。
美國(guó)專利US 2,153,889(1939)給出另一種公知的X射線吸收材料，包含具有固定的X吸收填充劑，或者比如成許多含金管形式，或者成含銀、鉍、鎢合金制成的金屬絲形式的基體，其中通過(guò)交織使所述金屬絲與基體固定在一起，形成一類紗線(美國(guó)專利US3,194,239，1965年)。
還有許多材料包含具有由含銀、鉍、鎢合金制成的金屬絲形式的X射線吸收填充劑，其中通過(guò)交織使所述金屬絲與基體固定在一起，形成一類紗線，這樣的材料比起美國(guó)專利US 2,153,889的材料來(lái)要更好些，即使考慮到比如固性，但因其塑性差，這在很多情況下是不允許的。
公知的防護(hù)X輻射和γ輻射影響的材料含有重填充劑，用得最廣的是比如鉛(叢書《Isotopes in U.S.S.R》1987年1版(72)第85頁(yè)題為“Technical headway in atomic engineering”的論文)。由于填充劑(如鉛)與基體(如混凝土、聚合物等)之間密度的較大差別，所以這種(鉛)填充劑只在基體體積內(nèi)不對(duì)稱地?cái)U(kuò)散，結(jié)果使材料整體的X射線吸收特性降低。
眾所周知的是，譬如以聚苯乙烯聚合物基體和含鉛有機(jī)填充劑生成的X射線吸收材料，見(jiàn)英國(guó)專利U.K.1260342(1972)，G21F1/10。所說(shuō)的材料具有與(叢書《Isotopes in U.S.S.R》1987年1版(72)第85頁(yè)題為“Technical headway in atomic engineering”論文中描述的含鉛填充劑一樣的缺點(diǎn)，它包含重X射線吸收填充劑在基體內(nèi)的不對(duì)稱分布，這種材料的密度明顯比填充劑材料低。
與本發(fā)明最接近的是1996年6月27日頒布的俄聯(lián)邦專利SU2063074(G21F 1/10)原本給出的包含具有含成微粒形式之固定X射線吸收金屬填充劑的X射線吸收材料。所述材料的缺點(diǎn)在于，將含鉛填充劑加入紡織基材中會(huì)造成材料強(qiáng)度下降，這是由于紡織基材均勻結(jié)構(gòu)受到破壞的緣故，這反過(guò)來(lái)限制了用它制作各種防護(hù)設(shè)備的可能性。由于鉛的有毒性質(zhì)，可以不把具有含鉛填充劑紗線為基質(zhì)開(kāi)發(fā)的材料用為醫(yī)療輻照中的X射線吸收材料。此外，以有如旨在使用所述紗線材料(對(duì)它的分析被述于比如俄聯(lián)邦專利SU 2063074)的情況下那樣的紗線材料為基質(zhì)，不能形成對(duì)X輻射和γ輻射的有效的密實(shí)的防護(hù)，必須用特殊的多層致密機(jī)械編織工藝，制作防護(hù)織物。但這就像具有按指數(shù)規(guī)律發(fā)生的寬度為X物質(zhì)薄層的窄量子束的缺點(diǎn)一樣，按照《Methods of radiation granulometry and statistical simulation inresearch of structural properties of composite materials》(V.A.Vorobiev，B.E.Golovanov，S.I.Vorobieva，Moscow，Energoatomizdat，1984)一書中所述的合理性，發(fā)生輻射強(qiáng)度的衰減I＝Ioe-μx(1)其中I是通過(guò)寬度為X的材料薄層的輻射強(qiáng)度；Io是原始輻射強(qiáng)度；μ是輻射衰減(弱)的線性因子(每種X射線吸收材料有穩(wěn)定的值)。
這一原始公開(kāi)的缺點(diǎn)也是在X射線吸收材料中含金屬填充劑的百分比高(66-89％)，這將造成X射線吸收材料整體質(zhì)量的增大，另一方面該論文還得出這種材料很重而且不便維護(hù)。
在基體范圍內(nèi)重填充劑的不對(duì)稱分布更是上述原始公開(kāi)的一個(gè)缺點(diǎn)。
