DE202004006711U1

DE202004006711U1 - Lead substitute material for radiation protection, especially useful for making radioprotective clothing, comprises silicone, tin, tungsten and bismuth

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Publication number: DE202004006711U1
Application number: DE202004006711U
Authority: DE
Original assignee: Mavig GmbH
Current assignee: Mavig GmbH
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2014-03-31

Abstract

Lead substitute material for radiation protection in the energy range of a 60-140 kV x-ray tube comprises, for a nominal total lead equivalent thickness of 0.25-2 mm, 12-22 wt.% silicone, 1-75 wt.% tin, 0-73 wt.% tungsten and 0-80 wt.% bismuth, optionally in the form of compounds. An independent claim is also included for radioprotective clothing comprising the lead substitute material.

Description

Die Erfindung betrifft ein leichtes Blei-Ersatzmaterial für Strahlenschutzzwecke im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60–140 kV.The invention relates to a lightweight Lead replacement material for Radiation protection purposes in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60-140 kV.

Herkömmliche Strahlenschutzkleidung zur Anwendung in der Röntgendiagnostik enthält meist Blei oder Bleioxid als Schutzmaterial.Conventional radiation protection clothing for use in X-ray diagnostics contains mostly lead or lead oxide as protective material.

Eine Substitution dieses Schutzmaterials gegen andere Materialien ist insbesondere aus folgenden Gründen wünschenswert:A substitution of this protective material against other materials is particularly desirable for the following reasons:

Zum einen führt Blei und seine Verarbeitung aufgrund seiner Toxizität zu einer hohen Umweltbelastung, zum anderen führt Blei aufgrund seines sehr hohen Gewichts notwendigerweise zu einem sehr hohen Gewicht der Schutzkleidung und damit zu einer starken physischen Belastung des Anwenders. Beim Tragen von Schutzkleidung, beispielsweise bei medizinischen Operationen, ist das Gewicht für den Tragekomfort und die physische Belastung des Arztes und des Assistenzpersonals von großer Bedeutung.For one, lead and its processing due to its toxicity lead to a high environmental impact, on the other hand lead leads due to its very high weight necessarily leads to a very high weight of the Protective clothing and thus a strong physical strain on the User. When wearing protective clothing, for example medical Operations, is the weight for the comfort and physical stress of the doctor and the Assistant staff of great Importance.

Deshalb wird seit Jahren nach einem Ersatzmaterial für Blei beim Strahlenschutz gesucht. Dabei wird vorwiegend der Einsatz von chemischen Elementen oder deren Verbindungen mit der Ordnungszahl von 50 bis 76 vorgeschlagen.That is why for years now Replacement material for Lead wanted in radiation protection. It is mainly the use of chemical elements or their compounds with the atomic number proposed from 50 to 76.

Die DE 199 55 192 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsschutzmaterials aus einem Polymer als Matrixmaterial und dem Pulver eines Metalls hoher Ordnungszahl.The DE 199 55 192 A1 describes a method for producing a radiation protection material from a polymer as a matrix material and the powder of a high atomic number metal.

Die DE 201 00 267 U1 beschreibt ein hochelastisches, leichtes, flexibles, gummiartiges Strahlenschutzmaterial, wobei Zusätze von chemischen Elementen und deren Oxide mit einer Ordnungszahl größer gleich 50 zu einem speziellen Polymer gegeben werden.The DE 201 00 267 U1 describes a highly elastic, light, flexible, rubber-like radiation protection material, wherein additions of chemical elements and their oxides with an atomic number greater than or equal to 50 are added to a special polymer.

Zur Gewichtsreduzierung gegenüber herkömmlichen Bleischürzen wird in der EP 0 371 699 A1 ein Material vorgeschlagen, das ebenfalls neben einem Polymer als Matrix Elemente höherer Ordnungszahl aufweist. Dabei wird eine große Anzahl von Metallen genannt.To reduce weight compared to conventional lead aprons, the EP 0 371 699 A1 proposed a material which also has elements with a higher atomic number in addition to a polymer as a matrix. A large number of metals are mentioned.

Die DE 102 34 159 A1 beschreibt ein Blei-Ersatzmaterial für Strahlenschutzzwecke im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60–125 kV.The DE 102 34 159 A1 describes a lead replacement material for radiation protection purposes in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60-125 kV.

Eine weitere wesentliche Komponente der Blei-Ersatzmaterialen ist das Matrixmaterial, das mindestens zwei Funktionen erfüllen sollte. Unter Matrixmaterial versteht man die Trägerschicht für die Schutzmaterialen, die beispielsweise aus Gummi, Latex, flexiblen oder festen Polymeren bestehen kann. Zum einen ist es erwünscht, dass das Endprodukt möglichst leicht, elastisch und flexibel ist, ohne dass es bei einer nachfolgenden Verarbeitung zu Rissen oder Brüchen kommt. Zum anderen sollte gewährleistet sein, dass die metallischen Füllstoffe absolut homogen verteilt sind, unter der Voraussetzung einer festen Einbindung in das Matrixmaterial, so dass eine zufriedenstellende abriebfeste Oberfläche sichergestellt ist.Another essential component lead replacement materials is the matrix material that should have at least two functions. Matrix material means the backing layer for the protective materials, for example made of rubber, latex, flexible or solid polymers can exist. First, it is desirable that the end product preferably is light, elastic and flexible without it being a subsequent Processing to cracks or breaks comes. On the other hand, it should be guaranteed be that the metallic fillers are distributed absolutely homogeneously, provided a fixed Integration into the matrix material, so that a satisfactory abrasion-resistant surface is ensured.

Ein weiterer Punkt ist die Umweltverträglichkeit der Matrixmaterialien. Viele herkömmliche Materialien liegen als halogenhaltige Polymere, z. B. PVC, vor. Die Verwendung dieser Materialien führt unverweigerlich zu schwerwiegenden Problemen bei der Herstellung, Benutzung und Recyclierung der Bleiersatzmaterialien, nicht nur für die Umwelt, sondern ebenfalls für die Personen, die mit den Bleiersatzmaterialien unmittelbar in Kontakt kommen.Another point is environmental compatibility of the matrix materials. Many conventional materials lie as halogen-containing polymers, e.g. B. PVC, before. The use of this Leads materials inevitably to serious manufacturing problems, Use and recycling of lead replacement materials, not only for the Environment but also for the people who are in direct contact with the lead replacement materials come.

Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass die herkömmlichen Absorptionsmaterialien zum Teil erheblich dazu neigen, Fluoreszenzstrahlung zu emittieren, was eine nicht zu vernachlässigende gesundheitliche Beeinträchtigung für die Kontaktpersonen darstellt.It also turned out that the conventional Absorbent materials sometimes tend to emit fluorescent radiation to emit what is a not negligible health impairment for the Represents contact persons.

Je nach eingesetzten Elementen zeigt der Schwächungsgrad bzw. der Bleigleichwert (International Standard IEC 61331-1, Protective devices against diagnostig medical Xradiation) des jeweiligen Materials eine teilweise sehr ausgeprägte Abhängigkeit von der Strahlenenergie, die eine Funktion der Spannung der Röntgenröhre ist.Depending on the elements used shows the degree of weakening or the lead equivalent (International Standard IEC 61331-1, Protective devices against diagnostig medical Xradiation) of the respective material a partly very distinctive dependence of the radiation energy, which is a function of the voltage of the x-ray tube.

