DE10310666A1 - Material for attenuating the rays of an X-ray tube, in particular for a film for radiation protective clothing - Google Patents
Material for attenuating the rays of an X-ray tube, in particular for a film for radiation protective clothing Download PDFInfo
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Abstract
Um ein flexibles Material für Strahlenschutzbekleidung mit zumindest zwei Schichten oder Folien eines vorzugsweise thermoplastischen Elastomers, dem zur Schwächung der Strahlen einer Röntgenröhre Absorptionsmaterial zugesetzt wird, so weiterzubilden, dass bei Erhöhung des Schwächungsgrades (Bleigleichwert) und gleichzeitiger Reduzierung des Flächengewichtes eine gleichmäßige und gute Strahlenabsorption für Röntgenstrahlung im erweiterten Bereich der Röntgenröhrenspannung von 50 kV bis 150 kV aufweist, ist als Absorptionsmaterial in der zur Strahlungsquelle hin liegenden ersten Schicht/Folie ein "weiches" Absorptionsmaterial vorgesehen und als Absorptionsmaterial in der der zu schützenden Person zugewandten letzten, körpernahen Schicht/Folie ein "hartes" Absorptionsmaterial vorgesehen, insbesondere wenn bei einer weiteren Schicht/Folie zwischen der ersten strahlungsquellennahen Schicht/Folie und der letzten körpernahen Schicht/Folie dieser Schicht/Folie Absorptionsmaterialien zugesetzt sind, mit (Absorptions-)Härte, die zwischen der an der strahlungsquellennahen Schicht/Folie anliegenden Schicht/Folie und der an der letzten körpernahen Schicht/Folie liegt.In order to further develop a flexible material for radiation protection clothing with at least two layers or foils of a preferably thermoplastic elastomer, to which absorption material is added to weaken the rays of an X-ray tube, so that with increasing the degree of weakening (lead equivalent) and at the same time reducing the weight per unit area, uniform and good radiation absorption for Has X-ray radiation in the extended range of the X-ray tube voltage of 50 kV to 150 kV, a "soft" absorption material is provided as the absorption material in the first layer / film lying towards the radiation source and an absorption material in the last layer / film close to the body facing the person to be protected "Hard" absorption material is provided, in particular if there is absorption material in the case of a further layer / film between the first layer / film near the radiation source and the last layer / film close to the body of this layer / film alien are added, with (absorption) hardness, which lies between the layer / film adjacent to the radiation source-near layer / film and the last layer / film close to the body.
Description
Die Erfindung betrifft ein Material zur Schwächung der Strahlen einer Röntgenröhre, insbesondere für eine Folie für Strahlenschutzbekleidungen.The invention relates to a material to weaken the rays of an x-ray tube, in particular for one Slide for Radiation protection clothing.
Röntgenstrahlung werden in vielen Bereichen zur Untersuchung benutzt, wobei – je nach Anwendungsfall – unterschiedliche Strahlungshärten benutzt werden. In der Medizin werden im Bereich der Diagnostik Röntgenspannungen von 60 bis 125 kV, im Therapiebereich von 50 kV bis über 150 kV eingesetzt. Energiereiche Strahlen geben beim Durchgang durch Materie ihre Energie ganz oder teilweise an die durchstrahlte Materie ab und erfahren dabei selbst eine Schwächung. Das Durchdringungsverhalten von Röntgenstrahlen ist abhängig von der verwendeten Beschleunigungsspannung: daher ist es üblich, das Durchdringungsvermögen oder die Härte der Röntgenstrahlung durch die Angabe der zu ihrer Erzeugung verwendeten Beschleunigungsspannung zu kennzeichnen.X-rays are used in many areas for examination, whereby - depending on Use case - different radiation curing to be used. In medicine are in the field of diagnostics X voltages from 60 to 125 kV, in the therapy range from 50 kV to over 150 kV used. High-energy rays pass through during the passage Matter their energy in whole or in part to the irradiated matter and experience a weakening. The penetration behavior of x-rays dependent on the accelerating voltage used: it is therefore common that penetrating power or the hardness the x-rays by specifying the acceleration voltage used to generate it to mark.