毒性的消除是通過(guò)使用無(wú)毒填充劑(如鎢)實(shí)現(xiàn)的。由防護(hù)材料寬度產(chǎn)生致密防護(hù)隨X射線吸收特性一起減小(也即X射線和γ輻射減小的程度)導(dǎo)致由于使用“重”填充劑，即高密度填充劑所造成的材料防護(hù)層質(zhì)量的增大。反過(guò)來(lái)也一樣，當(dāng)保持X射線吸收特性時(shí)，防護(hù)材料密度的減小必然造成其寬度的增大。
現(xiàn)以防護(hù)織物形式(如輻射防護(hù)圍裙)中的X射線吸收材料實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，它產(chǎn)生以衰減因子K＝100為特征的防護(hù)。從公式(1)可推得如下K＝Io/I＝eμx＝100，于是有x＝lnK/μ＝4.6/μ (2)作為例子，我們來(lái)比較由包含不隔離的分散微粒鉛(Pb)和鎢(W)形式的公知填充劑紗線而制成的織物的性質(zhì)。被比較織物的尺寸設(shè)定為10×10cm。其它用于比較的原始數(shù)據(jù)被示于表1中。
表1 原始比較數(shù)據(jù)
*)標(biāo)記放射源為X射線發(fā)射(倫琴射線)管，能量為60KeV。
用表1的數(shù)據(jù)，由公式(2)可以推斷出Pb(X＝0.11cm)和W(X＝0.09cm)制成的填充劑紗線制得的織物的寬度X值。于是，這種體積為10×10×X的防護(hù)織物的質(zhì)量將設(shè)定為對(duì)于Pb是124.74g，對(duì)于W是168.3g。
如果將以Pb為基材的防護(hù)織物的質(zhì)量取為1，則(按相同的防護(hù)特性和相同的尺寸)以含Pb和W紗線為基材的織物的質(zhì)量比將為1∶1.35。
于是，用所述原始公開(kāi)和公知的類似工藝不可能同時(shí)得到防護(hù)材料寬度和質(zhì)量的減少。
按照本發(fā)明，借助本發(fā)明方案獨(dú)立權(quán)利要求
的特征部分所述解決所設(shè)定的任務(wù)。
按照X射線吸收材料的第一種實(shí)施例，它包括具有成分散微粒形式的固定X射線吸收含金屬填充劑的基體，其中所述用作填充劑的材料通過(guò)混合含有尺寸在10-9-10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物而被隔離，同時(shí)將紡織基材用為基體。因此，可以將所述微粒附著于所述紡織基材的表面，并且在所述材料的X射線吸收特性等同于用為X射線吸收填充劑微粒的材料的X射線吸收特性的情況下，X射線吸收材料作為整體的密度由下述關(guān)系式表示ρm＝(0.01-0.20)ρp其中ρm是X射線吸收材料的整體密度，而ρp是用為X射線吸收填充劑微粒的材料的密度。
按照X射線吸收材料的第二種實(shí)施例，它包括具有成分散微粒形式的固定X射線吸收含金屬填充劑的基體，所述用作填充劑的材料通過(guò)混合含有尺寸在10-9-10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物而被隔離，其中所述金屬微粒由大量基體所圍繞，所述基體由至少一種在大氣壓下被固化的組分或所述組分為基質(zhì)的混合物完成。因此，由X射線吸收的填充劑微粒構(gòu)成的多分散基體的總質(zhì)量可以用以下述關(guān)系式確定M＝(0.05-0.5)m其中M是由X射線吸收的填充劑微粒構(gòu)成的多分散基體的總質(zhì)量，而m是X射線吸收填充劑材料因其對(duì)質(zhì)量M的防護(hù)特性相同的等效質(zhì)量。
按照X射線吸收材料的第三種實(shí)施例，它包括具有成分散微粒形式的固定X射線吸收含金屬填充劑的基體，所述材料用作填充劑，通過(guò)混合含有尺寸在10-9-10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物而被隔離，其中所述微粒被附著在中間基質(zhì)上，所述中間基質(zhì)由大量基體所圍繞，所述基體由至少一種在大氣壓下被固化的組分或所述組分為基質(zhì)的混合物構(gòu)成。一種紡織基材用作中間基質(zhì)?？蓪⒌V物纖維用作中間基質(zhì)。