Bleifreie Materialien haben gegenüber Blei ein zum Teil stark abweichendes Absorptionsverhalten in Abhängigkeit von der Röntgenenergie. Deshalb ist für die Nachbildung des Absorptionsverhaltens von Blei bei gleichzeitiger Maximierung der Gewichtseinsparung eine vorteilhafte Kombination unterschiedlicher Elemente erforderlich.Lead-free materials have lead over them an absorption behavior that is sometimes very different depending from the X-ray energy. That is why for the simulation of the absorption behavior of lead with simultaneous Maximizing weight saving is an advantageous combination different elements required.

So besitzen die bekannten Strahlenschutzkleidungen aus bleifreiem Material gegenüber Blei einen mehr oder minder starken Abfall der Absorption unterhalb von 70 kV und über 110 kV, insbesondere über 125 kV. Das heißt, zur Erzielung der gleichen Abschirmwirkung, wie bei bleihaltigem Material ist für diesen Bereich der Röhrenspannung ein höheres Flächengewicht der Schutzkleidung erforderlich.So the well-known radiation protection clothing made of lead-free material Lead a more or less sharp drop in absorption below of 70 kV and above 110 kV, especially over 125 kV. This means, to achieve the same shielding effect as with leaded Material is for this range of tube voltage a higher one grammage protective clothing required.

Deshalb ist der Anwendungsbereich von handelsüblicher bleifreier Strahlenschutzkleidung in der Regel eingeschränkt.Therefore the scope of more commercially available lead-free radiation protective clothing is usually restricted.

Aus der US 2002/0179860 ist ein Strahlenschutzmaterial bekannt, das einen Kautschuk und ein Metall, wie Wolfram und/oder Wismut, umfasst. Als einzusetzender Kautschuk ist Silikonkautschuk erwähnt. Die Strahlenschutzmaterialien bieten einen Schutz in einem Energiebereich von 1173 kV bis 1 332 kV.A radiation protection material is from US 2002/0179860 known that a rubber and a metal, such as tungsten and / or Bismuth. The rubber to be used is silicone rubber mentioned. The radiation protection materials offer protection in an energy area from 1173 kV to 1 332 kV.

Um Blei für Strahlenschutzzwecke substituieren zu können, ist ein in Bezug auf Blei möglichst gleichartiges Absorptionsverhalten über einen größeren Energiebereich erforderlich, da Strahlenschutzstoffe üblicherweise nach dem Bleigleichwert eingestuft werden und die Strahlenschutzberechnungen häufig auf Bleigleichwerten basieren.In order to be able to substitute lead for radiation protection purposes, an absorption behavior that is as similar as possible with respect to lead is required over a larger energy range, since radiation protection substances are common are classified according to the lead equivalent and the radiation protection calculations are often based on lead equivalent.

Unter Gesamtbleigleichwert bei einem schutzschichtenförmigen Aufbau eines Blei-Ersatzmaterials versteht man den Bleigleichwert der Summe aller Schutzschichten. Unter Gesamt-Nennbleigleichwert wird der nach DIN EN 61331–3 vom Hersteller für persönliche Schutzausrüstung anzugebende Bleigleichwert verstanden.Below total lead equivalent at one layered protection Structure of a lead substitute material is understood as the lead equivalent the sum of all protective layers. Below total nominal lead equivalent becomes the according to DIN EN 61331-3 from the manufacturer for personal protective gear understood lead equivalent to be given.

Bei bestimmten Röntgenanwendungen, wie der Computertomographie und bei Knochendichtemessungen, aber auch bei Gepäckprüfungsgeräten, treten Röntgenspannungen von bis zu 140 kV auf.In certain X-ray applications, such as computer tomography and in bone density measurements, but also in baggage inspection devices X voltages up to 140 kV.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, ein Blei-Ersatzmaterial zur Verfügung zu stellen, das über einen weiten Energiebereich einer Röntgenröhre, also über einen großen Energiebereich einsetzbar ist und gleichzeitig ein Matrixmaterial enthält, das umweltverträglich ist, frei von Schadstoffen ist, gegenüber UV-Strahlung beständig ist.The object of the present invention is to provide a lead replacement material that can wide energy range of an X-ray tube, i.e. over one huge Energy range can be used and at the same time a matrix material contains that environmentally friendly is free of pollutants, is resistant to UV radiation.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Blei-Ersatzmaterial für Strahlenschutzzwecke im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60–140 kV gelöst, wobei das Blei-Ersatzmaterial 12–22 Gew.-% eines Materials auf Silikonbasis als Matrixmaterial, 1–75 Gew.-% Zinn oder Zinnverbindungen, 0–73 Gew.-% Wolfram oder Wolframverbindungen, 0–80 Gew.-% Wismut oder Wismutverbindungen umfasst. Die Mixtur erfasst Nenn-Gesamtbleigleichwerte von 0,25–2,0 mm.The object of the invention is achieved by a lead replacement material for radiation protection purposes in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60-140 kV solved, wherein the lead replacement material is 12-22% by weight of a material silicone-based as matrix material, 1-75% by weight of tin or tin compounds, 0-73% by weight Tungsten or tungsten compounds, 0-80% by weight bismuth or bismuth compounds includes. The mixture records nominal total lead equivalents from 0.25-2.0 mm.

Die Lösung der Aufgabe bestand darin, eine Materialauswahl hinsichtlich des Matrixmaterials und der Blei-Ersatzmetalle und deren Mengenauswahl aufzufinden, die die Röntgenstrahlung auch im hohen Energiebereich gut wirksam abschirmen kann, wobei gleichzeitig durch die Wahl des Materials auf Silikonbasis ein Blei-Ersatzmaterial zur Verfügung gestellt wird, das unter Erhaltung einer hohen Elastizität den oben beschriebenen Anforderungen an die Umwelt genügen kann.The solution to the problem was a selection of materials with regard to the matrix material and the lead substitute metals and to find their quantity selection, which the X-rays also in high Shield the energy range effectively, while at the same time the choice of silicone-based material is a lead replacement material to disposal is placed, maintaining the high elasticity of the above environmental requirements described can meet.

In überraschender Weise wurde gefunden, dass sich die Absorptionswirkung bei hohen Energien durch hohe Anteile von Wolfram und/oder Wismut in dem Blei-Ersatzmaterial wesentlich verbessert.Surprisingly, it was found that the absorption effect at high energies is due to high proportions of tungsten and / or bismuth in the lead replacement material improved.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es 12–22 Gew.-% Matrixmaterial auf Silikonbasis, 1–39 Gew.-% Sn oder Sn-Verbindungen, 0–60 Gew.-% W oder W-Verbindungen und 0–60 Gew.-% Bi oder Bi-Verbindungen umfasst.In a preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that it is 12-22 % By weight of matrix material based on silicone, 1-39% by weight of Sn or Sn compounds, 0-60% by weight W or W connections and 0-60 % By weight of Bi or Bi compounds.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es 12–22 Gew.-% Matrixmaterial auf Silikonbasis, 1–39 Gew.-% Sn oder Sn-Verbindungen, 16–60 Gew.-% W oder W-Verbindungen und 16–60 Gew.-% Bi oder Bi-Verbindungen umfasst.In a particularly preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that it is 12-22 % By weight of matrix material based on silicone, 1-39% by weight of Sn or Sn compounds, 16-60 % By weight of W or W compounds and 16-60% by weight of Bi or Bi compounds.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es 12–22 Gew.-% Matrixmaterial auf Silikonbasis, 40–60 Gew.-% Sn oder Sn-Verbindungen, 7–15 Gew.-% W oder W-Verbindungen und 7–15 Gew.-% Bi oder Bi-Verbindungen umfasst.In a further preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that it is 12-22 % By weight of matrix material based on silicone, 40-60% by weight of Sn or Sn compounds, 7-15% by weight W or W connections and 7–15 % By weight of Bi or Bi compounds includes.

