DE1771074C3

DE1771074C3 - Absorptionsmittel für Röntgen strahlen

Info

Publication number: DE1771074C3
Application number: DE19681771074
Authority: DE
Inventors: Masao Kato; Goro Tanaka; Seigoro Yamamoto
Original assignee: Giken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Giken Kogyo Co Ltd
Priority date: 1968-03-29
Filing date: 1968-03-29
Publication date: 1973-10-25
Also published as: GB1147918A; DE1771074A1; FR1589394A; DE1771074B2

Description

Die Erfindjng betrifft ein Absorptionsmittel für Röntgenstrahlen, enthaltend eine Mischung von Blei-, Eisen- und Kaliumverbindungen mit einem Träger. Derartige Absorptionsmittel sind bekannt (österreichische Patentschriften 206 541 und 208 471).

Röntgenstrahlen werden in einem sehr weiten Bereich, z. B. auch für klinische oder auch für industrielle Zwecke, verwendet, wobei die Notwendigkeit besteht, das Bedienungspersonal der Rontgenstrahlquellen vor Strahlungsschäden zu schützen. Hierbei werden Vorkehrungen getroffen, daß die Röntgenstrahlen nicht außerhalb eines bestimmten abgeschirmten Raumes gelangen'. Bei dieser Art von Abschirmung besteht die Gefahr, daß die Röntgenstrahlen gestreut werden, wobei eine rückwärtige Komponente der gestreuten Röntgenstrahlen wieder in den Raum zurückgestreut wird, in dem mit den Röntgenstrahlen gearbeitet wird und der an sich gegenüber den Röntgenstrahlen — z. B. durch Wände — abgeschirmt sein soll, so daß die Gefahr besteht, daß das Bedienungspersonal unter l'mständen bei einer derartigen Wandabschirmung größeren StrahlJiigsdosen ausgesetzt ist. als »cmi aJt eine Abschirmung verzichtet wird.

Aus den emganes genannten österreichischen Patentschriften 2'i?i 541 und 208 471 sind Absorptionsmittel fur Roiiigenst'ahlen bekanntgeworden, welche Mi--.;hlinsen von H:j 1 -. Fi^-en- und Kalziannerh:ndunsien mit einem Träger enthalten. Die bekannte:! Absorptionsmittel enthalten noch eine Reihe von «eiteren ^v· ei hindungen und sind lediglich zur Absorption von hindurchtretenden Röntgenstrahlen ;;eticnet. Hei dem bekannte^, Absorptionsmittel besteh; wie im vorstehenden si.¹ .in darlegt, die Gefahi. daß Röntgenstrahlen πι den Raum znriijk.iestrcti! werden, in dem mi; d;'n Röntgenstrahlen cearbeitet wird, so daß die Gefahr begeht, d.t 1 .las Bedienungspersonal den nWkgcsAreuten Rö-rgcn-irahlen ausgesetzt lsi.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nur. Aufgabe der F.rtniv eng. ein Absorptionsmittel für Röntgenstrahlen in Vorschlag 711 bringen, welches die ruckgestrevitcn Strahlen in einer Richtung entgegengesetzt zur S'.r'ihiungsrichiung auf ein Minimum reduziert. Das Absorptionsmittel soll weiterhin als Schutzw.indung für Jen Raum verwendbar sein. ir. dem mit den Röntgenstrahlen gearbeitet wird, um die Bedienimgspersonen mneiha'b des abgeschirmten Raumes vor Strahk:ngsschjder. zu schützen

Diese Aufgabe wird bei einem Absorptionsmittel der eingangs cenann'.en Art errindunt-i.aemäii dadurch gelöst, daß u e Mischung aus 70 bis 90 Gewichtsprozent der Bleiverbindunr, 5 bis 25 Gewichtsprozent der Eisenvcrh'r.dung und 5 bis 10 Gewichtsprozent der kalziunnerbindung besteht und daß dieser Mischung 2,4 bis 2,7 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht der Mischung) des Trägermaterial hinzugegeben ist.