Die Röntgenstrahlen sind nicht einheitlicher Art, sondern sie bestehen aus zwei in Bezug auf Entstehung und Zusammensetzung sehr verschiedenen Bestandteilen: Der Bremsstrahlung und der charakteristischen Eigenstrahlung. Die Bremsstrahlung wird beim plötzlichen Abbremsen der Elektronen beim Auftreffen auf die Materie ausgesendet; ihre Energie entstammt der Geschwindigkeit der auf die Anode der Röntgenröhre treffenden Elektronen, die von der an die Röntgenröhre anliegenden Beschleunigungsspannung abhängen. Diese gibt die maximale kinetischen Energie vor, so dass die Geschwindigkeiten der Elektronen eine gewisse Verteilung mit einer der Beschleunigungsspannung entsprechenden Obergrenze aufweisen. Demzufolge ist das Strahlungs-Spektrum breitbandig mit einer der höchsten Energie entsprechenden Wellenlänge als kurzwellige Grenze. Die charakteristische Eigenstrahlung entstammt der Elektronenhülle der Materie des Anodenmaterials; sie besteht aus einzelnen scharf begrenzten Wellenlängen und hängt von den Atomen des Anodenmaterials der Röntgenröhre ab. Jede Röntgenröhre hat somit sein eigenes Röntgenlinienspektrum.The x-rays are not more uniform Kind, but they consist of two in terms of genesis and composition very different components: the brake radiation and the characteristic Natural radiation. The braking radiation is released when the electrons suddenly decelerate emitted when hitting matter; their energy comes from the speed of the electrons hitting the anode of the X-ray tube, those of the adjacent to the x-ray tube Depending on the acceleration voltage. This specifies the maximum kinetic energy, so the speeds the electrons have a certain distribution with an acceleration voltage have a corresponding upper limit. Accordingly, the radiation spectrum broadband with one of the highest Energy corresponding wavelength as a short-wave limit. The characteristic intrinsic radiation comes from the electron shell the matter of the anode material; it consists of individual sharp limited wavelengths and hangs on the atoms of the anode material of the X-ray tube. Every x-ray tube has hence its own X-ray line spectrum.
Diese energiereiche Strahlung ist gesundheitsschädlich und Personen, die von Berufs wegen der Strahlung ständig ausgesetzt sind, bedürfen eines Strahlenschutzes, mit dem solche Strahlungen mittels eines Absorbers geschwächt werden. In einem Absorber spielen sich zwischen einer energiereichen Röntgenstrahlung und dem Absorptionsmaterial unterschiedliche und verwickelte Wechselwirkungen ab. An denen drei Prozesse beteiligt sind: Der Photoeffekt, die Comptonstreuung und die Paarbildung. Bei der Auswahl der Absorptionsmaterialien ist der Gesamtschwächungsgrad von Interesse. Absorptionsmaterialien müssen dem genannten Misch-Spektrum die beste Wirkung entgegenbringen.This is high energy radiation unhealthy and people exposed to radiation because of work are, need radiation protection with which such radiation by means of an absorber weakened become. In an absorber play between an energy-rich X-rays and the absorption material different and involved interactions from. In which three processes are involved: the photo effect, the Compton scattering and pairing. When choosing the absorption materials is the overall degree of weakening of interest. Absorbent materials must have the specified mixing spectrum bring the best effect.