Es hat sich herausgestellt, dass als Matrixmaterial jedes Material auf Silikonbasis geeignet ist, unter der Voraussetzung, dass es eine vollständig homogene, feine, gleichmäßige Verteilung der Metalle bzw. ihrer Verbindung gewährleistet. Bevorzugte Silikonkautschuke sind solche, die Alkylgruppen, Vinylgruppen und/oder Phenylgruppen an der Polymerkette aufweisen. Als besonders geeignet hat sich Silikonkautschuk erwiesen. Beispiele dafür umfassen Dimethylsilikonkautschuk, Phenylmethylkautschuk, Phenylsilikonkautschuk und Polyvinylkautschuk.It has been found that any silicone-based material is suitable as matrix material, provided that it is a completely homogeneous, fine, even distribution the metals or their compound guaranteed. Preferred silicone rubbers are those containing alkyl groups, vinyl groups and / or phenyl groups have on the polymer chain. Silicone rubber has proven to be particularly suitable proved. Examples of this include dimethyl silicone rubber, phenyl methyl rubber, phenyl silicone rubber and Polyvinylkautschuk.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer der folgenden Elemente Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm und/oder ihrer Verbindungen und/oder CsI umfasst.In another particularly preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that it is additional up to 40% by weight of one or more of the following elements Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm and / or their compounds and / or CsI.

In folgender Tabelle 1 sind die Massen-Schwächungskoeffizienten von Bleifrei-Schutzstoffen außerhalb der Absorptionskanten bei verschiedenen Photonenenergien dargestellt. Die bei der jeweiligen Energie vorteilhaft einzusetzenden Elemente sind unterstrichen.Table 1 below shows the mass attenuation coefficients of lead-free protective materials outside the absorption edges at different photon energies. The elements to be used advantageously for the respective energy are underlined.

Tabelle 1

Table 1

Durch das Blei-Ersatzmaterial, das zusätzlich eines oder mehrere der Elemente Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm und/oder ihrer Verbindungen und/oder CsI umfasst, wird eine besonders starke Zunahme der Absorptionswirkung erreicht. Auf diese Weise kann das Gewicht der Schutzkleidung wesentlich gesenkt werden.Through the lead replacement material that additionally one or more of the elements Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm and / or of their compounds and / or CsI is particularly strong Increase in absorption effect achieved. That way it can Weight of protective clothing can be significantly reduced.

Zur Erzielung der beschriebenen Eigenschaften können nach der Tabelle 1 die einzelnen Elemente so zusammengestellt werden, dass ein bestimmter Energiebereich abgedeckt wird oder dass sich ein möglichst gleichmäßiger Verlauf der Schwächung über einen größeren Energiebereich ergibt.To achieve the properties described can the individual elements are compiled in accordance with Table 1, that a certain energy range is covered or that a course that is as even as possible the weakening of one larger energy range results.

In überraschender Weise wurde festgestellt, dass bei Einsatz der oben genannten zusätzlichen Elemente von deren Verbindungen bei dem Blei-Ersatzmaterial ein überproportionaler Anstieg der Schutzwirkung auftritt, vorzugsweise, wenn ihr Gewichtsanteil an dem Blei-Ersatzmaterial zwischen 20% und 40% beträgt.It was surprisingly found that when using the above additional elements of their Compounds in the lead replacement material a disproportionate increase in Protective effect occurs, preferably when its weight percentage the lead replacement material is between 20% and 40%.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich bis 40 Gew.-% eines oder mehrerer der folgenden Elemente Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U und/oder ihrer Verbindungen umfasst.In a further preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that it is additional up to 40% by weight of one or more of the following elements Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U and / or their compounds.

Bei den zusätzlich im Blei-Ersatzmaterial einsetzbaren Metallen Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm, Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U können auch Metalle und/oder ihre Verbindungen und/oder Csl mit einem relativ geringen Reinheitsgrad eingesetzt werden, wie sie als Abfallprodukte anfallen.In addition, in the lead replacement material usable metals Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm, Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U can also metals and / or their compounds and / or Csl with a relative low purity can be used as they are waste products attack.

Das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial erfüllt durch die Kombination aus dem Matrixmaterial auf Silikonbasis und der Auswahl der Blei-Ersatzmetalle bzw. deren Verbindungen in überraschender Weise die Bedingungen eines hochabschirmenden Strahlenschutzmaterials, das elastisch und leicht ist sowie in hohem Maße allen Anforderungen an Umweltverträglichkeit, z. B. Biokompatibität, Recyclebarkeit, Emissionsarmut gerecht wird.The lead replacement material according to the invention is fulfilled by the combination of the silicone matrix material and the Selection of lead substitute metals or their compounds in surprising The conditions of a highly shielding radiation protection material, that is elastic and light and to a high degree meets all requirements for environmental compatibility, z. B. biocompatibility, Recyclability, low emissions.

Das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial kann auch weiterhin Füllstoffe zur Verstärkung und Additive in üblichen Mengen enthalten. Zu den Füllstoffen zählen beispielsweise Fasern oder faserartige Materialien aus Baumwollfasern, synthetische Fasern, Faserglasfasern und Aramidfasern.The lead replacement material according to the invention can fillers continue for reinforcement and additives in usual Amounts included. To the fillers counting for example fibers or fibrous materials made from cotton fibers, synthetic fibers, fiberglass fibers and aramid fibers.

Mögliche verstärkende Füllstoffe umfassen hochdisperses Silika, gefällte Silikas, Eisenoxid, Titanoxid, Aluminiumtrihydrat und Ruß.Possible reinforcing fillers include finely divided silica, precipitated silica, iron oxide, titanium oxide, aluminum trihydrate and soot.

So kann das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial auch Verarbeitungshilfen enthalten, die die Eigenschaften des Materials weiterhin verbessern. Dazu zählen beispielsweise typische Weichmacher.So the lead replacement material according to the invention also contain processing aids that reflect the properties of the material continue to improve. These include for example typical plasticizers.

In DIN EN 61331–3 ist eine Abweichung vom Nenn-Bleigleichwert nach unten nicht zugelassen. Lediglich die deutsche Fassung der Norm lässt eine Ausnahme zu, nämlich eine Abweichung von 10% vom Nenn-Bleigleichwert. Aus diesen Gründen ist ein möglichst flacher Verlauf des Bleigleichwerts über die Energie bei einem Blei-Ersatzmaterial anzustreben.In DIN EN 61331-3 there is a deviation from Nominal lead equivalent not allowed downwards. Only the German version of the Norm leaves an exception to that, namely a deviation of 10% from the nominal lead equivalent. For these reasons one if possible To aim for a flat course of the lead equivalent over the energy in a lead substitute material.

Ein Absinken des Bleigleichwerts unter den Nenn-Bleigleichwert bzw. unter die untere Toleranzgrenze bedeutet, dass das Strahlenschutzmaterial bei den betreffenden Röhrenspannungen nicht genutzt werden kann, da die abschirmende Wirkung zu gering ist. In diesem Fall muss alternativ das Flächengewicht des Blei-Ersatzmaterials soweit erhöht werden, dass die zulässigen Toleranzen der DIN EN 61331–3 erfüllt werden. Eine Erhöhung des Flächengewichts wird jedoch als nachteilig angesehen.A decrease in the lead equivalent below the nominal lead equivalent or below the lower tolerance limit means that the radiation protection material at the relevant tube voltages cannot be used because the shielding effect is too low is. In this case, the basis weight of the lead replacement material must alternatively be so far elevated that the allowable Tolerances of DIN EN 61331-3 Fulfills become. An increase of the basis weight is considered disadvantageous, however.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Beschränkung des Anwendungsbereichs im Hinblick auf die Energie- bzw. die Röhrenspannung.Another option is to limit the Area of application with regard to energy or tube voltage.