Wenn Röntgenstrahlen einer Oszillaiionsfrequenz >■ auf ein Atom mit einer Bindungsenergie ΦΑ in der A'-Schale auftreffen, wird, wenn /11· größer ist als Φλ\ das Elektron oder die Elektronen aus der Bahn mit einer Hauptquantum-Nummer von 1 (A'-Schale) ausgestoßen, und die äquivalente Energiemenge wird absorbiert (A'-Randabsorption). Auf die freie Bahn mit der Hauptquantum-Nummer 1 fallen sodann die Ί lektronen mit den Hauptquantum-Nummern 2, "* und 4 und den A?imuth-Quantum-Nummern 2P, ? P und AP, woraus eine Emission von Energiemengen \[, Vv, ß_t und ß₂ resultiert. Die lntensiT'ten dieser emittierten Energiemengen Λ], λ_:, /?, und β« !längen von der Größe der Energie der einfallenden Röntgenstrahlen ab, und die Röntgenstrahlen werden durch eine der A-, /.- und A/-Schalen der Atome absorbiert.

Bei Blei werden Röntgenstrahlen mit einer Energie von mehr als 87,95 keV der K-Randabsorption unterworfen, woraus eine Emission von charakteristischen Flöntgenstrahlen von 14,76 keV resultiert.

Auch Eisen absorbiert Röntgenstrahlen mit einer Elnergie größer als 7,11 keV, woraus eine Emission von charakteristischen Röntgenstrahlen von 6,40 keV resultiert.

Bei Kalzium werden Röntgenstrahlen mit einer Energie von mehr als 4,03 keV absorbiert, woraus eine Emission von charakteristischen Röntgenstrahlen von 3,69 keV resultiert.

Neben dem vorgenannten photoelektrischen Effekt

tritt der Compton-Streuefl'eki r·. ungefähr ΊΟ" „ in bezug auf d.ie Mrahlen nc; Blei im hall \o; sprechende VV ort 50", auf.

reduziert wird, wenn sich die
Röntgens'^r:ihien erniedritü

Auf nrund de·- Tc-.ichf:.
siemäße Misch,mu ~ί> bi< ¹Ni",

rr:-lären Rö:i:geni Ilsen ist der ent-

wobei die M^m^-C nemie der primären

cn.

J..iii die ertmdungsuiH >,nd 5 Ims 10'· ,,

einer K.ii/imrve,Hindunj aufweist, worden die ai. ■ einer Ron'iOr,i<'<h-e ausgestrahlten ίϊ ι"πι gen -,U₁'. ti !cn. welche ei: j L-ro!'ere Fnemie au'weNen. dei λ- ^;l!ii /.-Randahsoi pi.>n \.--n Blei Link v^jcn i.nd i:i charakteristische K"h·^·.■- ,irahlen ·π !■•.⁷t>kc\ umgewandelt, die .'■^:ι·..;·;π:m der /\'-R;in.!jb-on'i:on \<m; Fi'-en unter?· ■■'.·!! .vu in char:ikteri> 1 i.M:he Rön'.ge:":- ^:irahkn νινί ·\4^:.· keV iiineewandeh werden, weiche ihrerseits der A-Randabsorption \on Kalzium unier-70per. und in charakteristisch? Rönteensf ΉΙεη von 3_T6^l) keV umgewandelt werden.

Weiterhin werden die Röntgenstrahlen mit einer geringeren Energie ah ^.69 keV durch die U-Randabsorption des Trägers /ur Verfestigung der Verbindungen von Blei, Eisen und Kai/i'.im oder von Blei, Ei-?n iui,i Kid.iium absorbiert. Πιε Comp'.on-Streu-,trah!en. d: beim uifireifen au! die AlisovptionsWerksioPf; entstehen, werden ebenfalls \bsorhiert.

