CN1107446A - 用于医疗x光机房门窗的低能辐射防护玻璃 - Google Patents

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彭连阁
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Abstract

本发明为一种对100kev以下低能辐射有效吸 收和降低散射的防护玻璃，适用于医疗X射线机房 的门窗，玻璃含有大量原子序数低于铅的金属的氧化物K2O、CaO、ZnO、SnO2、Sb2O3和BaO，其中K2O+CaO+ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO+PbO≥22％，ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO≥7％(重量％)。该玻璃的铅当量为0.5mmPb/6mm玻璃，散射强度比ZF3低，化学稳定性和透过率比ZF3高，造价低。

Description

本发明是一种对100Kev以下低能辐射有效吸收和降低散射的防护玻璃，可用于医学诊疗X光机房门窗。
众所周知，医用X光机产生的X射线能量在100Kev以下，属低能辐射，对机房门窗的防护要求是6mm厚玻璃相当于0.5mm铅板，即铅当量为0.5mmPb/6mm玻璃，而目前使用的重铅玻璃ZF3属高能辐射防护玻璃，铅当量为1.5mmPb/6mm玻璃，造成浪费。如果使用2.2mm厚ZF3则相当于0.5mmPb板，但2.2mm厚ZF3高铅玻璃极难加工，又因为ZF3的机械强度低，不耐潮，重金属铅产生很强的散射，而且价格高，因此，作为低能辐射的防护玻璃，特别是医用X光机房门窗的防护玻璃是不适合的。
专利CN 1030222提到的防X射线玻璃仍属高铅玻璃，与ZF3无有实质上的区别，专利DE365834提到的防护玻璃也如此，因此现有的防护玻璃很难满足日益扩大的对医用X光机房门窗防护玻璃的需要。
本发明的目的是提供一种对100Kev以下低能辐射有效吸收和降低散射的防护玻璃，可用于医学诊疗X光机房的门窗，使铅当量达到0.5mmPb/6mm玻璃，而且玻璃具有较好的机械强度，耐潮性、透光率及较低的造价。
本发明的理论依据是根据核辐射理论得出的结论及提供的数据，并根据这些依据设计玻璃组成。当入射的光子能量等于玻璃中金属离子K层电子结合能时，吸收效果最佳。医用X射线机辐射能为100Kev以下，其有效能量为20～30Kev，因此，只要选择K层电子结合能在此范围或接近此范围的离子进入玻璃结构即可。可选择的金属如表1。
表1
金属 原子序数 K层结合能（KeV)
KCaZnSnSbBaPb 19203050515682 3.64.69.722.72637.488
从表1可知，Zn、Sn、Sb和Ba最佳。另外，散射主要是由康普顿散射和瑞利散射产生的，它们的散射几率都随物质的原子序数增大而增加，故而用低中原子序数的金属代替高原子序数的Pb肯定会降低散射。
本发明的实质是在硼硅酸盐玻璃中尽可能多的引入多种低中原子序数的金属的氧化物，它们是K2O、CaO、ZnO、SnO2、Sb2O3、BaO。它们与PbO一起经过优化计算，使玻璃对20～30Kev低能辐射的吸收系数达到最大，组份中K2O+CaO+ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO+PbO≥22%（重量%，以下同），其中ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO≥7%。
玻璃基础组份为SiO248～60，B2O310～20，Na2O 0～12%，特性组份为K2O 5～10，CaO 0～4，ZnO 1.5～8，SnO20.5～1.5，Sb2O30.5～1.5，BaO 2～10，PbO 4～20%，组份中K2O+CaO+ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO+PbO如果小于22%，则铅当量不够，特别是其中ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO小于7%时，不仅铅当量小，而且会使散射强度增加。
各氧化物组份作用是SiO2低于48%则玻璃稳定性差，高于60%玻璃难熔，B2O3低于10则玻璃难熔，高于20%易于产生分相，Na2O+K2O低于5%时玻璃难熔，高于17%时玻璃化学稳定性差，BaO低于2%时降低X射线吸收能力，高于10%时难于澄清且易于析晶，ZnO高于8%时玻璃侵蚀耐火材料增强，SnO2高于1.5%时产生分相。Sb2O3高于1.5时着色，Sb2O3除对X射线吸收能力强之外，还起到澄清剂的作用，PbO低于4%时降低了对X射线较高能量段的吸收能力，高于20%时增加了散射能力。
实例1-8
表2为实例1-8的玻璃组份
Figure 941014304_IMG1
原料为酸洗石英砂、硼酸、纯碱、硝酸钾、碳酸钙、碳酸钡、氧化锌、二氧化锡、三氧化二锑、红丹。称量后充分混合，熔化采用硅钼棒电炉，10立升泥浆浇注陶瓷坩埚，经1500℃烧结，采用钛刚玉叶浆式搅拌器搅拌。加料1420℃×4小时，澄清1440℃×6小时，1050℃浇注。模具预热温度550℃，退火440～460℃。玻璃经过切割，研磨，抛光，制成200×150×6mm样品进行测试。铅当量的测试在MG324型高稳定性X光机上进行，条件为100KV，HVL0.165mmCu，结果铅当量都是0.5mmPb/6mm玻璃。散射强度也在此机上测试，用ZF3作参照样品，以ZF3的散射强度作为100，本发明玻璃仅为30～40%，比重小于ZF3，耐潮性和透光率都强于ZF3，结果如表3：
Figure 941014304_IMG2
从上表可知本发明的玻璃对100Kev以下低能辐射具有有效的吸收，并具有较低的散射强度，适用于医用X光机房门窗用，该玻璃比ZF3具有更高的透过率和化学稳定性，而且造价低，该玻璃适于罐炉、坩埚炉和池炉生产。

Claims (2)

1、一种对100Kev以下低能辐射有效吸收和降低散射的防护玻璃，其特征是玻璃中含有多种原子序数比铅低的金属的氧化物K2O、CaO、ZnO、SnO2、Sb2O3和BaO，其铅当量为0.5mmPb/6mm玻璃，适用于医疗X光机房的门窗。
2、根据权利要求1所说的玻璃，其组成为（重量%）
SiO248～60，B2O310～20，
Na2O 0～12，K2O 5～10，
CaO  0～4，ZnO  1.5～8，
SnO20.5～1.5，Sb2O30.5～1.5，
BaO  2～10，PbO  4～20，
其中K2O+CaO+ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO+PbO≥22，
ZnO+SnO2+Sb2O3+BaO≥7。
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PB01 Publication
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