凡與上述內(nèi)容相關(guān)的方案都屬于本發(fā)明人的發(fā)明范圍。因此，所述本發(fā)明范圍包括實(shí)現(xiàn)同樣技術(shù)效果的一類物品和用具，即排除X射線對(duì)比材料的毒性和減小防護(hù)材料的質(zhì)量和寬度，這是一種改型的發(fā)明所需的設(shè)備。
多分散基體用為填充劑，被廣泛應(yīng)用于比如俄聯(lián)邦專利SU2063074和SU2029399中所敘述的X射線吸收材料中，其中使用尺寸在10-6直至10-3m之間的不隔離微粒。不過(guò)，所述材料中將上述特性用于X射線吸收填充劑沿基體表面及其內(nèi)部的較為對(duì)稱分布的目的。
這里限定的含X射線吸收金屬的材料，通過(guò)混合多分散基體而被隔離，它不僅保證X射線吸收填充劑沿基體表面及其內(nèi)部均勻分布，還能提供定性的新效果，即增強(qiáng)了X射線和γ射線與物質(zhì)間相互作用的消弱。
蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU 1826173給出的公知的類似材料中所用的含(尺寸在10-6-10-7m之間)金屬元素的精細(xì)分散混合物被附著到紡織基材的表面。與所述類似的材料不同的是本發(fā)明所提出的使用由尺寸在10-9直至10-3m之間的寬范圍內(nèi)的微粒制成的多分散基體。因此，把尺寸在上述范圍內(nèi)的微粒引入通用的混合物中。于是，在加工這種通用的混合物，自然條件根本不存在任何技術(shù)上的障礙，即所述混合物并不表現(xiàn)出具有物理和化學(xué)活性。特別是它不表現(xiàn)出具有自燃的特性。
本發(fā)明中使用由尺寸在10-9直至10-3m之間的微粒制成的混合多分散混合物，當(dāng)與蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU 1826173給出的所述類似材料相比時(shí)，能提供定性的新效果。這種效果包括得到異常的X射線吸收特性。
與此并列，所述類似材料的分散微粒(見(jiàn)蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU1826173)被附著到紗線的表面，即附著到紡織基材的表面。不過(guò)，本發(fā)明不僅是紗線，還可以用它的分離絲作為紡織基材，也就是說(shuō)，可將“紡織基材”的概念理解為紗線和分離絲。按照本發(fā)明，在涂有X射線吸收填充劑(而且是按使得多分散混合物與多分散微粒的自組織混合成與總能耗緊密聯(lián)系而被分離)的分離細(xì)絲的情況下，應(yīng)將所提出的細(xì)絲捻成纖維，而且，與蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU 1826173所述的類似材料相比，這種纖維應(yīng)該具有高水平的、特殊的、新的定性X射線吸收特性。
因此，采用紡織基材作為基體，所述基體具有包含X射線吸收金屬，并由被附著于其表面的填充劑微粒分離，這保證了定性的新效果(與原型不同)，說(shuō)明本發(fā)明提供以極高的特殊X射線吸收特性為特征的材料具有較高X射線吸收特性。
蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU 1826173提出一種涂有紗線基體表面的X吸收材料。作為這里所說(shuō)的X射線吸收材料，不止可將整體成紗線形的紡織基材用為基體，而且也可采用由紗線組成的分離絲為紡織基材(如上所述)。由涂以X射線吸收填充劑的分離絲加捻成的紡織基材具有比只是其散開(kāi)的表面涂有X射線吸收填充劑(不同于所給出的材料，紗線所包含的每一條絲的表面都涂有X射線吸收填充劑)的紡織基材高得多的X射線吸收特性。另外，每一條絲的表面都覆蓋有由化合物分離的分散微粒。于是，所述分散的微粒都被自組織成有力地互相聯(lián)系的X射線吸收整體，這反過(guò)來(lái)又保證極高的X射線吸收特性。