Bei einer Anordiung der erfindungsgemüßen Absorption'.sioffe auf der Oberfläche '.on Mörtel werden die St^re.!strahlen, dif durch die Rontge.ist-ahlen im Bereich des Mörteis der Schutzwand entstehen. von dem crrmd.ingsgemä!>n Atis.irpiionsriittcl nb- ?or!-i'ert, so daß die Menge der von der Schutzwand rückgestreuten Röntgenstrahlen reduziert wirii. Hierdurch werden Strahlungsschäden de^r Budienung-personen innerhalb der Schutz- und Schirmwände vermieden.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen und an Hand der Zeichnung ersichtlich. Es zeigt

F i g. 1 Energiespektren von rückgestreuien Strahlen, und zwar einmal für den Fall, daß nur Mörtel verwendet wird, sowie zum anderen für den Fall, daß Mörtel zusammen mit darauf angebrachtem, erfindungsgemäßem Absorptionsstoff verwendet wird.

F i g. 2 bis 5 ^cnergiespektren von riickgestreuten Strahlen gemäß weiteren, bevorzugten erfindungsgemäßcn Ausführungsformen.

F i g. 6 bis 10 Diagrammdarstellungen, betreffend die Beziehung zwischen der Dicke der angeordneten Schichten und der Zählmenge der rückgestreuten Strahlen gemäß den bevorzugten, ertindungsgemäßen Ausführungsformen.

Beispiel 1

PbO ...

Fe₂O₅

CaCO₃

2,40 kg 0,45 kg 0,15 kg

Gewichtsieile Gewichtsteile Gewichtsteile

15°/o 5% teilen Sand: IMX) mg cm-) innerhalb eines Bestrahlungsfeldes von 10· 10cm aufge-'rahlt werden, ergibt sich em Fnergiespektri'm -- uemessen dinch einen JIXi-Kan.·./.vel'en-Amplituden-Analysator vom Typ ["NIC 4Oi bei emem Streust!ahienmeüwinkel um 45 . wie es ·η F ι ;j. : durch die Kurve -i dargestellt ist. Auf der \b--/isse ist die Energie der ges'.reuien Rontgenstr.d-.len in k-'\ atifgnrjgen. wahrend d.^ v'-.ieivje de 'jeMreuten Sirahlen in

Or·.!mate die
'.o e.ρ m. d.ir-tji'¹
bin ähi.iieh
s'.eh'. wenn

<■ :iev,-iel>': um. acIcIics dann ent-Tp-iioii^mi! tcl gemäH einer be\or-ZLigien ei:^;.:idiincsgemä'ien Ausi'ührungsform aut der Oberfläche der Vir'noiw.md jnaebraeht wird. i>t i-urch die Kurve! dargestellt. !Heraus ist ofl'ensivhtlKh, daß in den mei.-ten Teilen außer in df Niihe '.on 15 ''.eV (chnr'.kterist.-che Rönigensirahle.· ν cn Blei ν die ge-t reuten RöntgenstraiTlen weit gehend absorbiert worden sind

Be

FbO . .
Fe.,0,
CaCY).
Träiier

g/

0,30 kii.-'m-0.072 kp m-

pie! 2

Gewiehlsteile Gewichtsteile Gewichtsteile Gewichtsteiie

70" 20", 10",

r.ine Miiehunc der vorgenannten Zusammensetzung w _, auf der Oberfläche e^;ner Mörtelwand aufgcbr-i.lil. Das t'nergiespektrum ist durch Kurve 11 in F i g. 2 dargestellt.

	»eis	ρ 1 e 1 .·>	steile	7t.
PbO	2,UJ kg	Gewicht	steile	25
Fe.,0., ....	OJi ke	Gewicht	steile	5
³⁵ CaCO₁₁ .. .	0,15 kg	Gewicht
Tracer ....	0.072 kg

Eine Mischung der vorgenannten Zusa. -ncnsetzung wird auf der Oberfläche einer Mörtelwaud pro FJn- «0 heits-qm aufgebracht. Das Energiespektrum ist hierbei aus Kurve 111 in F i g. 3 ersichtlich.

Beispiel 4

PbO ....	.. 2."0	kg/m²	Gewichtsteile	90",,,
⁴⁵ Fe₂O₃ ··	.. 0,15	kg/m*	Gewichisteile	5¹Vo
CaCO, .	. . 0,15	kg/m²	Gewichisteile	5%
Tiäger ..	.. 0,07	2 kg/irr

Eine Mischung dei vorgenannten Zusammensetzung wird auf der Oberfläche einer Mörtelwand angebracht. Das Energiespektrum ist hierbei durch Kurve IV in F i g. 4 dargestellt.