Diese Strahlenschutzbekleidung enthält entsprechende Materialien zur Schwächung der Strahlen einer Röntgenröhre und wird in Form von Folien hergestellt, wobei diese Folien aus einem Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Elastomer gebildet sind, in das schwere Elemente (Ordnungszahlen größer 50) elementar oder als Verbindungen eingemischt sind. In dem in medizinischer Diagnostik benutzten Röntgenspannungsbereich erzielt Blei die höchsten Absorptionswerte. Daher werden in bekannten Materialien für Strahlenschutzbekleidung vorrangig Blei- oder Bleioxid, eingebettet in elastomere Materialien, als Absorptionsmaterial eingesetzt. Im medizinischen Bereich wird für die Röntgenschürze neben dem Bleigleichwert nach IEC 61331-1 auch der Schwächungsgrad nach IEC 1331-1 als Maß für den auf die von der Beschleunigungsspannung der Röntgenröhre abhängenden Strahlenenergie bezogenen Absorptionsgrad herangezogen. Bezogen auf das Flächengewicht haben die Bleiersatzmaterialien im mittleren Röntgenstrahlenbereich gegenüber Blei ein geringeres Gewicht. Im Bereich von Beschleunigungsspannungen unter 70 kV und über 125 kV ist das Flächengewicht der Bleiersatzmaterialien ungünstiger.This radiation protection clothing contains appropriate Weakening materials the rays of an x-ray tube and is produced in the form of foils, these foils made from a Elastomer, in particular a thermoplastic elastomer in which heavy elements (atomic numbers greater than 50) are elementary or as Connections are mixed. In medical diagnostics used X-ray voltage range lead achieves the highest Absorption values. Therefore, in known materials for radiation protection clothing primarily lead or lead oxide, embedded in elastomeric materials, used as absorption material. In the medical field for the x-ray apron next to the lead equivalent according to IEC 61331-1 also the degree of weakening according to IEC 1331-1 as a measure of the the radiation energy dependent on the acceleration voltage of the X-ray tube Degree of absorption used. Based on the basis weight, the lead replacement materials have in the middle X-ray range across from Lead a lighter weight. In the range of acceleration voltages below 70 kV and above The basis weight is 125 kV of lead replacement materials less favorable.
Wegen der mit dem Schwermetall Blei verbundenen Gesundheitsgefahren kommen auch bleifreie Materialien zur Absorption der Röntgenstrahlung zum Einsatz. Hier werden insbesondere in elastomere Materialien eingebettete Elemente mit Ordnungszahlen größer 50 oder homogene Mischungen daraus, auch ein Gemisch bestehend aus Blei und bleifreien Materialien, zur Anwendung. Allerdings weisen die bisher bekannten Bleiersatzmaterialien, egal in welcher Kombinationen und Schichtung, bezogen auf gleiche Dicke der Strahlenschutzfolie gegenüber Blei, immer einen schlechteren Absorptionswert auf.Because of the lead with the heavy metal associated health hazards also come unleaded materials for X-ray absorption for use. Here in particular in elastomeric materials embedded elements with atomic numbers greater than 50 or homogeneous mixtures from it, also a mixture consisting of lead and lead-free materials, to use. However, the previously known lead replacement materials, no matter in which combinations and stratification, based on the same Thickness of the radiation protection film compared to lead, always a worse one Absorption value.
Kombinierte bzw. geschichtete Bleiersatzmaterialien können undefinierte Absorptionslücken besitzen. Jedes reine Material einer Ordnungszahl besitzt ein eigenes, von den Absorptionsbanden der Atome abhängendes Absorptionsspektrum. Um über den Wellenlänge-Bereich der Röntgenstrahlung hinreichende Absorption und somit Schwächung der Strahlung zu erhalten, sind Materialkombinationen bekannt. Solche Kombination verschiedener Materialien ergeben nicht die Summe dieser Werte. Es bedarf für eine Materialkombination und Dicke der Folie jeweils die Ausmessung des Absorptionsgrades über den gewünschten Bereich der Beschleunigungsspannung. Der Vergleich der Bleiersatzmaterialien kann über den Absorptionsgrad ermittelt werden.Combined or layered lead replacement materials can undefined absorption gaps have. Every pure material of an atomic number has its own, absorption spectrum depending on the absorption bands of the atoms. To over the wavelength range the x-rays to obtain sufficient absorption and thus attenuation of the radiation, combinations of materials are known. Such combination of different Materials do not add up the sum of these values. It requires a combination of materials and Thickness of the film in each case the measurement of the degree of absorption over the desired Accelerating voltage range. The comparison of lead replacement materials can about the degree of absorption can be determined.