在這種材料和填充劑材料的X射線吸收性質(zhì)相同的情況下，其中填充劑的密度由如下關(guān)系式表示ρm＝(0.01-0.20)ρp其中ρm是X射線吸收材料整體的密度，而ρp是用為X射線吸收填充劑微粒的材料的密度，X射線吸收材料整體的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生一種定性的新效果(當(dāng)與原型材料相比時(shí))，即使防護(hù)材料的寬度和密度同時(shí)減小。
例如，X射線吸收紗線的防護(hù)材料寬度和密度的同時(shí)減小會(huì)確保在得到對(duì)X輻射及γ輻射的有效的致密防護(hù)時(shí)所產(chǎn)生的主要矛盾的解決。按照本發(fā)明，根據(jù)所設(shè)定的技術(shù)條件，成紗線形式和由它所得的紡織物形式的防護(hù)材料的密度可在X射線吸收填充劑微粒材料密度的0.01(上限)和0.2(下限)之間。如果將X射線吸收材料(目前情況下，按照本發(fā)明是以紗線為基材得到的防護(hù)織物)的質(zhì)量取為1，則對(duì)于前面表1設(shè)定的情況，被比較的防護(hù)織物的防護(hù)特性和尺寸等同于以所述紗線為基材的織物的防護(hù)特性和尺寸與質(zhì)量的關(guān)系將如下表2所示。
表2 在相同防護(hù)特性的情況下，織物與質(zhì)量的比較關(guān)系(相對(duì)于前面表1設(shè)定的數(shù)據(jù))
于是，如果與以具有不被分離的Pb和W微粒形式的填充劑的紗線為基材的防護(hù)織物相比(在其它物理化學(xué)限制都相同的情況下)，所給出的X射線吸收材料(織物)的質(zhì)量應(yīng)小9.9直到267倍。所述因素保證了一種定性的新效果。
因此，如果與原型相比，所給出的X射線吸收材料表現(xiàn)出絕對(duì)沒(méi)有毒性，確保了較高的完整性，這與X射線吸收紡織基材的完整性相同。此外，它確保了在低密度條件下極高的X射線吸收特性。
按照X射線吸收材料的第二種實(shí)施例，所述材料用于通過(guò)混合多分散基體被分離，它包含尺寸在10-9直到10-3m之間的金屬微粒(如上面的設(shè)定)，確保表現(xiàn)出定性的新效果，這是由所用X射線吸收填充劑即加大了X射線和γ射線輻射與物質(zhì)間相互作用的消弱而造成的效果。
包含尺寸在10-9直到10-3m之間之金屬微粒的多分散基體被置于基體內(nèi)部，其中所述基體由至少一種在大氣壓下固化的組分制成，或者由以所述組分為基質(zhì)的化合物制成，而排除由混合而形成的和由多分散混合物分離的X射線吸收元素微粒而組成的有力的X射線吸收整體材料而產(chǎn)生的干擾。同時(shí)，這又促進(jìn)了所述有力的X射線吸收整體材料的自組織。
無(wú)機(jī)凝膠如硅酸鈉及硅酸鉀的水溶液和包含堿金屬及堿土金屬氧化物混合物的懸膠液以及以這些凝膠的混合物均可被用為基體。
天然聚合物，如骨膠原、清蛋白、酪蛋白、樹(shù)膠、木瀝青、淀粉、糊精、膠乳、天然生橡膠、古塔膠、玉米蛋白、豆酪素，以及以這些聚合物的混合物均可被用為所述基體。
合成聚合物，如聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚乙烯、聚醚、聚氨基甲酸酯、合成橡膠、酚醛樹(shù)脂、碳酰胺樹(shù)脂、校準(zhǔn)環(huán)氧樹(shù)脂，以及以這些聚合物構(gòu)成的混合物均可被用為所述基體。
元素有機(jī)聚合物，如有機(jī)硅聚合物、有機(jī)硼聚合物、有機(jī)金屬聚合物，這些聚合物的混合物均可被用為所述基體。
充氣塑料，如泡沫塑料和發(fā)泡塑料均可被用為所述基體。
植物油或干性油可被用為所述基體。
產(chǎn)生薄膜物質(zhì)的溶液，如含油的物質(zhì)、醇酸、醚纖維素噴漆可被用為所述基體。
聚合物水分散體，如乳液染料可被用為所述基體。