Es war von daher ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung, Elemente oder deren Verbindungen dergestalt auszuwählen, dass ein möglichst geringer Abfall des Bleigleichwerts im gewünschten Energienutzungsbereich erfolgt, unter Berücksichtigung der Zugänglichkeit der jeweiligen Elementen bzw. ihrer Verbindungen.It was therefore another goal Present invention, elements or their connections select that one if possible little drop in lead equivalent in the desired energy use range takes into account of accessibility of the respective elements or their connections.

Die relative Wirksamkeit N_rel als Zunahme des Bleigleichwertes (PbGW) bezogen auf eine normierte Massenbelegung von 0,1 kg/m² wurde bei einer Reihe von Materialien in Versuchsreihen ermittelt und in unten stehender Tabelle 2 zusammengefasst. Sie gibt die Schwächungseigenschaften der einzelnen Elemente noch deutlicher wieder als die oben beschriebenen Massen-Schwächungskoeffizienten, da hier die Absorption im unmittelbaren Bereich der jeweiligen Absorptionskanten mit einfließt.The relative effectiveness N _rel as an increase in the lead equivalent (PbGW) based on a standardized mass occupancy of 0.1 kg / m ² was determined for a number of materials in test series and summarized in Table 2 below. It reproduces the attenuation properties of the individual elements even more clearly than the mass attenuation coefficients described above, since here the absorption is included in the immediate area of the respective absorption edges.

Tabelle 2

Table 2

In überraschender Weise zeigte sich hierbei, dass die Elemente oder deren Verbindungen wie folgt klassifiziert werden können:Surprisingly showed it turns out that the elements or their connections are classified as follows can be:

Gruppe A: Materialien mit relativ geringerer Wirksamkeit mit Werten von N_rel < 1,2 – 1–6 mm PbGW pro 0,1 kg/m² und einem geringen bzw. negativen Anstieg von 60–80 kV. Zu diesen Elementen oder ihren Verbindungen zählen Sn, Bi und W.Group A: Materials with relatively lower effectiveness with values of N _rel <1.2 - 1–6 mm PbGW per 0.1 kg / m ² and a slight or negative increase of 60–80 kV. These elements or their compounds include Sn, Bi and W.

Gruppe B: Materialien mit relativ hoher Wirksamkeit mit N=_rel ≥ 1,3 mm PbGW pro 0,1 kg/m² und einem hohen Anstieg von 60–80 kV.Group B: Materials with relatively high effectiveness with N = _rel ≥ 1.3 mm PbGW per 0.1 kg / m ² and a high increase of 60–80 kV.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher der Energiebereich 60–140 kV entsprechend den häufigsten Anwendungen der Röntgenstrahlung in mehrere, zum Teil überlappende Bereiche aufgeteilt:In a particularly preferred embodiment According to the invention, the energy range 60-140 kV is therefore the most common X-ray applications in several, partly overlapping Split areas:

1. Energiebereich 60–90 kV1. Energy range 60–90 kV

In diesem Energiebereich finden überwiegend zahnmedizinische Anwendungen der Einzelaufnahmetechnik und der Panorama-Schichttechnik statt.Mostly find in this energy area dental applications of single exposure technique and panorama layer technique instead of.

2. Energiebereich 60–125 kV2. Energy range 60-125 kV

In diesem Energiebereich liegen die häufigsten Röntgenuntersuchungen und Röntgeninterventionen, wie Angiographie, Computer-Tomografie, Herzkatheter-Untersuchungen, interventionelle Radiologie, Thorax-Hartstrahltechnik.They are in this energy range common X-ray examinations and x-ray interventions, such as Angiography, computer tomography, cardiac catheterization, interventional radiology, Thorax hard radiation technique.

3. Energiebereich 100–125 kV3. Energy range 100-125 kV

In diesen Energiebereich fallen die meisten Computer-Tomografen.They fall into this energy range most computer tomographs.

4. Energiebereich 125–150 kV4. Energy range 125-150 kV

Das ist ein Energiebereich für spezielle Anwendungen, wie spezielle Computer-Tomografen, Knochendichte-Messungen, Spezial-Thorax-Hartstrahltechnik und nuklearmedizinische Diagnostik.This is an energy area for special ones Applications such as special computer tomographs, bone density measurements, Special thorax hard jet technology and nuclear medical diagnostics.

Bleifreie Schutzkleidung, die nur in einem bestimmten Energiebereich Verwendung finden kann, ist vom Hersteller entsprechend zu kennzeichnen.Lead-free protective clothing that only can be used in a certain energy range is from Label the manufacturer accordingly.

In einer Ausführungsform des Blei-Ersatzmaterials für Strahlenschutzzwecke im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60–90 kV ist das Blei-Ersatzmaterial für Nenn-Gesamtbleigleichwerte von 0,25–0,6 mm dadurch gekennzeichnet, dass es 12–22 Gew.-% eines Materials auf Silikonbasis, 49–65 Gew.-% Sn oder Sn-Verbindungen, 0–20 Gew.-% W oder W-Verbindungen, 0–20 Gew.-%. Bi oder Bi-Verbindungen und 5–35 Gew.-% eines oder mehrerer der Elemente Gd, Eu, Sm und/oder ihrer Verbindungen und/oder Csl umfasst. Der Energiebereich ist vorzugsweise der einer Röntgenröhre eines Dental-Röntgengeräts.In one embodiment of the lead replacement material for radiation protection purposes in the energy range of an X-ray tube with a tension of 60-90 kV is the lead replacement material for nominal total lead equivalents of 0.25-0.6 mm characterized in that there is 12-22 wt .-% of a material silicone-based, 49–65% by weight Sn or Sn connections, 0-20% by weight W or W connections, 0-20 Wt .-%. Bi or Bi compounds and 5-35% by weight of one or more the elements Gd, Eu, Sm and / or their compounds and / or Csl includes. The energy range is preferably that of an X-ray tube Dental X-ray device.

Bei dem relativ schmalen Energiebereich zeigte sich aus Tabelle 2, dass von den Gruppe A Elementen Sn am Wirksamsten ist. Aus der Gruppe B ist Gd bevorzugt, wobei jedoch Csl ebenfalls zu einem Blei-Ersatzmaterial mit sehr guten Eigenschaften führte.With the relatively narrow energy range Table 2 showed that of the group A elements Sn am Most effective. From group B, Gd is preferred, however Csl also a lead replacement material with very good properties led.

Energiebereich 60–125 kV (allgemeiner Röntgenbereich)Energy range 60-125 kV (general X-ray range)

Aus der Tabelle 2 können beispielsweise Elemente mit geringem und hohem Anstieg des Bleigleichwerts in vorteilhafter Weise in der Weise ausgewählt werden, dass die Verläufe des Bleigleichwerts über den gesamten Bereich möglichst flach bleiben. Eine gewisse Überhöhung bei 80 und 100 kV ist dabei physikalisch nicht zu umgehen.For example, from Table 2 Elements with low and high increases in lead equivalent in advantageous Way in the way selected that the histories of the lead equivalent above the entire area if possible stay flat. A bit of an exaggeration at Physically, 80 and 100 kV cannot be avoided.