Der Erfindung liegt die Aufgabenstallung zugrunde, ein Absorptionsmaterial für Strahlenschutzfolien insbesondere für Strahlenschutzkleidung mit Erhöhung des Schwächungsgrades (Bleigleichwert) bei gleichzeitiger Reduzierung des Flächengewichtes bereit zu stellen, das eine gleichmäßige und gute Strahlenabsorption für Röntgenstrahlung in einem erweiterten Bereich der Beschleunigungsspannung von Röntgenröhren von 50 kV bis 150 kV aufweist.The invention is based on the task of providing an absorption material for radiation protection films, in particular for radiation protection clothing with an increase in the degree of weakening (lead equivalent) with a simultaneous reduction in the weight per unit area, which provides uniform and good radiation absorption for X-rays in an expanded range of the acceleration voltage of X-ray tubes 50 kV to 150 kV.
Diese Aufgabenstellung wird nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst: Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen beschreiben die Unteransprüche.This task will be followed the invention by the characterizing features of the main claim solved: Advantageous further developments and preferred embodiments describe the Dependent claims.
Die Erhöhung des Schwächungsgrades (Bleigleichwert) bei gleichzeitiger Reduzierung des Flächengewichtes wird durch eine Kombination und Staffelung verschiedener Materialien bei Einwirkung von Röntgenstrahlung, insbesondere für Strahlenschutzkleidung erreicht. Jedes reine Material einer bestimmten Ordnungszahl besitzt ein eigenes Absorptionsspektrum (Figur Nr. 1). Die Kombination verschiedener Materialien ergeben nicht die Summe dieser Werte. Es bedarf für eine Materialkombination und der Dicke der verwendeten Folie jeweils die Prüfung des Absorptionsgrades über den geforderten Spannungsbereich. Wenn der Röntgenstrahlung ein weiches Absorptionsmaterial entgegengesetzt wird, werden niederenergetische Strahlen absorbiert, die Strahlung erfährt jedoch wegen des verbleibenden hochenergetischen Strahlungsanteils eine Aufhärtung. Diese so aufgehärteten hochenergetischen Strahlen lassen sich am sichersten durch Blei oder Bleioxid absorbieren.The increase in the degree of weakening (Lead equivalent) while reducing the basis weight is achieved by combining and staggering different materials when exposed to X-rays, especially for Radiation protection clothing reached. Every pure material of a certain Atomic number has its own absorption spectrum (figure no. 1). The combination of different materials does not result in that Sum of these values. It needs for a combination of materials and the thickness of the film used in each case the exam of the degree of absorption over the required voltage range. If the x-rays are a soft one Absorbent material is opposed to low energy Absorbs radiation, but the radiation experiences because of the remaining high-energy radiation a hardening. These so hardened high-energy The best way to absorb radiation is to use lead or lead oxide.
Die der Erfindung zugrunde liegende
Folie besteht aus einer gestaffelten Kombination verschiedener Absorptionsmaterialien.
Zur Strahlungsquelle hin ist wegen der Aufhärtung der Röntgenstrahlung durch die Absorption
des weichen Anteils zunächst
ein bleifreies oder bleiarmes Material vorgesehen, enthalten die Elastomere
als "weiche" Absorber" Elemente der Ordnungszahl
größer etwa
50 bis etwa 70 oder deren Verbindungen. Dies sind beispielsweise:
35Br Brom, 38Sr Strontium, 40Zr Zirkon, 42Mo
Molybdän, 45Rh Rhodium, 47AG
Silber, 48Cd Cadmium, 49In
Indium, 50Sn Zinn, 51Sb
Antimon, 53J Iod, 55Cs
Caesium, 56Ba Barium, leichte 57-71Lanthanoiden
(mit 58Ce Cer). In der körpernahen Schicht ist dann
aufgehärtete
Strahlung zu absorbieren. Dazu sind den Elastomeren als "harte" Absorber Elemente
der Ordnungszahlen größer als
etwa 70 oder deren Verbindungen zugesetzt, beispielsweise die schwereren
der 57-71Lanthanoiden, 7
4W Wolfram, 75Re
Rhenium, 60Os Osminium, 77Ir
Iridium, 78Pt Platin, 7
9Au Gold, 80Hg Quecksilber, 82Pb Blei, 83Bi Wismut, 84Po Pollonium, 90Th
Thorium, 92U Uran, sowie 89-103Actinoiden.The film on which the invention is based consists of a staggered combination of different absorption materials. Because of the hardening of the X-rays due to the absorption of the soft portion, a lead-free or low-lead material is initially provided towards the radiation source, as the "soft" absorbers the elastomers contain elements of the atomic number greater than about 50 to about 70 or their compounds.
