一种新型材料对γ射线的屏蔽性能研究

摘要

随着核技术应用的不断发展，各种放射性射线被广泛应用，射线对人体的伤害和对环境的破坏也逐渐被人类所认识。经常接触放射性射线的人会出现皮肤烧伤、毛发脱落、眼痛、白血球减少甚至骨髓瘤等症状，因此，对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题,同时也取得了较大的成果。射线屏蔽防护的原理是指：射线穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物（屏蔽材料），便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，确保人身安全，达到防护目的。屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。这些材料对γ射线的屏蔽效果各不相同，其中重金属最有效,体积小、总重量轻。目前人们通常采用铅做屏蔽材料。自然界中，铅的三个同位素206Pb、208Pb、207Pb分别是三个天然放射性系列铀系、钍系、锕系的最终衰变产物，因而大家认为铅是有毒的。近年来人们为了防止公害、保护环境,提出了开发代替铅的辐射屏蔽材料的要求。本研究就是要通过实验利用NaI(T l) 闪烁探测器和自动定标器测全能峰的方法找到我们所需要的峰位，测得钨镍合金和铅对不同能量γ射线的吸收系数，避免其他散射影响，提高实验结果的精度。比较不同介质及不同能量的吸收系数差异，研究γ射线在钨镍合金中的衰减规律，为钨镍合金的推广使用提供理论上的依据。Γ射线与物质相互作用的三种主要形式：光电效应、康普顿散射和形成电子对效应。由于三种效应的结果，γ射线通过物质时发生衰减（吸收），其总的衰减系数应为三者之和。单能的窄束射线，在穿透物质时，其强度会减弱，这种现象称为射线的吸收。射线强度的衰减服从指数规律，如果将吸收曲线在半对数坐标纸上作图，将得出一条直线，这条直线的斜率就是吸收系数μ。 由本研究结论可知，对于相同能量的γ射线，钨镍合金的屏蔽效果远远好于铅的屏蔽效果，从而为在特殊需要场合选择钨镍合金作为屏蔽材料提供实验参考依据，在射线防护等领域的屏蔽材料选择上提供新的选择。在窄射线束情况下，相同介质对γ射线的吸收系数与入射光子能量及介质原子序数有关，但不随介质厚度增加而变化。对于同一介质，介质对γ射线的吸收系数基本上随着入射γ射线能量的逐渐增大而逐渐减小。即对于同一介质，随着入射γ射线能量的逐渐增大，其在介质中衰减的速度越慢；随着入射γ射线能量的逐渐减小，其在介质中衰减的速度越快。另外本研究根据X射线的吸收系数差值公式，对γ射线的吸收系数进行了验证，发现其也满足该公式。 由于本文作者水平有限，科研工作经验不足，在工作研究中还有很多需要改进的地方。比如本工作根据X射线的吸收系数差值算法对γ射线进行了验证，发现γ射线也基本满足该规律。但由于实验条件有限，不能对多种不同元素进行该规律的验证，这也是以后工作需要完善的地方。在实验装置的设计中，如何全面有效的屏蔽空气中的射线进入探测器，保证测量结果的准确性，这是一个需要提高的地方。