Es können daher ein oder mehrere Elemente oder deren Verbindungen der Gruppe A mit einem oder mehreren Elementen oder deren Verbindungen der Gruppe B in optimaler Weise kombiniert werden, wobei die Auswahl nach der Effizienz der Abschirmung, nach der Zugänglichkeit des jeweiligen Elements oder dessen Verbindung und nach einem möglichst konstanten Verlauf des Bleigleichwerts erfolgt.It can therefore be one or more Group A elements or their compounds with one or more Elements or their group B compounds in an optimal manner be combined, choosing according to the efficiency of the shielding, after accessibility of the respective element or its connection and if possible after one constant course of the lead equivalent takes place.

Hierbei ist eine Abhängigkeit des Anteils der A-Elemente oder ihrer Verbindungen von denjenigen der B-Elemente oder ihrer Verbindungen gegeben. So muss bei einer Erhöhung des Anteils eines B-Elements auch der relative Gewichtsanteil eines A-Elements mit entgegengesetztem Energieverhalten deutlich erhöht werden, um den Verlauf des Bleigleichwerts über die Energie möglichst flach zu halten.Here is a dependency the proportion of the A elements or their compounds from those given the B elements or their connections. So with one increase the proportion of a B element also the relative proportion by weight of a A elements with opposite energy behavior can be significantly increased, around the course of the lead equivalent over the energy as possible to keep flat.

Beispielsweise sollte bei einem Anteil von über 20 Gew.-% an B-Elementen oder deren Verbindungen der Anteil an Sn oder Bi über 40 Gew.-% steigen, um eine geringe Energieabhängigkeit sicherzustellen.For example, for a share from above 20% by weight of B elements or their compounds, the proportion of Sn or bi over 40% by weight increase to ensure low energy dependency.

Energiebereich 100–140 kVEnergy range 100-140 kV

Das ist der Energiebereich für die meisten neueren Computer-Tomographen.That is the energy area for most newer computer tomographs.

Hohe Schutzwirkungen bzw. geringe Flächengewichte können durch Einsatz der Elemente oder ihrer Verbindungen erzielt werden, die speziell in diesem kleinen Energiebereich ihre höchste Abschirmwirkung entfalten. Aus Gründen der Zugänglichkeit sollte ein größerer Anteil aus den Elementen oder ihren Verbindungen der Gruppe A mit einem kleineren Anteil der Elemente oder ihrer Verbindungen der Gruppe B kombiniert werden, wobei in diesem Fall ein flacher Energiegang des Bleigleichwertes wegen des relativ kleinen Energiefensters hier nicht so wesentlich ist.High protective effects or low Basis weights can can be achieved by using the elements or their connections, which is particularly effective in this small energy range unfold. For reasons of accessibility should be a larger proportion from the elements or their group A compounds with a smaller proportion of the elements or their compounds of the group B can be combined, in this case a flat energy path the lead equivalent due to the relatively small energy window here is not that essential.

Energiebereich 125–150 kVEnergy range 125-150 kV

Dieser Bereich betrifft Sonderanwendungen in der Radiologie und Nuklearmedizin. Das Flächengewicht der Strahlenschutzbekleidung steht in diesem Bereich nicht im Vordergrund der Optimierung, da die Schutzkleidung in der Regel hier nur für kurze Zeit getragen wird oder ortsfeste Strahlenschutzschirme Verwendung finden.This area concerns special applications in radiology and nuclear medicine. The basis weight of radiation protection clothing is not in the foreground of optimization in this area because the protective clothing is usually only worn here for a short time or fixed radiation shields are used.

Die Auswahl der Elemente oder ihrer Verbindungen geschieht nach den oben genannten Kriterien. Sehr gute Ergebnisse liefern Gd und Er in Kombination mit Bi. Die Wirkung von W ist in diesem Bereich zu gering.The selection of the elements or their Connections are done according to the above criteria. Very good Gd and Er provide results in combination with Bi. The effect W is too small in this area.

Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass die Zusammensetzung von Schutzstoffen für einzelne Energiebereiche entsprechend den am häufigsten vorkommenden Röntgenwendungen zweckmäßigerweise durch Aufspaltung optimiert werden kann.In summary, it can be determined that the composition of protective substances for individual energy areas according to the most common occurring X-ray applications expediently can be optimized by splitting.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Blei-Ersatzmaterial einen Aufbau aus mindestens zwei getrennten oder miteinander verbundenen Schutzschichten unterschiedlicher Zusammensetzung auf, wobei mindestens bei einer Schicht mindestens 50% des Gesamtgewichts nur aus einem Element aus der Gruppe Sn, W und Bi oder deren Verbindungen besteht.In a further preferred embodiment According to the invention, the lead replacement material has a structure of at least two separate or interconnected protective layers of different Composition, with at least one layer at least 50% of the total weight from only one element from the group Sn, W and Bi or their connections exist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es einen Aufbau aus mindestens zwei getrennten oder miteinander verbundenen Schutzschichten unterschiedlicher Zusammensetzung umfasst, wobei (die) vom Körper entferntere Schutzschicht(en) überwiegend die Elemente oder deren Verbindungen mit höherer Röntgen-Fluoreszenzausbeute und die körpernahe(n) Schutzschicht(en) die Elemente oder deren Verbindung mit geringerer Röntgen-Fluoreszenzausbeute umfassen.In a further preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that there is a structure of at least two separate or with each other connected protective layers of different composition, being from the body more distant protective layer (s) predominantly the elements or their compounds with higher x-ray fluorescence yield and the body-hugging (n) Protective layer (s) the elements or their connection with less X-ray fluorescence yield include.

Bei der Bestrahlung von Materialien mit Röntgenstrahlung wird charakteristische Röntgenstrahlung als Fluoreszenzstrahlung angeregt. Die Fluoreszenzausbeute hängt von der Ordnungszahl ab. Dieser Fluoreszenzanteil führt zu einer zusätzlichen Strahlenexposition der Haut und der unmittelbar darunterliegenden Organe. Aus Messungen an Schutzkleidung wurde ermittelt, dass insbesondere Elemente mit kleineren Ordnungszahlen, im vorliegenden Fall also insbesondere Sn, besonders stark fluoreszieren. Bei einem geschichteten Aufbau des Strahlenschutzmaterials kann in vorteilhafter Weise eine Schichtung nach Elementen so erfolgen, dass die Elemente mit geringster Fluoreszenzausbeute auf der Hautseite liegen.When irradiating materials with x-rays becomes characteristic x-rays excited as fluorescent radiation. The fluorescence yield depends on the atomic number. This proportion of fluorescence leads to an additional one Radiation exposure of the skin and those immediately below Organs. From measurements on protective clothing it was determined that in particular Elements with smaller atomic numbers, in this case especially Sn, fluoresce particularly strongly. With a layered The radiation protection material can advantageously be layered according to elements so that the elements with the lowest fluorescence yield lie on the skin side.

Der Fluoreszenzanteil, auch als build-up-Faktor bezeichnet, ist von marktüblichen bleifreien Schutzmaterialien (Material B) in der folgenden Tabelle 3 im Vergleich zu einem nach dem hier beschriebenen Prinzip schichtweise aufgebauten Material (Material A) dargestellt. Wie ersichtlich, kann der build-up-Faktor Werte bis 1,42 erreichen. D.h., die Haut wird in diesem Fall durch den Fluoreszenzanteil um 42% mehr belastet.The proportion of fluorescence, also as a build-up factor referred to, is of standard market lead-free protective materials (material B) in the following table 3 compared to a layer by layer according to the principle described here constructed material (material A) shown. As can be seen the build-up factor can reach values of up to 1.42. That is, the skin is in this case burdened by the fluorescence portion by 42%.

Tabelle 3

Table 3

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass es einen Aufbau aus Schutzschichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist.In another particularly preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that it has a structure of protective layers of different compositions.

Das Blei-Ersatzmaterial kann einen Aufbau aus mindestens zwei getrennten oder miteinander verbundenen Schutzschichten unterschiedlicher Zusammensetzung umfassen, wobei die vom Körper entferntere(n) Schutzschicht(en) überwiegend die Elemente niedrigerer Ordnungszahl oder deren Verbindungen und die körpernahe(n) Schutzschicht(en) überwiegend die Elemente höherer Ordnungszahl oder deren Verbindungen umfassen.The lead replacement material can be one Structure of at least two separate or connected Protective layers of different compositions include from the body more distant protective layer (s) predominantly the elements lower Atomic number or their connections and the body-near protective layer (s) predominantly the elements higher Include atomic number or their connections.

Das Blei-Ersatzmaterial kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass eine schwach radioaktive Schicht zwischen zwei getrennten oder mit der radioaktiven Schicht verbundenen nichtradioaktiven Schutzschichten eingebettet ist.The lead replacement material can also characterized in that a weakly radioactive layer between two separate or connected to the radioactive layer non-radioactive protective layers is embedded.

Es können als Elemente oder deren Verbindungen der Gruppe B zur Abschirmung von Strahlung hoher Energie auch die Actinoiden Thorium oder Uran, letzteres z. B. als abgereichertes Uran, eingesetzt werden. Sie besitzen eine hohe Abschirmwirkung im Energiebereich 125–150 kV, sind jedoch selbst schwach radioaktiv.It can be used as elements or their Group B compounds for shielding high energy radiation also the actinides thorium or uranium, the latter e.g. B. as depleted Uranium. They have a high shielding effect in the energy range 125-150 kV, however, are themselves weakly radioactive.

Der Effekt der Eigenstrahlung kann dadurch abgeschwächt werden, dass die radioaktive Schicht zwischen zwei nicht aktive Schichten aus Bi eingebettet ist.The effect of the natural radiation can thereby weakened that the radioactive layer between two inactive Layers of bi is embedded.

Der Anteil der Eigenexposition durch Thorium oder Uran sollte in den meisten Fällen gering und damit zu vernachlässigen sein. Es hat hier eine Vorteilsabwägung stattzufinden, die die Vorteile, die durch die Eliminierung von Blei und durch die höhere Schutzwirkung entstehen, der geringen Eigenexposition gegenüberzustellen sind.The proportion of self exposure through Thorium or uranium should in most cases be small and therefore negligible. It has a balance of advantages here to take place, the the benefits of eliminating Lead and by the higher Protective effect arise to contrast the low self-exposure are.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Blei-Ersatzmaterial dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle oder Metallverbindungen gekörnt sind und deren Korngrößen einer 50er Perzentile nach folgender FormelIn a further preferred embodiment the invention, the lead replacement material is characterized in that that the metals or metal compounds are grained and their grain sizes one 50th percentiles according to the following formula

aufweisen, worin D₅₀ die 50er-Perzentile der Korngrößenverteilung, d die Schichtdicke in mm und p den Gewichtsanteil der jeweiligen Materialkomponente am Gesamtgewicht bedeuten und die 90er Perzentile der Korngrößenverteilung D₉₀ ≤ 2 • D₅₀ ist.in which D _{50 is} the 50th percentile of the grain size distribution, d is the layer thickness in mm and p is the weight fraction of the respective material component of the total weight and the 90th percentile of the grain size distribution is D ₉₀ 2 2 • D ₅₀ .

Bei den Messungen der Bleigleichwerte an Schutzschichten, die aus Metallpulvern oder Pulvern von Metallverbindungen bestehen, stellte sich in überraschender Weise heraus, dass die Strahlendurchlässigkeit der aus gekörnten Substanzen bestehenden Schicht im Vergleich zu einer Folienschicht bei gleicher Massenbelegung höher ist. Dies betrifft hauptsächlich den unteren Energiebereich von 60-80 kV. Bei höheren Energien werden die lokalen Durchlässigkeitsunterschiede, d.h. der Röntgenkontrast, zunehmend geringer.When measuring the lead equivalents on protective layers made of metal powders or powders of metal compounds exist, turned out to be surprising Way out that the radiolucency of the grained substances existing layer compared to a film layer with the same Mass occupancy higher is. This mainly affects the lower energy range of 60-80 kV. At higher energies, the local ones Permeability differences, i.e. the x-ray contrast, increasingly less.

Beispielsweise ergibt sich bei einem Sn-Anteil von 30% = 0,3 und einer Schichtdicke von 0,4 mm D50 = 0,4 mm • 0,3 = 0,012mm = 12 μm. For example, with a Sn content of 30% = 0.3 and a layer thickness of 0.4 mm D 50 = 0.4 mm • 0.3 = 0.012mm = 12 μm.

Die 90er Perzentile der Korngrößenverteilung sollte darüber hinaus nicht größer als 2 • D₅₀ = 24 μm sein.In addition, the 90th percentile of the grain size distribution should not be larger than 2 • D ₅₀ = 24 μm.

Materialien mit geringem Gewichtsanteil müssen daher auch eine geringe Korngröße besitzen, d.h. sehr fein verteilt sein, um eine optimale Schutzwirkung zu entfalten.Low weight materials have to therefore have a small grain size, i.e. be very finely distributed to ensure optimal protection unfold.

Bei Ausnutzung dieses Effekts kann das Gewicht einer Strahlenschutzbekleidung noch weiter reduziert werden.If this effect is used, the weight of radiation protection clothing can be reduced even further be decorated.

Das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial wird nach dem Vermischen des Silikon-Matrixmaterials und der Metalle/Metallverbindungen in an sich bekannter Weise, wonach eine homogene Mischung erhalten wird, weiterverarbeitet und ausgehärtet, wobei sich ein dichtes, elastisches in eine gewünschte Form Material bildet. Weiterverarbeitungstechniken sind beispielsweise die Extrusion, das Spritzgießen, das Kalandern, die Druckverformung oder das Spritzpressverfahren. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial als Bahnenware vorgesehen, das in die gewünschte Form nach an sich bekannten Techniken geschnitten oder dgl. wird.The lead replacement material according to the invention is after mixing the silicone matrix material and the metals / metal compounds in a manner known per se, after which a homogeneous mixture is obtained, processed and hardened, whereby a dense, elastic material is formed into a desired shape. Further processing techniques are, for example, extrusion, injection molding, calendering, compression molding or transfer molding. In a preferred embodiment becomes the lead replacement material according to the invention provided as a sheet, which in the desired shape according to known Techniques are cut or the like.

Das erfindungsgemäße Material kann beispielsweise bei Schutzhandschuhen, Schutzschürzen, Patientenabdeckungen, Gonadenschutz, Ovarienschutz, Dentalschutzschildern, ortsfestem Unterkörperschutz, Tischaufsätzen, ortsfesten oder ortsbeweglichen Strahlenschutzwänden oder Strahlenschutzvorhängen vorteilhaft angewandt werden.The material according to the invention can, for example for protective gloves, protective aprons, Patient covers, gonad protection, ovary protection, dental protection shields, stationary Lower body protection, table tops, stationary or portable radiation protection walls or radiation protection curtains advantageous be applied.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auch auf die Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:The invention is intended to be described below of examples with reference to the drawing. The drawing shows:

1: das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial mit 22 Gew.-% Zinn, 27 Gew.-% Wolfram, 4 Gew.-% Erbium und 15 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial, 1 the lead replacement material according to the invention with 22% by weight of tin, 27% by weight of tungsten, 4% by weight of erbium and 15% by weight of silicone matrix material,

2: das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial mit 20 Gew.-% Zinn, 36 Gew.-% Wolfram, 29 Gew.-% Wismut und 15 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial und 2 : the lead replacement material according to the invention with 20 wt .-% tin, 36 wt .-% tungsten, 29 wt .-% bismuth and 15 wt .-% silicone matrix material and

3: die berechneten relativen Flächengewichte der erfindungsgemäßen Schutzkleidung mit Nenn-Bleichgleichwerten von 0,5 mm gemäß den Beispielen 3, 4 und 6 im Vergleich zu einer Bleischürze mit 0,5 mm Bleigleichwert. 3 : the calculated relative weights per unit area of the protective clothing according to the invention with nominal bleaching equivalents of 0.5 mm according to Examples 3, 4 and 6 in comparison to a lead apron with 0.5 mm lead equivalent.

Beispiel 1example 1

Die 1 zeigt das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial mit 22 Gew.-% Zinn, 27 Gew.-% Wolfram, 4 Gew.-% Erbium und 15 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial. Dieses Blei-Ersatzmaterial ist in der 1 mit 2 bezeichnet. Mit 1 ist ein marktübliches Material der Zusammensetzung 65 Gew.-% Antimon, 20 Gew.-% Wolfram und 15 Gew.-% Matrixmaterial bezeichnet.The 1 shows the lead replacement material according to the invention with 22% by weight of tin, 27% by weight of tungsten, 4% by weight of erbium and 15% by weight of silicone matrix material. This lead replacement material is in the 1 designated with 2. 1 denotes a commercially available material with the composition 65% by weight antimony, 20% by weight tungsten and 15% by weight matrix material.

Die 1 zeigt einen Gewichtsvergleich von Blei-Ersatzmaterialien bei einem Nenn-Bleigleichwert von 0,5 mm.The 1 shows a weight comparison of lead substitute materials with a nominal lead equivalent of 0.5 mm.

Aus der 1 ist ersichtlich, dass das zum Erreichen eines Nenn-Bleigleichwerts von 0,5 mm erforderliche Flächengewicht zwischen 100 und 140 kV bei dem erfindungsgemäßen Material nur um etwa 7% zunimmt, während die Zunahme bei dem Vergleichsmaterial erheblich größer ist.From the 1 it can be seen that the basis weight between 100 and 140 kV required to achieve a nominal lead equivalent of 0.5 mm only increases by about 7% in the material according to the invention, while the increase in the comparison material is considerably greater.

Beispiel 2Example 2

Die 2 zeigt das erfindungsgemäße Blei-Ersatzmaterial mit 20 Gew.-% Zinn, 36 Gew.-% Wolfram, 29 Gew.-% Wismut und 15 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial. Dieses Blei-Ersatzmaterial ist in der 2 mit 2 bezeichnet. Mit 1 ist ein marktübliches Material der Zusammensetzung 70 Gew.-% Zinn, 10 Gew.-% Barium und 20 Gew.-% Matrixmaterial bezeichnet.The 2 shows the lead replacement material according to the invention with 20 wt .-% tin, 36 wt .-% tungsten, 29 wt .-% bismuth and 15 wt .-% silicone matrix material. This lead replacement material is in the 2 designated with 2. 1 denotes a commercially available material with the composition 70% by weight of tin, 10% by weight of barium and 20% by weight of matrix material.

Die 2 zeigt einen Gewichtsvergleich von Blei-Ersatzmaterialien bei einem Nenn-Bleigleichwert von 0,5 mm.The 2 shows a weight comparison of lead substitute materials with a nominal lead equivalent of 0.5 mm.

Aus der 2 ist ersichtlich, dass das zum Erreichen eines Nenn-Bleigleichwerts von 0,5 mm erforderliche Flächengewicht zwischen 100 und 140 kV bei dem erfindungsgemäßen Material nur um etwa 9% zunimmt, während die Zunahme bei dem Vergleichsmaterial ca. 60% beträgt.From the 2 it can be seen that the basis weight between 100 and 140 kV required to achieve a nominal lead equivalent of 0.5 mm only increases by approximately 9% in the material according to the invention, while the increase in the comparison material is approximately 60%.

Beispiel 3Example 3

Bleifreie, leichte Strahlenschutzschürze für den Dentalbereich von 60–90 kV Pb-Nennbleigleichwert 0,5 mm.Lead-free, lightweight radiation protection apron for the dental sector from 60-90 kV Pb nominal lead equivalent 0.5 mm.

Es wurde eine bleifreie Strahlenschutzschürze aus 59 Gew.-% Sn, 24 Gew.-% Gd, 1 Gew.-% W und 16 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial hergestellt.A lead-free radiation protection apron was made 59 wt% Sn, 24 % By weight Gd, 1% by weight W and 16% by weight silicone matrix material.

Die Strahlenschutzwirkung entsprach derjenigen einer entsprechenden Bleischürze bei einem um etwa 35% verminderten Flächengewicht von nur 4,4 kg/m².The radiation protection effect corresponded to that of a corresponding lead apron with a basis weight reduced by approximately 35% of only 4.4 kg / m ² .

Beispiel 4Example 4

Bleifrei leichte Strahlenschutzschürze für den Anwendungsbereich 60–125 kV.Lead-free lightweight radiation protection apron for the application area 60-125 kV.

Es wurde eine Strahlenschutzschürze aus 50 Gew.-% Sn, 11 Gew.-% W, 23 Gew.-% Gd und 16 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial hergestellt.A radiation protection apron was made 50% by weight of Sn, 11% by weight of W, 23% by weight of Gd and 16% by weight of silicone matrix material.

Hierbei ergaben sich für einen Nenn-Bleigleichwert von 0,5 mm Blei ein Flächengewicht von 4,5 kg/m², für ein Nenn-Bleigleichwert von 0,35 mm Blei ein Flächengewicht von 3,3 kg/m² und einen Nenn-Bleigleichwert von 0,25 mm Blei ein Flächengewicht von 2,4 kg/m².This resulted in a basis weight of 4.5 kg / m ² for a nominal lead equivalent of 0.5 mm lead, a basis weight of 3.3 kg / m ² for a nominal lead equivalent of 0.35 mm lead and a nominal Lead equivalent of 0.25 mm lead has a basis weight of 2.4 kg / m ² .

Beispiel 5Example 5

Bleifreie leichte Strahlenschutzschürze für den Anwendungsbereich 60–125 kV.Lead-free lightweight radiation protection apron for the application area 60-125 kV.

Es wurde eine Strahlenschutzschürze aus 40 Gew.-% Bi, 20 Gew.-% Sn, 24 Gew.-% Gd und 16 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial hergestellt.A radiation protection apron was made 40% by weight of Bi, 20% by weight of Sn, 24% by weight of Gd and 16% by weight of silicone matrix material.

Hierbei ergab sich für einen Nenn Bleigleichwert von 0,5 mm Blei ein Flächengewicht von 5,0 kg/m².This resulted in a basis weight of 5.0 kg / m ² for a nominal lead equivalent of 0.5 mm lead.

Bleifreie handelsübliche Strahlenschutzschürzen weisen bei Nenn-Bleigleichwerten von 0,50 mm Flächengewichte von 5,4 bis 6,1 kg/m² auf. Herkömmliches Blei-Gummi-Material besitzt ein Flächengewicht von 6,75 kg/m².Lead-free commercially available radiation protection aprons have nominal weights of 0.50 mm basis weights of 5.4 to 6.1 kg / m ² . Conventional lead rubber material has a basis weight of 6.75 kg / m ² .

Damit wird der wesentliche Vorteil vorliegender Erfindung deutlich, wonach die Schutzkleidung erheblich leichter werden kann. Dies ist insbesondere bei mehrstündiger Anwendung der Schutzkleidung ein ganz wesentlicher Vorteil.This is the main advantage present invention clearly, according to which the protective clothing considerably can become easier. This is especially true when used for several hours protective clothing is a very important advantage.

Arbeitet der Anwender bei Röhrenspannungen von 80–100 kV ist zudem der Bleigleichwert um ca. 20% über dem Nennwert von 0,5 mm Pb einer entsprechenden Bleischürze. Dies bedeutet einen zusätzlichen erhöhten Strahlenschutz.Does the user work with tube voltages from 80-100 kV is also the lead equivalent by approx. 20% above the nominal value of 0.5 mm Pb a corresponding lead apron. This means additional increased radiation protection.

Beispiel 6Example 6

Bleifreie leichte Strahlenschutzschürze für die Computer-Tomografie.Lead-free lightweight radiation protection apron for computer tomography.

Es wurde eine Strahlenschutzschürze aus 40 Gew.-% Bi, 10 Gew.-% W, 34 Gew.-% Gd und 16 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial hergestellt.A radiation protection apron was made 40% by weight Bi, 10% by weight W, 34% by weight Gd and 16% by weight silicone matrix material.

Es ergab sich ein überraschend niedriges Flächengewicht für 0,5 mm Nenn-Bleigleichwert von nur 4,6 kg/m².The result was a surprisingly low basis weight for a nominal lead equivalent of 0.5 mm of only 4.6 kg / m ² .

Beispiel 7Example 7

Bleifreie leichte Schürze für nuklearmedizinische Anwendungen.Lead-free lightweight apron for nuclear medicine Applications.

Es wurde eine nuklearmedizinische Schürze hergestellt aus 50 Gew.-% Bi, 25 Gew.-% Gd, 9 Gew.-% Er und 16 Gew.-% Silikon-Matrixmaterial.It became a nuclear medicine apron made from 50 wt% Bi, 25 wt% Gd, 9 wt% Er and 16 wt% Silicone matrix material.

Das Flächengewicht betrug für 0,5 Nenn-Gesamtbleigleichwert 4,8 kg/m².The basis weight for 4.8 nominal total lead equivalent was 4.8 kg / m ² .

Beispiel 8Example 8

Die 3 zeigt die berechneten relativen Flächengewichte der erfindungsgemäßen Schutzkleidung mit Nenn-Bleichgleichwerten von 0,5 mm gemäß den Beispielen 3, 4 und 6 im Vergleich zu einer Bleischürze mit 0,5 mm Bleigleichwert. Aus der Darstellung ist ersichtlich, dass die Schutzschürzen für Dentalanwendung, allgemeines Röntgen und Computer-Tomografie (CT) jeweils in den vorgesehenen Energiebereichen geringstes Flächengewicht aufweisen.The 3 shows the calculated relative basis weights of the protective clothing according to the invention with nominal bleaching equivalents of 0.5 mm according to Examples 3, 4 and 6 in comparison to a lead apron with a 0.5 mm lead equivalent. From the illustration it can be seen that the protective aprons for dental use, general X-ray and computer tomography (CT) each have the lowest basis weight in the intended energy ranges.

Claims

Lead replacement material for radiation protection purposes in the energy sector with an x-ray tube a voltage of 60-140 kV, the lead replacement material for nominal total lead equivalents of 0.25–2.00 mm 12-22% by weight a silicone-based material, 1-75% by weight of Sn or Sn compounds, 0-73% by weight W or W connections, 0-80 % By weight of Bi or Bi compounds.

Lead replacement material according to claim 1, characterized in that that the lead replacement material 12-22% by weight of the material Silicone-based, 1-39 % By weight of Sn or Sn compounds, 0-60 wt% W or W compounds and 0-60 % By weight of Bi or Bi compounds.

Lead replacement material according to claim 2, characterized in that the lead replacement material 12-22% by weight of the silicone-based material, 0-39 wt% Sn or Sn compounds, 16-60 wt% W or W compounds and 16-60 wt% Bi or Bi compounds.

Lead replacement material according to claim 1, characterized in that that the lead replacement material 12-22% by weight of the material Silicone-based, 40-60 % By weight of Sn or Sn compounds, 7-15 wt% W or W compounds and 7-15 Gew.-Bi or Bi compounds includes.

Lead replacement material according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lead replacement material in addition to 40% by weight of one or more of the following elements Er, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm and / or their compounds and / or CsI.

Lead replacement material according to claim 5, characterized in that that the lead replacement material additionally up 20% by weight of the elements and / or their compounds and / or CsI includes.

Lead replacement material according to claim 6, characterized in that that the lead replacement material additionally up 8 wt .-% of the elements and / or their compounds and or CsI comprises.

Lead replacement material according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lead replacement material in addition to 40% by weight of one or more of the following elements Ta, Hf, Lu, Yb, Tm, Th, U and / or their compounds.

Lead replacement material according to claim 8, characterized in that the lead replacement material additionally up Contains 20 wt .-% of the elements and / or their compounds.

Lead replacement material according to claim 9, characterized in that the lead replacement material is additional comprises up to 8% by weight of the elements and / or their compounds.

Lead replacement material for radiation protection purposes in the energy sector with an x-ray tube a tension of 60-90 kV according to one of the claims 5 to 10, characterized in that the lead replacement material for nominal total lead equivalents from 0.25-0.6 mm 12-22 % By weight of the silicone-based material, 49-65% by weight of Sn or Sn compounds, 0-20% by weight W or W connections, 0-20 % By weight of Bi or Bi compounds and 5-35% by weight of one or more of the elements Gd, Eu, Sm and / or their compounds and / or CsI includes.

Lead replacement material according to one of claims 1 to 11, characterized in that the silicone-based material is silicone rubber includes.

Lead replacement material according to claim 12, characterized in that that the silicone rubber dimethyl silicone rubber, phenylmethyl silicone rubber, Phenyl silicone rubber and polyvinyl silicone rubber includes.

Lead replacement materials according to any one of claims 1 to 13, characterized in that there are fillers and processing aids includes.

Lead replacement material according to one of claims 1 to 14, characterized in that it is made up of protective layers includes different compositions.

Lead replacement material according to claim 15, characterized in that there is a structure of at least two separate or with each other connected protective layers of different composition, being from the body more distant protective layer (s) predominantly the elements lower Atomic number or their connections and the body-near protective layer (s) predominantly the elements higher Include atomic number or their connections.

Lead replacement material according to claim 15 or 16, characterized in that it consists of a structure comprises at least two separate or interconnected protective layers of different compositions, at least one layer comprising at least 50% of the total weight of only one element from the group Sn, W and Bi or their compounds.

Lead replacement material according to claim 16, characterized in that that there is a structure of at least two separate or with each other connected protective layers of different composition, being from the body more distant protective layer (s) predominantly the elements or their connections with higher X-ray fluorescence yield and the body-hugging Protective layer (s) the elements or their connections with less X-ray fluorescence yield include.

Lead replacement material according to one of claims 16 to 18, characterized in that a weakly radioactive layer between two separate or connected to the radioactive layer non-radioactive protective layers is embedded.

Lead replacement material according to one of claims 1 to 19, characterized in that the metals or metal compounds are grained and their grain sizes a 50th percentile according to the following formula.

in which D _{50 is} the 50th percentile of the grain size distribution, d is the layer thickness in mm and p is the weight fraction of the respective material component of the total weight, and the 90th percentile of the grain size distribution is D ₉₀ 2 2 · D ₅₀ .

Radiation protection clothing made of lead substitute material according to one of the claims 1 to 20.