Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучения

 

Сущность изобретения: защитный материал содержит матрицу и поглощающий наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: матрица - смесь каучуков общего назначения - 24,0-26,9, металлосодержащий наполнитель: оксид висмута - 22,8-14,6 и сложный оксид редкоземельных элементов легкой и средней группы - 53,2-58,5.

Изобретение относится к материалам для защиты от рентгеновского и гамма-излучения, которые могут применяться для изготовления защитных элементов рентгеновских аппаратов, защитной одежды персонала и пациентов медицинских рентгеновских кабинетов, а также для изготовления защитной одежды персонала, работающего в поле источников гамма-излучения или радиоактивно зараженной местности, например, в районе аварии Чернобыльской АЭС.

Известны материалы для защиты от рентгеновского и гамма-излучения, применяемые в медицинской радиологии, содержащие в качестве матрицы резину или пластик и металлический наполнитель свинец и его соединения [1] Высокое содержание в этих материалах наполнителя (до 90 мас.) вызывает трудности с надежной фиксацией его в матрице-носителе.

Известен также материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучения, включающий матрицу на основе каучука и металлический поглощающий наполнитель [2] Этот материал содержит в качестве металлического наполнителя окись свинца в количестве 63,4.88,0 мас. а в качестве основы (матрицы-носителя) - резиновую смесь, включающую натуральный каучук (6,7.6,8 мас.), синтетический каучук СКИ-3 (0,0.2,1 мас.) и от 7 до 17 других ингредиентов вспомогательного назначения, таких как вулканизующие агенты, мягчители, антиозопанты.

Он имеет слабую фиксацию свинца в матрице-носителе указанного материала, поэтому в процессе эксплуатации свинец высыпается из резины и в силу его токсичности создает вредные для здоровья загрязнения рентгеновских кабинетов, одежды и рук персонала. В целях борьбы с этим явлением по указанию Минздрава производится полное зачехление всех индивидуальных средств защиты из свинцовой резины полимерными или другими хорошо подвергающимися санобработке материалами.

В силу высокой токсичности свинца промышленное изготовление свинцовых резин относится к классу производств с особо вредными условиями труда.

Кроме того, свинец имеет относительно низкие сечения поглощения рентгеновского и гамма-излучения в диапазоне энергий 40.70 кэВ, т.е. в той области, которая дает наибольший вклад в суммарную дозу излучения, воздействующую на персонал и пациентов при медицинских рентгеновских исследованиях.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является материал для защиты от гамма-излучения, матрица которого состоит из синтетического или естественного каучука, а в качестве наполнителей используют соединения по крайней мере одного из металлов, принадлежащих к группе, включающей в себя свинец, висмут, вольфрам [3] За прототип взят состав N 5 Патента US [3] матрица которого изготовлена из смеси каучуков, а в качестве наполнителя использован свинец.

Недостатки прототипа такие же, как и в предыдущем материале, содержащем свинец.

Техническая задача изобретения повышение защитных свойств материала от рентгеновского и низкоэнергетического гамма-излучения, снижение его токсичности при изготовлении и эксплуатации и сохранение других характеристик материала.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве матрицы используется комбинация каучуков общего назначения, а в качестве металлсодержащего поглощающего наполнителя используется смесь окиси висмута и сложного окисла редкоземельных элементов легкой и средней группы (от лантана до диспрозия) при следующем соотношении компонентов, мас. матрица смесь каучуков общего назначения 24,0.26,9 наполнитель: оксид висмута 22,8.14,6, сложный окисел редкоземельных элементов легкой и средней группы (от лантана до диспрозия) 53,2.58,5.

Вещества, входящие в состав наполнителя и резины, практически нетоксичны, поэтому как при изготовлении металлсодержащих резин, так и при эксплуатации изделий из них проблем, связанных с загрязнениями и вредными воздействиями веществ на человека, не возникает.

Проведенные исследования показали, что содержание наполнителя, при котором материал имеет удовлетворительные физико-механические свойства, может составлять 70.85% мас.

Для определения оптимального соотношения компонентов наполнителя проведены оценки защитных характеристик материалов со свинцовым эквивалентом, соответствующим применяемым в медицине материалам (от 0,15 до 1,0 мм свинца), при различных соотношениях окислов висмута и РЗЭ. Расчеты проведены для рентгеновского излучения при напряжении на трубке 100 кВ и фильтре 3 мм алюминия при содержании наполнителя 75,6% мас.

Основные результаты приведены в табл.1, из которой следует, что оптимальное содержание оксида висмута составляет 9.41% мас. а оксидов РЗЭ - 35. 65% мас.

Для определения физико-механических характеристик предлагаемого материала были изготовлены и испытаны четыре варианта металлсодержащих резин, состав которых приведен в табл.2, а также представлен состав прототипа.

Основные результаты физико-механических и защитных свойств материала в сравнении с прототипом даны в табл.3, в которой представлены защитные характеристики для рентгеновского излучения при напряжении на трубке 100 кВ и алюминиевом фильтре 3 мм, а также при облучении гамма-квантами Аm-241 с энергией 59,5 кЭВ.

Как следует из приведенных в табл.3 данных, предлагаемый материал по своим физико-механическим свойствам не уступает прототипу и имеет более высокие защитные характеристики.

Так, кратность ослабления рентгеновского излучения предлагаемым материалом при толщине 1,7 мм на 15.34% а гамма-излучения с энергией 59,5 КэВ на 39.54% выше, чем у прототипа.

Заявляемый материал изготавливается путем смешения на вальцах или резиносмесителе. В смеситель вначале вводится каучук, затем вулканизующий агент и последним вводится поглощающий металлсодержащий наполнитель. Полученную смесь смешивают до получения гомогенной массы. Затем полученный материал может каландроваться и вулканизуется при температуре 150^oC в течение 20.30 мин.

Формула изобретения

Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучения, включающий матрицу из смеси каучуков и металлсодержащий поглощающий наполнитель, отличающийся тем, что металлсодержащий поглощающий наполнитель состоит из оксида висмута и сложного оксида редкоземельных элементов легкой и средней группы от лантана до диспрозия, при этом матрица и наполнитель содержат следующие соотношения компонентов смеси, мас.

Матрица из смеси каучуков общего назначения 24,0 26,9 Оксид висмута 22,8 14,6 Сложный оксид редкоземельных элементов легкой и средней группы от лантана до диспрозия 53,2-58,5

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 20.06.2005        БИ: 17/2005