混凝土、石膏等可被用為所述基體。
按照這里限定的本發(fā)明，不同于俄聯(lián)邦專利SU 2063074所述的原型材料，使用在大氣壓下，也就是在自然條件下，而不是像原型材料那樣在150mPa發(fā)生固化的混合物制成的基體。按照這里確定的本發(fā)明，所述混合物不經(jīng)受像俄聯(lián)邦專利SU2077745和SU2066491所述防護(hù)橡膠那樣的應(yīng)力，那是在制備了混合物后要在加壓條件下經(jīng)受硫化作用的。因此，希望表面避免破壞在混合X射線吸收元素微粒情形下形成的有力的X射線吸收整體材料，所述微粒被多分散基體分離。這里所限定的本發(fā)明具有與蘇聯(lián)發(fā)明人證書SU 834772給出的類似材料同樣的特征，因?yàn)榘凑丈鲜鲎C書，在150-200kg/cm2壓力下得到X射線吸收材料。
按照美國(guó)專利US 3,194,239給出的類似材料，把預(yù)先弄碎成鐵錳結(jié)核(IMC)的受壓小球用為X射線吸收填充劑，這是與這里所限定的本發(fā)明不同的。有關(guān)俄聯(lián)邦專利SU2029399給出的類似材料填充劑加壓的效果不可能導(dǎo)致有力整體材料自組織的產(chǎn)生(然而這發(fā)生于本發(fā)明中)。因此，作為本發(fā)明中在大氣壓下至少一種混合物固化的基體或者它們的混合物的基體的本申請(qǐng)，與俄聯(lián)邦專利SU2063074中限定的原型材料，也與俄聯(lián)邦專利SU2029399、SU2077745、SU2066491和SU2069904給出的類似材料的部分功能特點(diǎn)有本質(zhì)的不同。
實(shí)際情況是，由X射線吸收填充劑微粒構(gòu)成的被分離的多分散混合物的總質(zhì)量由下式確定M＝(0.05-0.5)m其中M是由X射線吸收填充劑構(gòu)成的被分離的多分散混合物的總質(zhì)量，m是X射線吸收填充劑材料的等效質(zhì)量，與質(zhì)量M的防護(hù)特性相同，這將允許根據(jù)特定技術(shù)條件并在保持X射線和γ射線輻射衰減因子條件下(按照X射線吸收材料的第二種改型)，使公知的防護(hù)材料中的X射線吸收填充劑的質(zhì)量被減小2到20倍。
可將防護(hù)材料的質(zhì)量和寬度的減小看成是在構(gòu)成對(duì)倫琴輻射和γ輻射防護(hù)時(shí)的主要目的。不過(guò)，因?yàn)槭褂霉闹靥畛鋭沟镁哂袑雍癖粶p小的致密防護(hù)的形成導(dǎo)致防護(hù)層質(zhì)量的增大。而且相反，由于不可能以公知的防護(hù)用填充劑實(shí)現(xiàn)X射線吸收材料的質(zhì)量和寬度的同時(shí)減小，所以在低密度材料條件下保持X射線和γ射線輻射衰減因子就帶來(lái)必須增大防護(hù)寬度和γ輻射。這種不一致性需要某些妥善處理，在這種防護(hù)成本允許的限度內(nèi)，選擇防護(hù)寬度和質(zhì)量。
以下是關(guān)于一種按照防護(hù)γ輻射的目的最通用的材料，如水泥的例子說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。不同種類的常用波特蘭水泥的密度為2.0-2.4g/cm3，波特蘭水泥含有作為連接物質(zhì)的混凝土和硅礫石、石子、石英砂和類似的礦物填料。線性γ輻射衰減因子為0.11-0.13cm-1(對(duì)于1-2MeV的能量而言)。由具有如此密度的水泥制成的防護(hù)是十分不方便的，而且必須有相當(dāng)大的寬度。含有1∶2∶4混凝土為連接材料，砂為填料，以及方鉛礦石作為X吸收填料的水泥，密度為4.27g/cm3，其線性衰減因子為0.26cm-1(對(duì)于1.25MeV的能量而言)。由具有鉛形式(鉛組分)或方鉛礦填料的水泥制成的防護(hù)是較為致密的，不過(guò)這種防護(hù)比起常用的水泥是極為昂貴的。
諸如含鋇(BaSO4)的X射線吸收材料能夠解決在其成本允許的限度內(nèi)選擇防護(hù)的質(zhì)量及寬度的問(wèn)題。雖然只能在使之減輕的程度上找出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。含鋇水泥含有作為填料的砂和礫石，含鋇物質(zhì)作為X射線吸收填料，其密度為3.0-3.6g/cm3，線性衰減因子為0.15-0.17cm-1(對(duì)于1.25MeV的能量而言)。不過(guò)，對(duì)于所設(shè)定的γ量子能量值，含鋇水泥防護(hù)的總質(zhì)量保持相當(dāng)?shù)拇螅@在形成防護(hù)的同時(shí)，引起一系列的難題，特別是防護(hù)易于穿透。
當(dāng)采用鐵錳結(jié)核水泥作為X射線吸收填料時(shí)，上述矛盾可以得到解決，例如俄聯(lián)邦證書SU2029399中所限定的那樣。不過(guò)，即使在這種情況下，如果與公知的材料相比，也不可能使防護(hù)材料總質(zhì)量的減少超過(guò)20-45％。
然而，按照本發(fā)明，根據(jù)特定的技術(shù)條件并保持X射線和γ射線輻射衰減因子的條件下，由具有前述公式所設(shè)定的X射線吸收材料微粒構(gòu)成的被分離的多分散混合物的總質(zhì)量的修正，能夠使公知的X射線吸收填充劑的防護(hù)材料所包含質(zhì)量減少2到20倍。
本發(fā)明第二種改型的技術(shù)結(jié)果得出X射線吸收材料是具有低百分比的含金屬X射線吸收填充劑。這種效果給出X射線吸收材料作為整體其寬度和質(zhì)量均降低，而不使X射線吸收特性惡化。
在X射線吸收材料的第三實(shí)施例中，采用通過(guò)混合含有尺寸在10-9直到10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物而分離，作為填充劑(如上所述)，提供有力的定性的所用X射線吸收填充劑的新特性，也即增大了X射線和γ射線輻射與物質(zhì)間相互作用的衰減。
把被分離的含有X射線吸收基質(zhì)微粒的多分散混合物的結(jié)合到中間基質(zhì)上促進(jìn)得到X射線吸收材料，這種材料的基體內(nèi)部含金屬X射線吸收填充劑分布均勻，所述基體的密度明顯比填充劑材料的小。
由至少一種在大氣壓下固化的組分或該組分之混合物實(shí)現(xiàn)的基體內(nèi)部含有尺寸在10-9直到10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物的分布，(如上所述)消除了在混合由多分散混合物的X射線吸收元素微粒組成的有力的X射線吸收整體材料情況下所形成的破壞，并促進(jìn)有力的X射線吸收整體材料的自組織。
可將紡織基體和礦物纖維作為本發(fā)明第三種改型的中間基質(zhì)。
由于采用根據(jù)本發(fā)明所得數(shù)據(jù)所知的方法，上面有關(guān)X射線吸收材料改型的描述實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明實(shí)用化的可能性。此外還表明，對(duì)于所設(shè)定任務(wù)的解決方案而言，描述本發(fā)明本質(zhì)的特征總和是足夠的。工業(yè)實(shí)用性可按如下實(shí)例說(shuō)明上述本發(fā)明的改型。
在這種情況下，由于所述微粒自組織成互相關(guān)聯(lián)的粉末X射線吸收整體材料，會(huì)發(fā)生微粒的分離。此時(shí)，這種微粒被吸著到纖維上，因此，它們被“焊”在其表面上。這種經(jīng)處理的紗線得到給出X輻射異常減少的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紗線直徑為0.3mm；紗線長(zhǎng)度為3200mm；測(cè)定出物理雜質(zhì)鎢之前的紗線重量為0.110g；測(cè)定出物理雜質(zhì)鎢之后的紗線重量為0.160g；測(cè)定出物理雜質(zhì)鎢之前紗線的強(qiáng)度為47H；測(cè)定出物理雜質(zhì)鎢之后紗線的強(qiáng)度為47H。
此時(shí)，紗線表面上鎢微粒整體材料的密度為0.0017g/cm3，紗線尺寸為0.22cm3；整體密度p＝0.7g/cm3。
當(dāng)以具有能量為60KeV量子流處理所得的紗線樣品，并將結(jié)果固定在倫琴薄膜上之后，進(jìn)行與標(biāo)準(zhǔn)的不同寬度(從0.5mm Pb分級(jí)漸弱到具有0.05mm Pb梯級(jí)的0.5mm Pb)鉛板相比的密度測(cè)定法。在所述結(jié)果中，確定纖維的X射線吸收等效于寬度為0.1mm或0.075mm W的鉛板，因此，這證明了異常高的紗線X射線吸收特性。
此外，按照本發(fā)明的公式ρm＝(0.01-0.20)ρp其中ρm是X射線吸收材料(在纖維的情況下)整體的密度，ρp是X射線吸收填充劑材料(在纖維的情況下是鎢)的密度，于是ρm/ρp＝0.7/19.3＝0.036。
按照本發(fā)明的公式，所得比值ρm/ρp保持在(0.01-0.2)范圍內(nèi)。實(shí)施例2將尺寸在10-9到10-3m之間的被分離的多分散鎢微粒結(jié)合到寬度為0.4cm的紡織材料(外衣用的厚毛織品)形式的基體上。通過(guò)連續(xù)混合條件下水溶膠體的沉淀，在最后15分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)鎢微粒的分離與結(jié)合到織物基體上。然后使樣品在一天內(nèi)于室溫下被干燥。接著的X射線的測(cè)試(在60KeV的量子能量下)表明，所得樣品的X射線防護(hù)特性對(duì)應(yīng)于寬度為0.015cm的鉛片的相同性質(zhì)。這種水平的防護(hù)就證明異常高的X射線輻射流的減少，這是由于在使用常用的不分離填充劑微粒材料情況下的防護(hù)表征水平需要結(jié)合到100％(質(zhì)量-不同于53％的情況)鎢的基體上。實(shí)際上，按照本發(fā)明，并聯(lián)系所考慮的例子，X射線吸收填充劑的質(zhì)量為0.116g，即53％樣品的總質(zhì)量，其中紡織材料(外衣用的厚毛織品)樣品的寬度等于0.4cm，樣品尺寸是1×1cm2，并且它的質(zhì)量是0.216g。所以，X射線吸收材料整體密度是ρm＝0.216/1×1×0.4＝0.54g/cm3，而與X射線吸收性質(zhì)等效的不分離微粒的鎢的質(zhì)量是0.015×0.75×19.3＝0.217g，即100％紡織材料樣品的質(zhì)量。
明顯的是，關(guān)系ρm/ρp＝0.54/19.3＝0.0279對(duì)應(yīng)于所要求的范圍。
然后，使填充有X射線吸收填充劑的天然橡膠在無(wú)壓力影響下經(jīng)受硫化作用。接下去的X射線測(cè)試(在60KeV量子能量條件下)表明所得寬度3mm的橡膠樣品的X射線防護(hù)特性相應(yīng)于寬度為0.11mm之鉛片的相同性質(zhì)。這種防護(hù)水平證明異常高的X射線輻射流的減少，這是由于在使用不分離填充劑微粒條件下，所指明的防護(hù)水平需要附加0.16g，即34％質(zhì)量(不同于12％的情況)鎢的基體。
因此，對(duì)于所考慮的例子(橡膠樣品的寬度&＝0.3cm；密度p＝1.56g/cm3；尺寸為1×1cm的橡膠樣品的質(zhì)量是0.468g；填充劑的多分散微粒材料的總質(zhì)量即12％橡膠樣品的質(zhì)量M＝0.056g)而言，對(duì)質(zhì)量M有相等防護(hù)特性的X射線吸收填充劑的等效質(zhì)量m＝0.16g(34％的橡膠樣品總質(zhì)量)。
明顯的是，關(guān)系M/m＝0.056/0.16＝0.35對(duì)應(yīng)于本發(fā)明公式(0.05-0.5)中限定的范圍，這減少了剩余的填充劑，作為整體減小了防護(hù)材料的質(zhì)量，并減少了它的生產(chǎn)成本。
在所考慮的例子中(&＝2.06mm p＝1.46g/cm3)，尺寸1×1cm2的環(huán)氧樹(shù)脂底漆樣品的質(zhì)量是0.3g。具有結(jié)合于所述基質(zhì)的鎢微粒的中間基質(zhì)的總質(zhì)量是0.03g(樣品質(zhì)量的10％)。因此，鎢的質(zhì)量接近3/4填充劑質(zhì)量，即0.0225g，這是整個(gè)樣品質(zhì)量的7.5％。
此外，鎢的質(zhì)量等于寬度為0.08mm的鉛，是0.008×0.75×19.3＝0.1158g，這對(duì)應(yīng)于樣品質(zhì)量的38.6％。
即樣品總質(zhì)量的3.75％。與此同時(shí)，等于寬度為0.04cm之鉛板質(zhì)量的鎢的質(zhì)量(采用X射線測(cè)試的結(jié)果)是0.04×0.75×19.3＝0.347g，這對(duì)應(yīng)于樣品質(zhì)量的26.32％。
上述各X射線吸收材料的具體實(shí)例(各種變異)和得到它的方法證明了所述材料在所示技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種X射線吸收材料，它包括具有成分散微粒狀的固定X射線吸收含金屬填充劑的基體，其特征在于所述用作填充劑的材料通過(guò)混合含有尺寸在10-9-10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物而被隔離，同時(shí)將紡織基材用為基體；并將所述微粒附著于所述紡織基材的表面，并且在所述材料的X射線吸收特性等同于用為X射線吸收填充劑微粒的材料的X射線吸收特性的情況下，X射線吸收材料作為整體的密度由下述關(guān)系式表示ρm＝(0.01-0.20)ρp其中ρm是X射線吸收材料的整體密度，而ρp是用為X射線吸收填充劑微粒的材料的密度。
2.一種X射線吸收材料，它包括具有成分散微粒狀的固定X射線吸收含金屬填充劑的基體，其特征在于所述用作填充劑的材料通過(guò)混合含有尺寸在10-9-10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物被隔離，其中所述金屬微粒由大量基體所圍繞，所述基體由至少一種在大氣壓下被固化的組分或所述組分為基質(zhì)的組合物構(gòu)成，由X射線吸收的填充劑微粒構(gòu)成的多分散基體的總質(zhì)量以下述關(guān)系式確定M＝(0.05-0.5)m其中M是由X射線吸收的填充劑微粒構(gòu)成的多分散基體的總質(zhì)量，而m是X射線吸收填充劑材料因其對(duì)質(zhì)量M的防護(hù)特性相同等效質(zhì)量。
3.一種X射線吸收材料，它包括具有成分散微粒形式的固定X射線吸收含金屬填充劑的基體，其特征在于所述用作填充劑的材料通過(guò)混合含有尺寸在10-9-10-3m之間的金屬微粒的多分散混合物被隔離，其中所述微粒被附著在中間基質(zhì)上，所述中間基質(zhì)由大量基體所圍繞，所述基體由至少一種在大氣壓下被固化的組分或所述組分為基質(zhì)的組合物構(gòu)成。
4.一種如權(quán)利要求
3限定的X射線吸收材料，其特征在于一種紡織基材被用作中間基質(zhì)。
5.一種如權(quán)利要求
3限定的X射線吸收材料，其特征在于一種礦物纖維被用作中間基質(zhì)。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種X射線吸收材料,可作醫(yī)用以及專用防護(hù)服、防護(hù)屏障、防護(hù)罩、防護(hù)涂層和隔離材料。按照第一種實(shí)施例,一種通過(guò)混合含有尺寸在10
文檔編號(hào)G21F1/00GKCN1375105SQ98809732
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期1998年9月24日
發(fā)明者弗拉基米爾·伊萬(wàn)諾維奇·特卡琴科, 瓦列里·阿納托利耶維奇·伊萬(wàn)諾夫, 瓦列里·伊萬(wàn)諾維奇·佩琴金, 斯坦尼斯拉夫·尤里耶維奇·索科洛夫 申請(qǐng)人:伊戈?duì)枴に沟倥酥Z維奇·諾索夫?qū)С鲆腂iBTeX, EndNote, RefMan