Beispiel 5

PbO	2,40 kg'm²	Cc einstelle	80 ·>/„
Fe₂O, ■■	.. 0,30 kc, m²	Gewiehlsteile	10¹V₀
CaCO₃ .	.. 0,30 kg/m*	Gewichtsteile	10"'
Träger ..	.. 0,072 kg/m⁸

F.ine Mischung der vorgenannten Verbindungen von Blei, Eisen und Kalzium wird mit einem Träger von 0,072 kg gemischt und gleichförmig auf der Oberfläche einer Mörtclwand in der Größe von 1 qm angebracht.

Wenn Röntfe.-nstrahlcn von 60 KVP und 4 mA auf die Oberfläche einer Mörielwand (Mischung bestehend aus 1 Gewichtsteil Zement und 3 GewichtL- Eine Mischung der vorgenannten Zusammensetzung wird auf der Oberfläche einer Mörtelwan ^! aufgebracht. Das Energiespektrum ist hierbei aus Kurve V in F i g. 5 ersichtlich.

Die F i g. 6 bis 10 zeigen graphisch die Beziehung zwischen der Dicke der Proben D (mg/cm¹) und der rückgestreuten Slrahlenzählmenge (c.p.m.) für die jeweiligen Fälle, bei denen die Absorptionsstoffe

den vorgenannten Beispielen genannten Zunsctzungen auf der Oberfläche einer MoUeI-uifgebracht werden. Hierbei ist die Dicke auf >szissc aufgetragen, während auf der Ordinate -•kgestreutc Strahlungszählmengc -- gemessen

einen Scintillator für niedere Energie vom konstant bleibt.

Typ TF.N. SG-4i ti und einen Zähler vom TKN. S 230 -- aufgetragen ist. Aus diesen phischcn Darstellungen ergibt sich, daß, wem Dicke der Proben größer isl als 300 mg/cm² Menge der rückgestreuten Strahlen im wcsentl

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Absorptionsmittel für Röntgens'rahlen. enthaltend eine Mischung von Blei-. Eisen- und Kaliumverbindungen mit einem Iraner, d adurch gekennzeichnet. Jaß die Mischiinc aus 70 bis ¹K) Gewichtsprozent der Blei'.erbindung.

5 bis 25 (iev.ichlspri.vent der Fiseiv erbmdung und 5 bis !(> Gewichtsprozent der K..lzium\er- ic bindung besteht und daß dieser Mi se hu η μ 2.4 bis 2." (Jewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht der Mischung des Trägem uerialsi hinzugvgebep sind.

2. Absorptionsmittel gemäß Anspruch !. da- ι ζ durch gekennzeichnet, daß die Mischung 80 Gewichtsprozent PbO. 15 Gewichtsprozent Fe₂O, und 5 Gev,ichtsnruzent CaCO., enthält und dab der Gehalt de- Trägers ΊΑ Gewichtsprozent beträgt. ~"

3. Absorptionsmittel gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 70 Gewichtsprozent PbO, 20 Gewichtsprozent re.-.O., und 10 Gewichtsprozent CaCCt₁ jnthält und daß der Geha! des Trägers 2.4 Gewicht-.prozent beträgt.

4. Absorptionsmittel gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 70 Gewichtsprozent PNO. 25 Gewichtsprozent Fc₂O₁ und 5 Gewichtsprozent CaCO₅ enthält und daß 3« der Gehalt des Träger-. 2,4 Gewichtsprozent beträgt.

5. Absorptionsmittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 90 Gewichtsprozent PbO, 5 Gewichtsprozent Fe₂O., und 5 Gewichtsprozent CaCO₄, enthält und daß der Gehalt des Trägers 2,4 Gewichtsprozent beträgt.

6 Absorptionsmittel gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 80 Gewichtsprozent PbO, iO Gewichtsprozent Fe₂O_:, und 10 Gewichtsprozent CaCO₁J enthält und daß der Gehalt des Trägers 2,4 Gewichtsprozent beträgt.