35 Br bromine, 38 Sr strontium, 40 Zr zircon, 42 Mo molybdenum, 45 Rh rhodium, 47 AG silver, 48 Cd cadmium, 49 In indium, 50 Sn tin, 51 Sb antimony, 53 J iodine, 55 Cs cesium, 56 Ba Barium, light 57-71 lanthanoids (with 58 Ce cerium). Hardened radiation must then be absorbed in the layer close to the body. For this purpose, elements of atomic numbers greater than about 70 or their compounds are added to the elastomers as "hard" absorbers, for example the heavier of the 57-71 lanthanoids, 7 4 W tungsten, 75 Re rhenium, 60 Os osmium, 77 Ir iridium, 78 Pt platinum , 7 9 Au Gold, 80 Hg mercury, 82 Pb lead, 83 Bi bismuth, 84 Po pollonium, 90 Th thorium, 92 U uranium, and 89-103 actinides.
Zur Absorption der verbleibenden aufgehärteten Röntgenstrahlen kommen auf der körpernahen, der Strahlungsquelle abgewandten Seite Folien zum Einsatz, die als die Röntgenstrahlung schwächende Elemente Blei enthalten, elementar als Bleioxid oder als andere Bleiverbindungen.To absorb the remaining been cured X-rays come on close to the body, Films facing away from the radiation source are used as the x-rays debilitating Elements contain lead, elementary as lead oxide or as others Lead compounds.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Folie besteht aus einer Staffelung verschiedener Absorptionsmaterialien. Hierbei ist wichtig, dass zur Strahlenquelle hin zunächst "weiche" Absorptionsmaterialien oder deren Gemische zum Einsatz kommen – beispielsweise Zinn, Antimon, Gadoliniumoxidsulfid, Calzium-Wolframat, Wismutoxid, Bariumsulfat, Strontiumcarbonat. Die Absorption des verbleibenden Anteils "harter" Röntgenstrahlung wird dann von "harten" Absorptionsmaterialien oder deren Gemische übernommen, beispielsweise von Blei, Bleioxid, Wolfram oder anderen Gemischen.The basis of the invention Foil consists of a staggering of different absorption materials. It is important that "soft" absorption materials are used towards the radiation source or their mixtures are used - for example tin, antimony, Gadolinium oxide sulfide, calcium tungstate, bismuth oxide, barium sulfate, Strontium carbonate. The absorption of the remaining portion of "hard" X-rays is then made of "hard" absorbent materials or their mixtures taken over, for example of lead, lead oxide, tungsten or other mixtures.
Bei der Kombination der verschiedenen Absorptionsmaterialien hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass der folgende Folienaufbau einen guten Röntgenstrahlenabsorptionswert (Schwächungsgrad) über den erweiterten Härtebereich der Röntgenstrahlung entsprechend von 50 bis 150 kV besitzt. Auch weisen diese Folien die für Strahlenschutzzwecke z.B. die Verwendung in Schürzen, Abdeckfolien etc. notwendige Flexibilität auf, so dass sie dafür gut geeignet sind. Neben der hohen Flexibilität ist auch eine merkliche Reduzierung des Flächengewichtes festzustellen, was den Tragekomfort erhöht – beides ist für den Einsatz als Strahlenschutzmaterial, insbesondere für Strahlenschutzschürzen und Strahlenabdeckfolien, besonders wichtig. Hinzu kommt, dass diese Ausführungen im Vergleich zu Bleiersatzmaterialien wie Wismut und Wolfram die wirtschaftliche Lösung darstellen.When combining the different Absorbent materials have surprisingly turned out to be found that the following film construction has a good x-ray absorption value (Degree of weakening) over the extended hardness range the x-rays correspondingly from 50 to 150 kV. These slides also show the for Radiation protection purposes e.g. the use in aprons, cover foils etc. necessary flexibility, so that they're for that are well suited. In addition to the high flexibility, there is also a noticeable reduction of the basis weight determine what increases comfort - both are for use as radiation protection material, especially for radiation protection aprons and Radiation masking films, particularly important. Add to that this versions compared to lead replacement materials such as bismuth and tungsten, the economical one solution represent.
In der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung hat sich der in der Tabelle 2 beschriebene folgende Aufbau
mit in der Tabelle 1 aufgeführten
Folien/Kaschierschichten bewährt,
wobei die Zusammensetzung für den
Energiebereich 50 kV bis 150 kV ausgelegt ist: Tabelle
1:
Aus diesen Folien/Kaschierschichten
wurden die in der Tabelle 2 aufgeführten Kombinationen näher untersucht:
Flächengewicht
aller Aufbauten (Folien/Kaschierungen): 5500 9/m2;
Prüf-Röntgenröhrenspannung
konstant 96 kV;
Strahlungs-Filter: 3,5 mm Al gefiltert.The combinations listed in Table 2 were investigated in more detail from these films / laminating layers:
Basis weight of all superstructures (foils / laminations): 5500 9 / m 2 ;
X-ray tube test voltage constant 96 kV;
Radiation filter: 3.5 mm Al filtered.
Filmempfindlichkeit zur Pb-Gleichwert -Bestimmung: T8. Tabelle 2 Film sensitivity for Pb equivalence determination: T8. Table 2
Diese Kombination der Folien bzw. der Kaschierungen zeigt überraschenderweise höhere Absorptionswerte. Wie aus der Tabelle 2 zu erkennen, liegen die Blei-Gleichwerte der Kombinationen deutlich über denen, die für verdoppelte Einzel-Folien gemessen wurden. Bei wei teren Prüfungen mit unterschiedlichen Röhrenspannungen zeigten die erfindungsgemäßen Ausführungsformen die deutliche Überlegenheit.This combination of foils or the lamination surprisingly shows higher Absorption values. As can be seen from Table 2, the Lead equivalents of the combinations significantly above those for doubled Single foils were measured. For further tests with different ones tube voltages showed the embodiments of the invention the clear superiority.
Das Wesen der Erfindung ist in den Figuren schematisiert dargestellt; dabei zeigen:The essence of the invention is in the Figures shown schematically; show:
In den (durch den Strahlungskegel
angedeuteten) Strahlengang zwischen der Röntgenröhre "X" und der
zu schützenden
Person "P" ist das Strahlenschutzmaterial
Die
Die
Zur Herstellung von Strahlenschutz-Vorhängen, Strahlenschutz-Umhängen – Schurze o.dgl werden diese Folien, ob ohne oder mit aufkaschierter Folie randseitig verbunden (nicht näher dargestellt), wobei dieses Verbinden durch Verschweißen oder Vernähen erfolgt. Es versteht sich dabei von selbst, dass dabei Kederstreifen oder Einfassbänder vorgesehen werden können, wobei dies auch eine Farb-Kennzeichnung der Strahlungsschwächung ermöglicht.For the production of radiation protection curtains, radiation protection capes - aprons or the like, these films, whether with or without laminated film connected at the edge (not closer shown), this connecting by welding or stitch he follows. It goes without saying that there are piping strips or binding tapes can be provided this also enables color coding of the radiation attenuation.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |