EP1540663A1 - Lead-free radiation protection material comprising at least two layers with different shielding characteristics - Google Patents

Lead-free radiation protection material comprising at least two layers with different shielding characteristics

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EP1540663A1
EP1540663A1 EP04764811A EP04764811A EP1540663A1 EP 1540663 A1 EP1540663 A1 EP 1540663A1 EP 04764811 A EP04764811 A EP 04764811A EP 04764811 A EP04764811 A EP 04764811A EP 1540663 A1 EP1540663 A1 EP 1540663A1
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EP
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lead
radiation protection
material according
protection material
layer
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EP04764811A
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EP1540663B1 (en
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Heinrich Eder
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Mavig GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F1/00—Shielding characterised by the composition of the materials
    • G21F1/12—Laminated shielding materials
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F3/00—Shielding characterised by its physical form, e.g. granules, or shape of the material
    • G21F3/02—Clothing
    • G21F3/03—Aprons

Definitions

  • Lead-free radiation protection material with at least two layers of different shielding properties
  • the invention relates to a lead-free radiation protection material in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV.
  • Conventional radiation protection clothing in X-ray diagnostics mostly contains lead or lead oxide as a protective material.
  • EP 0 371 699 A1 proposes a material which, in addition to a polymer as a matrix, also has elements of a higher atomic number. A large number of metals are mentioned.
  • DE 102 34 159 AI describes a lead replacement material for radiation protection purposes in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV.
  • the degree of weakening or the lead equivalent (International Standard IEC 61331-1, Protective devices agäinst diagnostig medical X-radiation) of the respective material shows a sometimes very pronounced dependence on the radiation energy, which is a function of the voltage of the X-ray tube.
  • lead-free materials Compared to lead, lead-free materials have a partly very different absorption behavior depending on the X-ray energy. Therefore, an advantageous combination of different elements is required to simulate the absorption behavior of lead while maximizing weight saving.
  • Total lead equivalent in a protective layer-like structure of a lead substitute material means the lead equivalent of the sum of all protective layers.
  • Total nominal lead equivalent means the lead equivalent to be specified by the manufacturer for personal protective equipment in accordance with DIN EN 61331-3.
  • the mass attenuation coefficient of lead-free materials such as tin is at the average energy of the 60 kV spectrum, i.e. at around 25 keV, lower than that of lead.
  • the protective effect of the material is reduced by the generation of secondary radiation on the radiation exit side.
  • the dose build-up in the lead-free material should be kept as low as possible.
  • secondary radiation is excited in the material, which has a negative effect on the shielding effect of the material in the case of large radiation fields.
  • the excited fluorescence radiation is mostly responsible for the dose build-up.
  • the dose build-up is expressed numerically by the so-called build-up factor according to IEC 61331-1.
  • the object of the present invention is to provide a lead-free radiation protection material which has small or only negligible amounts of secondary radiation over the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV and thus ensures an optimal shielding effect.
  • the object of the present invention is achieved with a lead-free radiation protection material according to claim 1.
  • the present invention relates to a lead-free radiation protection material in the energy range X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV with a layer structure of at least two layers with different shielding properties.
  • the invention further relates to radiation protection clothing made from the lead-free radiation protection material according to the invention.
  • the lead-free radiation protection material has at least two layers with different shielding properties.
  • the composition of the protective material in one layer is such that one layer alone does not achieve the desired properties with regard to the shielding effect, in particular over a larger energy range from 60 to 125 kV. Only the two layers together provide optimal shielding properties.
  • the layer structure of at least two layers of different shielding properties of the lead-free radiation protection material according to the invention is preferably composed of a secondary radiation layer and a barrier layer.
  • the secondary radiation layer converts a large part of the incident X-rays into secondary radiation, i.e. Fluorescence radiation, um.
  • the barrier layer blocks the fluorescent radiation which arises in the secondary radiation layer and itself only develops low secondary radiation.
  • the secondary radiation layer and the barrier layer as a layer structure have very good shielding properties when the lead-free radiation protection material according to the invention is processed into protective clothing.
  • the secondary radiation layer is then provided as a layer of protective clothing remote from the body.
  • the barrier layer which is arranged as a layer close to the body in the protective clothing, effectively blocks the layer formed in the secondary radiation layer
  • Fluorescent radiation towards the body ensures optimal shielding performance against X-rays.
  • FIG. 2 shows a sandwich structure of the lead-free radiation protection material according to the invention.
  • the lead-free radiation protection material is particularly suitable for the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV, preferably 60 to 100 kV, in particular 60 to 80 kV.
  • the secondary radiation layer comprises at least one element of the atomic numbers from 39 to 60 or a combination thereof.
  • a suitable element are tin, iodine, cesium, barium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium and compounds thereof. Tin or a mixture of tin and cerium are particularly preferred.
  • the secondary radiation layer can contain, for example, tin in an amount of 50 to 100% by weight.
  • the secondary radiation layer contains tin in an amount of 50 to 90% by weight and at least one further element and / or their compound (s) of atomic numbers from 39 to 60 in an amount of 10 to 50% by weight. %.
  • the barrier layer of the lead-free radiation protection material according to the invention comprises at least one element of atomic numbers greater than 71 (with the exception of lead) or a compound thereof.
  • the element is selected from bismuth, tungsten and compounds thereof. The use of bismuth is preferred. It has proven to be advantageous if the barrier layer contains tungsten in an amount of 0 to 30% by weight and / or bismuth in an amount of at least 30% by weight.
  • the barrier layer has an even better barrier effect against secondary radiation from the secondary radiation layer if it further comprises at least one element of atomic numbers 61 to 71 or compounds thereof.
  • the element is selected from the group erbium, holmium, dysprosium, terbium, gadolinium, europium, samarium, lutetium, ytterbium, thulium and compounds thereof.
  • the gadolinium or a compound thereof is particularly preferred.
  • Element of the group contains tantalum, hafnium, thorium, uranium and compounds thereof.
  • the proportion by weight of the further elements and / or their connections contained in the barrier layer can be up to 80% by weight.
  • the amount of the further element (s) and / or their compounds is preferably in a range from 20 to 70% by weight.
  • the at least two layers of the lead-free material according to the invention contain a matrix material in an amount of 0-12% by weight, preferably 2-10% by weight, in particular 4-8% by weight.
  • the matrix material effectively forms a carrier layer for the protective materials, in which they are dispersed in powder form.
  • a matrix material are rubber, latex, synthetic flexible or solid polymers and silicone materials.
  • the secondary radiation layer and / or the barrier layer of the lead-free radiation protection material according to the invention can preferably comprise at least one material-free layer.
  • the term "pure material layer” means a layer which, in addition to matrix material, only has one of the aforementioned elements and compounds thereof, i.e. contains a protective substance. In a preferred embodiment, these pure layers have less than 5% by weight of matrix material.
  • a protective substance or a combination of protective substances which is provided in separate material-pure layers has a substantially better protective effect, i.e. Shielding effect, has as a material in which all materials, e.g. B. are mixed as a powder.
  • the pure layers should be compressed to more than 75% by volume.
  • a compression of the pure layers to more than 90 vol .-% is particularly preferred.
  • the secondary radiation layer and / or the barrier layer comprise at least one pure material layer.
  • the secondary radiation layer is designed such that it contains elements of atomic numbers 39 to 60 or their connections. Several pure layers of these elements and / or their connections can also be provided.
  • the barrier layer comprises one or more material-pure layers composed of the elements of atomic numbers greater than 71 and / or compounds thereof.
  • the barrier layer can also additionally comprise one or more pure layers made of the elements of atomic numbers 61 to 71 or connections thereof.
  • the elements with the atomic numbers 61 to 71 and / or their connections can also be present in a separate layer as a so-called intermediate layer which is arranged between the secondary radiation layer and the barrier layer.
  • the metal foils generally have a thickness of 0.005 to 0.25 mm.
  • the foils are usually one on top of the other without being connected. However, should a connection be made between the foils for practical or technical reasons, then these can be produced by conventional methods.
  • the lead-free radiation protection material according to the invention has very good results with regard to the shielding effect, in particular at 60 kV, in comparison to known lead-free radiation protection materials.
  • Components 40% by weight of tin, 10% by weight of cerium oxide, 20% by weight of gadolinium oxide, 20% by weight of bismuth, 10% by weight of tungsten.
  • the radiation protection materials were processed as follows:
  • Material 1 The above ingredients are mixed in powder form evenly in a polymer matrix
  • Material 2 Layering of the individual components in pure material layers in powder form
  • Material 3 Layering of the individual components above into pure foils.
  • the weight per unit area was 4.7 kg / m 2 in all cases.
  • the lead-free radiation protection material (material 2 and material 3) according to the invention which is arranged in layers, has a better shielding effect than the powder mixture of material 1.
  • a very good shielding effect is shown at 60 kV.
  • the layering of the material-pure layers in the radiation protection material takes place in such a way that the layers are arranged with increasing secondary radiation.
  • the layer with the highest secondary radiation yield is provided away from the body, while the layer with the lowest secondary radiation is arranged close to the body.
  • the at least one material-pure layer of the secondary radiation layer and the barrier layer of the lead-free radiation protection material according to the invention can be present in a so-called sandwich structure.
  • a sandwich structure is to be understood as a structure, further layers being provided between the pure layers.
  • the at least one pure material layer has a carrier layer on one side in each case.
  • the at least one material-pure layer can have a carrier layer on both sides.
  • the carrier layers are preferably formed from a polymer.
  • the polymer can be one that is also used as a matrix material is used. Typically the polymer is a latex or elastomeric polymer.
  • the one or more carrier layers in the layer structure of the lead-free radiation protection material according to the invention have a thickness of 0.01 to 0.4 mm.
  • the carrier layer or the
  • Backing layers still contain small amounts of protective substances, as described above. As a rule, however, they are free of protective substances.
  • the carrier layers on one side or on both sides of the material-pure layers contribute to the fact that the "inner", highly compressed
  • Material layer be it the secondary radiation layer or the barrier layer, the mechanical stability is increased, while the radiation-shielding effect of the individual protective layers is improved.
  • FIG. 2 shows a sandwich structure of the lead-free radiation protection material according to the invention.
  • the high-density protective layer 2 is surrounded on both sides by a carrier layer 1, which increases the mechanical stability of the structure.
  • An alternative sandwich structure can also be designed in such a way that each layer with high secondary radiation has a layer with low secondary radiation on both sides.
  • the barrier effect of the barrier layers with low secondary radiation can contribute to layers of high secondary radiation being direct, i.e. on both sides, experienced a blocking effect.
  • the radiation protection materials are in the individual layers as metal powder with grain sizes of 2 up to 75 ⁇ m. It is essential that there is as little matrix material in the spaces as possible.
  • the mass coverage (basis weight) is 1: 1.
  • the mass coverage is 1: 1.
  • Pb lead equivalent of 0.5 mm
  • the division of the basis weights for a layer structure of three layers is 1: 1: 1. This division is particularly advantageous in the case of a layer structure
  • Secondary radiation layer intermediate layer: barrier layer.
  • the intermediate layer predominantly comprises at least one element of atomic numbers 61 to 71 or their connections.
  • the lead-free radiation protection material according to the invention is suitable for the production of radiation protection clothing such as a radiation protection apron.
  • the material according to the invention can advantageously be used, for example, in protective gloves,
  • Patient covers, gonad protection, ovary protection, dental protective shields, fixed lower body protection, table tops, fixed or portable radiation protection walls or radiation protection curtains can be used to advantage.
  • a lead-free radiation protection material according to the invention is produced with a layer (A) which corresponds to the secondary radiation layer and a layer (B) which corresponds to the barrier layer.
  • Layer (A) contains 54% by weight of tin, 36% by weight of cerium and 10% by weight of matrix material.
  • Layer (B) contains 36% by weight gadolinium, 36% by weight bismuth, 18% by weight tungsten and 10% matrix.
  • Layer (A) contains 90% by weight of tin and 10% by weight of matrix, while layer (B) contains 54% by weight of gadolinium, 36% by weight of bismuth and 10% by weight of matrix material.
  • a radiation protection material according to the invention is produced which contains a layer (A) as in Example 1 and a layer (B) as in Example 2.
  • a radiation protection material according to the invention is produced, with a layer (A) as in Example 2 and a layer (B) as in Example 1.

Abstract

The invention relates to a lead-free radiation protection material in the energy field of an x-ray tube with a voltage of between 60 and 125 kV. Said lead-free radiation protection material has a layered structure with at least two layers having different shielding characteristics.

Description

Bleifreies Strahlenschutzmaterial mit zumindest zwei Schichten unterschiedlicher Abschirmeigenschaft Lead-free radiation protection material with at least two layers of different shielding properties
Die Erfindung betrifft ein bleifreies Strahlenschutzmaterial im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60 bis 125 kV.The invention relates to a lead-free radiation protection material in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV.
Herkömmliche Strahlenschutzkleidung in der Röntgendiagnostik enthält meist Blei oder Bleioxid als Schutzmaterial.Conventional radiation protection clothing in X-ray diagnostics mostly contains lead or lead oxide as a protective material.
Blei und seine. Verarbeitung führt aufgrund seiner Toxizität zu einer hohen Umweltbelastung. Da Blei ein sehr hohes Gewicht besitzt, sind Schutzkleidungen aus Blei ungewöhnlich schwer, was eine starke physische Belastung für den Anwender bedeutet. Beim Tragen von Schutzkleidung, beispielsweise bei medizinischen Operationen, ist das Gewicht für den Tragekomfort und die physische Belastung des medizinischen Personals von großer Bedeutung.Lead and his. Processing leads to high environmental pollution due to its toxicity. Because lead is very heavy, protective clothing made of lead is unusually heavy, which means a great deal of physical strain for the user. When wearing protective clothing, for example in medical operations, the weight is of great importance for the comfort and the physical strain on the medical personnel.
Blei-Ersatzmaterialien zur /Anwendung im Strahlenschutz sind bereits bekannt.Lead replacement materials for / application in radiation protection are already known.
Die DE 199 55 192 AI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsschutzmaterials aus einem Polymer als Matrixmaterial und dem Pulver eines Metalls hoher Ordnungszahl.DE 199 55 192 AI 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 Ul 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.DE 201 00 267 U1 describes a highly elastic, light, flexible, rubber-like radiation protection material, additives of chemical elements and their oxides having an atomic number greater than or equal to 50 being added to a special polymer.
Zur Gewichtsreduzierung gegenüber herkömmlichen Bleischürzen wird in der EP 0 371 699 AI ein Material vorgeschlagen, das ebenfalls neben einem Polymer als Matrix Elemente höherer Ordnungszahl aufweist. Dabei wird eine große Anzahl von Metallen genannt. Die DE 102 34 159 AI beschreibt ein Blei-Ersatzmaterial für Strahlenschutzzwecke im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60 bis 125 kV.In order to reduce weight compared to conventional lead aprons, EP 0 371 699 A1 proposes a material which, in addition to a polymer as a matrix, also has elements of a higher atomic number. A large number of metals are mentioned. DE 102 34 159 AI describes a lead replacement material for radiation protection purposes in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV.
Je nach eingesetzten Elementen zeigt der Schwächungsgrad bzw. der Bleigleichwert (International Standard IEC 61331- 1, Protective devices agäinst diagnostig medical X- radiation) des jeweiligen Materials eine teilweise sehr ausgeprägte Abhängigkeit von der Strahlenenergie, die eine Funktion der Spannung der Röntgenröhre ist.Depending on the elements used, the degree of weakening or the lead equivalent (International Standard IEC 61331-1, Protective devices agäinst diagnostig medical X-radiation) of the respective material shows a sometimes very pronounced dependence on 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.Compared to lead, lead-free materials have a partly very different absorption behavior depending on the X-ray energy. Therefore, an advantageous combination of different elements is required to simulate the absorption behavior of lead while maximizing weight saving.
Deshalb ist der Anwendungsbereich von handelsüblicher bleifreier Strahlenschutzkleidung in der Regel eingeschränkt .For this reason, the area of application of commercially available lead-free radiation protective clothing is generally restricted.
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 regard to lead is required over a larger energy range, since radiation protection substances are usually classified according to the lead equivalent and the radiation protection calculations are often based on lead equivalents.
Unter Gesamtbleigleichwert bei einem schutz- schichtenförmigen 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.Total lead equivalent in a protective layer-like structure of a lead substitute material means the lead equivalent of the sum of all protective layers. Total nominal lead equivalent means the lead equivalent to be specified by the manufacturer for personal protective equipment in accordance with DIN EN 61331-3.
Es ist bei Messungen der Bleigleichwerte und der Schwächungsfaktoren in Abhängigkeit der Röhrenspannung festgestellt worden, dass die Schutzwirkung von bleifreien Materialien insbesondere bei einer Röntgenröhrenspannung von 60 bis 80 kV im Vergleich zu Blei erheblich geringer ist als im Energiebereich von 80 bis 100 kV.It is when measuring the lead equivalences and the attenuation factors depending on the tube voltage It has been found that the protective effect of lead-free materials, in particular with an X-ray tube voltage of 60 to 80 kV, is considerably lower compared to lead than in the energy range of 80 to 100 kV.
Dieses hat im Wesentlichen zwei Ursachen. Zum einen ist der Massenschwächungskoeffizient von bleifreien Materialien, wie Zinn, bei der mittleren Energie des 60 kV-Spektrums, d.h. bei rund 25 keV, geringer als von Blei. Zum anderen zeigt sich in diesem niedrigen Energiebereich ein besonders großer Dosisaufbaueffekt. Mit anderen Worten, die Schutzwirkung des Materials wird durch die Entstehung von Sekundärstrahlung auf der Strahlenaustrittsseite herabgesetzt .There are two main reasons for this. First, the mass attenuation coefficient of lead-free materials such as tin is at the average energy of the 60 kV spectrum, i.e. at around 25 keV, lower than that of lead. On the other hand, there is a particularly large dose build-up effect in this low energy range. In other words, the protective effect of the material is reduced by the generation of secondary radiation on the radiation exit side.
Zur Erzielung einer hohen Schutzwirkung sollte der Dosisaufbau im bleifreien Material möglichst gering bleiben. Wie bereits ausgeführt, wird im Material eine SekundärStrahlung angeregt, was sich bei großen Strahlenfeldern mindernd auf die AbSchirmwirkung des Materials auswirkt. Meistens ist die angeregte Fluoreszenzstrahlung für den Dosisaufbau verantwortlich.To achieve a high protective effect, the dose build-up in the lead-free material should be kept as low as possible. As already stated, secondary radiation is excited in the material, which has a negative effect on the shielding effect of the material in the case of large radiation fields. The excited fluorescence radiation is mostly responsible for the dose build-up.
Der Dosisaufbau wird durch den sog. Build-up-Faktor gemäß IEC 61331-1 zahlenmäßig ausgedrückt.The dose build-up is expressed numerically by the so-called build-up factor according to IEC 61331-1.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein bleifreies Strahlenschutzmaterial zur Verfügung zu stellen, das über den Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60 bis 125 kV geringe oder nur vernachlässigbare Mengen an Sekundärstrahlung aufweist und somit eine optimale Abschirmwirkung gewährleist.The object of the present invention is to provide a lead-free radiation protection material which has small or only negligible amounts of secondary radiation over the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV and thus ensures an optimal shielding effect.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit einem bleifreien Strahlenschutzmaterial gemäß Patentanspruch 1 gelöst.The object of the present invention is achieved with a lead-free radiation protection material according to claim 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein bleifreies Strahlenschutzmaterial im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60 bis 125 kV mit einer Schichtstruktur von mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Abschirmeigenschaften.The present invention relates to a lead-free radiation protection material in the energy range X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV with a layer structure of at least two layers with different shielding properties.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Strahlenschutzbekleidung aus dem erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterial .The invention further relates to radiation protection clothing made from the lead-free radiation protection material according to the invention.
Es ist erfindungsgemäß wesentlich, dass das bleifreie Strahlenschutzmaterial mindestens zwei Schichten mit unterschiedlichen Abschirmeigenschaften aufweist. Bei dieser Zweischichtstruktur ist die Zusammensetzung der Schutzstoffmaterialien in einer Schicht derart, dass eine Schicht allein nicht die gewünschten Eigenschaften im Hinblick auf die Abschirmwirkung, insbesondere über einen größeren Energiebereich von 60 bis 125 kV, erreicht. Erst beide Schichten zusammen ergeben optimale Abschirmeigenschaften.It is essential according to the invention that the lead-free radiation protection material has at least two layers with different shielding properties. In this two-layer structure, the composition of the protective material in one layer is such that one layer alone does not achieve the desired properties with regard to the shielding effect, in particular over a larger energy range from 60 to 125 kV. Only the two layers together provide optimal shielding properties.
Die Schichtstruktur aus mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Abschirmeigenschaften des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials ist bevorzugt aus einer Sekundärstrahlenschicht und einer Sperrschicht zusammengesetzt.The layer structure of at least two layers of different shielding properties of the lead-free radiation protection material according to the invention is preferably composed of a secondary radiation layer and a barrier layer.
Die Sekundärstrahlenschicht wandelt einen großen Teil der auftreffenden Röntgenstrahlen in SekundärStrahlung, d.h. FluoreszenzStrahlung, um.The secondary radiation layer converts a large part of the incident X-rays into secondary radiation, i.e. Fluorescence radiation, um.
Die Sperrschicht blockiert die in der Sekundärstrahlenschicht entstehende Fluoreszenzstrahlung und entwickelt selbst nur geringe Sekundärstrahlung.The barrier layer blocks the fluorescent radiation which arises in the secondary radiation layer and itself only develops low secondary radiation.
Die Sekundärstrahlenschicht und die Sperrschicht als Schichtstruktur weisen sehr gute Abschirmeigenschaften auf, wenn das erfindungsgemäße bleifreie Strahlenschutzmaterial zu einer Schutzkleidung verarbeitet wird. Die Sekundärstrahlenschicht wird dann als körperferne Schicht der Schutzkleidung vorgesehen. Die Sperrschicht, die als körpernahe Schicht in der Schutzkleidung angeordnet ist, blockiert wirksam die in der Sekundärstrahlenschicht entstehendeThe secondary radiation layer and the barrier layer as a layer structure have very good shielding properties when the lead-free radiation protection material according to the invention is processed into protective clothing. The secondary radiation layer is then provided as a layer of protective clothing remote from the body. The The barrier layer, which is arranged as a layer close to the body in the protective clothing, effectively blocks the layer formed in the secondary radiation layer
Fluoreszenzstrahlung in Richtung Körper. Dieses gewährleistet eine optimale Abschirmleistung gegenüber Röntgenstrahlung.Fluorescent radiation towards the body. This ensures optimal shielding performance against X-rays.
Die Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.The figures serve to further explain the invention.
Die Fig. 1 zeigt Build-up-Faktoren verschiedener Materialien.1 shows build-up factors of different materials.
Die Fig. 2 zeigt eine Sandwichstruktur des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials .2 shows a sandwich structure of the lead-free radiation protection material according to the invention.
Das bleifreie Strahlenschutzmaterial ist insbesondere für den Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60 bis 125 kV, bevorzugt, 60 bis 100 kV, insbesondere 60 bis 80 kV, geeignet.The lead-free radiation protection material is particularly suitable for the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV, preferably 60 to 100 kV, in particular 60 to 80 kV.
Die Sekundärstrahlenschicht umfasst mindestens ein Element der Ordnungszahlen von 39 bis 60 oder eine Verbindung davon. Beispiele für ein geeignetes Element sind Zinn, Jod, Cäsium, Barium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym und Verbindungen davon. Insbesondere bevorzugt sind Zinn oder eine Mischung aus Zinn und Cer.The secondary radiation layer comprises at least one element of the atomic numbers from 39 to 60 or a combination thereof. Examples of a suitable element are tin, iodine, cesium, barium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium and compounds thereof. Tin or a mixture of tin and cerium are particularly preferred.
Die Sekundärstrahlenschicht kann beispielsweise Zinn in einer Menge von 50 bis 100 Gew.-% enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Sekundärstrahlenschicht Zinn in einer Menge von 50 bis 90 Gew.-% und mindestens ein weiteres Element und/oder deren Verbindung (en) der Ordnungszahlen von 39 bis 60 in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-%.The secondary radiation layer can contain, for example, tin in an amount of 50 to 100% by weight. In a preferred embodiment of the invention, the secondary radiation layer contains tin in an amount of 50 to 90% by weight and at least one further element and / or their compound (s) of atomic numbers from 39 to 60 in an amount of 10 to 50% by weight. %.
Die Sperrschicht des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials umfasst mindestens ein Element der Ordnungszahlen größer als 71 (mit Ausnahme von Blei) oder eine Verbindung davon . In einer bevorzugten A sführungsform ist das Element aus Bismut, Wolfram und Verbindungen davon gewählt. Die Verwendung von Bismut ist bevorzugt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sperrschicht Wolfram in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-% und/oder Bismut in einer Menge von mindestens 30 Gew.-% enthält.The barrier layer of the lead-free radiation protection material according to the invention comprises at least one element of atomic numbers greater than 71 (with the exception of lead) or a compound thereof. In a preferred one The element is selected from bismuth, tungsten and compounds thereof. The use of bismuth is preferred. It has proven to be advantageous if the barrier layer contains tungsten in an amount of 0 to 30% by weight and / or bismuth in an amount of at least 30% by weight.
Es ist gezeigt worden, dass die Sperrschicht eine noch bessere Sperrwirkung gegenüber Sekundärstrahlung der Sekundärstrahlenschicht aufweist, wenn sie weiterhin mindestens ein Element der Ordnungszahlen 61 bis 71 oder Verbindungen davon umfasst . In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Element aus der Gruppe Erbium, Holmium, Dysprosium, Terbium, Gadolinium, Europium, Samarium, Lutetium, Ytterbium, Thulium und Verbindungen davon gewählt. Insbesondere bevorzugt ist das Gadolinium bzw. eine Verbindung davon.It has been shown that the barrier layer has an even better barrier effect against secondary radiation from the secondary radiation layer if it further comprises at least one element of atomic numbers 61 to 71 or compounds thereof. In a preferred embodiment of the present invention, the element is selected from the group erbium, holmium, dysprosium, terbium, gadolinium, europium, samarium, lutetium, ytterbium, thulium and compounds thereof. The gadolinium or a compound thereof is particularly preferred.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sperrschicht zusätzlich noch weiterhin mindestens einIt has also proven to be advantageous if the barrier layer also continues to have at least one
Element der Gruppe Tantal, Hafnium, Thorium, Uran und Verbindungen davon enthält.Element of the group contains tantalum, hafnium, thorium, uranium and compounds thereof.
Der Gewichtsanteil der in der Sperrschicht enthaltenden weiteren Elemente und/oder deren Verbindungen kann bis zu 80 Gew.-% betragen. Bevorzugt liegt die Menge des (die) weiteren Element (e) und/oder deren Verbindungen in einem Bereich von 20 bis 70 Gew.-%.The proportion by weight of the further elements and / or their connections contained in the barrier layer can be up to 80% by weight. The amount of the further element (s) and / or their compounds is preferably in a range from 20 to 70% by weight.
Die mindestens zwei Schichten des erfindungsgemäßen bleifreien Materials enthalten ein Matrixmaterial in einer Menge von 0-12 Gew.-%, bevorzugt 2-10 Gew.-%, insbesondere 4-8 Gew.-%.The at least two layers of the lead-free material according to the invention contain a matrix material in an amount of 0-12% by weight, preferably 2-10% by weight, in particular 4-8% by weight.
Das Matrixmaterial bildet quasi eine Trägerschicht für die Schutzmaterialien, in der diese in Pulverform dispergiert sind. Beispiele für ein Matrixmaterial sind Gummi, Latex, synthetische flexible oder feste Polymere und Siliconmaterialien. Es ist also überraschender Weise festgestellt worden, dass der Dosisaufbau bzw. die Sekundärstrahlenausbeute bei dem erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterial in Folge der Auftrennung in eine Schicht geringer SekundärStrahlung und eine Schicht mit hoher SekundärStrahlung erheblich geringer ist als bei marktüblichen bleifreien Materialien. Hierzu wird auf die Fig. 1 verwiesen. In, Fig. 1 bedeutet YM die Kurve des erfindungsgemäßen bleifreien Materials und die Kurven A und B basieren auf marktüblichen bleifreien Materialien, die ein Pulvergemisch ohne Schichtstruktur darstellen. Es ist ohne Weiteres ersichtlich, dass die YM-Kurve sehr nahe an die Pb-Kurve kommt, was bedeutet, dass das erfindungsgemäße bleifreie Strahlenschutzmaterial ähnlich gute Abschirmeigenschaften wie das Bleimaterial aufweist.The matrix material effectively forms a carrier layer for the protective materials, in which they are dispersed in powder form. Examples of a matrix material are rubber, latex, synthetic flexible or solid polymers and silicone materials. It has thus surprisingly been found that the dose build-up or the secondary radiation yield in the lead-free radiation protection material according to the invention is considerably lower as a result of the separation into a layer of low secondary radiation and a layer with high secondary radiation than in the case of commercially available lead-free materials. For this purpose, reference is made to FIG. 1. 1, YM means the curve of the lead-free material according to the invention and the curves A and B are based on commercially available lead-free materials which represent a powder mixture without a layer structure. It can easily be seen that the YM curve comes very close to the Pb curve, which means that the lead-free radiation protection material according to the invention has similarly good shielding properties as the lead material.
Die Sekundärstrahlenschicht und/oder die Sperrschicht des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials können bevorzugt mindestens eine materialreine Schicht umfasst (en). Mit dem Ausdruck "materialreine Schicht" ist eine Schicht gemeint, die neben Matrixmaterial jeweils nur eines der zuvor genannten Elemente und Verbindungen daraus, d.h. einen Schutzstoff, enthält. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzen diese materialreinen Schichten weniger als 5 Gew.-% Matrixmaterial.The secondary radiation layer and / or the barrier layer of the lead-free radiation protection material according to the invention can preferably comprise at least one material-free layer. The term "pure material layer" means a layer which, in addition to matrix material, only has one of the aforementioned elements and compounds thereof, i.e. contains a protective substance. In a preferred embodiment, these pure layers have less than 5% by weight of matrix material.
Es hat sich weiterhin in überraschender Weise herausgestellt, dass ein Schutzstoff oder eine Kombination aus Schutzstoffen, das bzw. die in getrennten materialreinen Schichten vorgesehen ist, eine wesentlich bessere Schutzwirkung, d.h. Abschirmwirkung, besitzt als ein Material, in dem alle Materialien, z. B. als Pulver, vermengt sind.It has furthermore surprisingly been found that a protective substance or a combination of protective substances which is provided in separate material-pure layers has a substantially better protective effect, i.e. Shielding effect, has as a material in which all materials, e.g. B. are mixed as a powder.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt , dass die materialreinen Schichten eine besonders guteIt has been found in practice that the pure layers are particularly good
Abschirmwirkung erbringen, wenn sie stark verdichtet sind, d . h . wenn zwischen den Teilchen des Abschirmmaterials möglichst geringe Zwischenräume vorliegen, so dass eine Schicht mit möglichst hoher Massendichte vorhanden ist. Die Verdichtung der Schicht erfolgt z. B. über eine geeignete Korngrößenverteilung und/oder mechanische Verdichtung nach bekannten Verfahren.Provide a shielding effect if they are highly compressed, d. H . if between the particles of shielding material Gaps are as small as possible, so that a layer with the highest possible mass density is present. The layer is compressed, for. B. via a suitable particle size distribution and / or mechanical compression according to known methods.
In einer bevorzugten Ausführungsform sollten die materialreinen Schichten zu mehr als 75 Vol.-% verdichtet sein. Eine Verdichtung der materialreinen Schichten zu mehr als 90 Vol.-% ist insbesondere bevorzugt.In a preferred embodiment, the pure layers should be compressed to more than 75% by volume. A compression of the pure layers to more than 90 vol .-% is particularly preferred.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials umfassen die Sekundärstrahlenschicht und/oder die Sperrschicht mindestens eine materialreine Schicht. Die Sekundärstrahlenschicht ist derart ausgestaltet, dass sie Elemente der Ordnungszahlen 39 bis 60 oder deren Verbindungen enthält. Es können auch mehrere materialreine Schichten aus diesen Elementen und/oder ihren Verbindungen vorgesehen werden.In a preferred embodiment of the lead-free radiation protection material according to the invention, the secondary radiation layer and / or the barrier layer comprise at least one pure material layer. The secondary radiation layer is designed such that it contains elements of atomic numbers 39 to 60 or their connections. Several pure layers of these elements and / or their connections can also be provided.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials umfasst die Sperrschicht eine oder mehrere materialreine Schichten aus den Elementen der Ordnungszahlen größer als 71 und/oder Verbindungen davon. Die Sperrschicht kann auch zusätzlich eine oder mehrere materialreine Schichten aus den Elementen der Ordnungszahlen 61 bis 71 oder Verbindungen davon umfassen.In a further preferred embodiment of the lead-free radiation protection material according to the invention, the barrier layer comprises one or more material-pure layers composed of the elements of atomic numbers greater than 71 and / or compounds thereof. The barrier layer can also additionally comprise one or more pure layers made of the elements of atomic numbers 61 to 71 or connections thereof.
Die Elemente mit den Ordnungszahlen 61 bis 71 und/oder deren Verbindungen können auch in einer separaten Schicht als eine sogenannte Zwischenschicht vorliegen, die zwischen der Sekundärstrahlenschicht und der Sperrschicht angeordnet ist.The elements with the atomic numbers 61 to 71 and / or their connections can also be present in a separate layer as a so-called intermediate layer which is arranged between the secondary radiation layer and the barrier layer.
In einigen Fällen hat die Praxis gezeigt, dass die besten Abschirmergebnisse dann erreicht werden, wenn die stark verdichteten materialreinen Schichten in Form von Metallfolien vorliegen, wie z. B. als Folienstreifen oder Folienplättchen .In some cases, practice has shown that the best shielding results can be achieved if the highly compressed pure material layers are in the form of Metal foils are present, such as. B. as a film strip or film plate.
Die Metallfolien weisen in der Regel eine Dicke von 0,005 bis 0,25 mm auf.The metal foils generally have a thickness of 0.005 to 0.25 mm.
Die Folien liegen normalerweise übereinander ohne Verbindung miteinander. Sollte allerdings aus praktischen oder technischen Gründen eine Verbindung zwischen den Folien hergestellt werden, so können diese nach üblichen Verfahren hergestellt werden.The foils are usually one on top of the other without being connected. However, should a connection be made between the foils for practical or technical reasons, then these can be produced by conventional methods.
Im Folgenden wird gezeigt, dass das erfindungsgemäße bleifreie Strahlenschutzmaterial im Vergleich zu bereits bekannten bleifreien Strahlenschutzmaterialien sehr gute Ergebnisse im Hinblick auf die Abschirmwirkung, insbesondere bei 60 kV, aufweist.It is shown below that the lead-free radiation protection material according to the invention has very good results with regard to the shielding effect, in particular at 60 kV, in comparison to known lead-free radiation protection materials.
Es wurden folgende Materialien aus den folgenden Bestandteilen hergestellt und untersucht:The following materials were produced and investigated from the following components:
Bestandteile: 40 Gew.-% Zinn, 10 Gew.-% Ceroxid, 20 Gew.-% Gadoliniumoxid, 20 Gew.-% Wismut, 10 Gew.-% Wolfram.Components: 40% by weight of tin, 10% by weight of cerium oxide, 20% by weight of gadolinium oxide, 20% by weight of bismuth, 10% by weight of tungsten.
Die Strahlenschutzmaterialien wurden wie folgt verarbeitet :The radiation protection materials were processed as follows:
Material 1: Die obigen Bestandteile werden in Pulverform gleichmäßig in einer Polymermatrix vermengt;Material 1: The above ingredients are mixed in powder form evenly in a polymer matrix;
Material 2 : Schichtung der einzelnen Bestandteile in materialreine Schichten in Pulverform;Material 2: Layering of the individual components in pure material layers in powder form;
Material 3 : Schichtung der einzelnen obigen Bestandteile in materialreine Folien.Material 3: Layering of the individual components above into pure foils.
Das Flächengewicht war in allen Fällen 4,7 kg/m2.The weight per unit area was 4.7 kg / m 2 in all cases.
Im schmalen Strahlenbündel einer Röntgenröhre ergaben sich nach der folgenden Tabelle 1 folgende Schwächungsfaktoren: Tabelle 1In the narrow beam of an X-ray tube, the following attenuation factors were found in Table 1 below: Table 1
Wie aus den Werten für die Schwächlingsfaktoren ersichtlich ist, zeigt das erfindungsgemäße, in Schichten angeordnete, bleifreie Strahlenschutzmaterial (Material 2 und Material 3) eine bessere Abschirmwirkung als das Pulvergemisch von Material 1. Insbesondere zeigt sich eine sehr gute Abschirmwirkung bei 60 kV.As can be seen from the values for the weakening factors, the lead-free radiation protection material (material 2 and material 3) according to the invention, which is arranged in layers, has a better shielding effect than the powder mixture of material 1. In particular, a very good shielding effect is shown at 60 kV.
Es ist wesentlich, dass die Schichtung der materialreinen Schichten im Strahlenschutzmaterial derart erfolgt, dass die Schichten mit steigender SekundärStrahlung angeordnet sind. Somit wird bei der Verarbeitung zu Strahlenschutzbekleidung die Schicht mit der höchsten Sekundärstrahlenausbeute körperfern vorgesehen, während die Schicht mit der geringsten Sekundärstrahlung körpernah angeordnet wird.It is essential that the layering of the material-pure layers in the radiation protection material takes place in such a way that the layers are arranged with increasing secondary radiation. Thus, when processing into radiation protection clothing, the layer with the highest secondary radiation yield is provided away from the body, while the layer with the lowest secondary radiation is arranged close to the body.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die mindestens eine materialreine Schicht der Sekundärstrahlenschicht und der, Sperrschicht des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials in einem sog. Sandwichaufbau vorliegen. Unter Sandwichstruktur ist eine Struktur zu verstehen, wobei zwischen den materialreinen Schichten weitere Schichten vorgesehen sind. In einer besonderen Ausführungsform weist die mindestens eine materialreine Schicht jeweils auf einer Seite eine Trägerschicht auf. Alternativ dazu kann die mindestens eine materialreine Schicht jeweils auf beiden Seiten eine Trägerschicht aufweisen. Bevorzugt sind die Trägerschichten aus einem Polymer gebildet. Das Polymer kann ein solches sein, das auch als Matrixmaterial verwendet wird. Üblicherweise ist das Polymer ein Latexoder Elastomerpolymer.In a further preferred embodiment, the at least one material-pure layer of the secondary radiation layer and the barrier layer of the lead-free radiation protection material according to the invention can be present in a so-called sandwich structure. A sandwich structure is to be understood as a structure, further layers being provided between the pure layers. In a special embodiment, the at least one pure material layer has a carrier layer on one side in each case. Alternatively, the at least one material-pure layer can have a carrier layer on both sides. The carrier layers are preferably formed from a polymer. The polymer can be one that is also used as a matrix material is used. Typically the polymer is a latex or elastomeric polymer.
In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die eine bzw. die mehreren Trägerschichten in der Schichtstruktur des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials eine Dicke von 0,01 bis 0,4 mm aufweisen.In practice, it has proven to be advantageous if the one or more carrier layers in the layer structure of the lead-free radiation protection material according to the invention have a thickness of 0.01 to 0.4 mm.
Falls erforderlich, können die Trägerschicht bzw. dieIf necessary, the carrier layer or the
Trägerschichten noch geringe Anteile Schutzstoffe, wie oben beschrieben, enthalten. In der Regel sind sie allerdings frei von Schutzstoffen.Backing layers still contain small amounts of protective substances, as described above. As a rule, however, they are free of protective substances.
Die Trägerschichten auf der einen Seite bzw. auf beiden Seiten der materialreinen Schichten tragen dazu bei, dass bei der "innenliegenden", hochverdichtetenThe carrier layers on one side or on both sides of the material-pure layers contribute to the fact that the "inner", highly compressed
Materialschicht, sei es die Sekundärstrahlenschicht oder die Sperrschicht, die mechanische Stabilität erhöht wird, während die strahlenabschirmende Wirkung der einzelnen Schutzschichten verbessert wird.Material layer, be it the secondary radiation layer or the barrier layer, the mechanical stability is increased, while the radiation-shielding effect of the individual protective layers is improved.
Die Figur 2 zeigt eine Sandwichstruktur des erfindungsgemäßen bleifreien Strahlenschutzmaterials . Die hochverdichtete SchutzstoffSchicht 2 ist auf beiden Seiten von einer Trägerschicht 1 umgeben, die die mechanische Stabilität des Aufbaus erhöht.FIG. 2 shows a sandwich structure of the lead-free radiation protection material according to the invention. The high-density protective layer 2 is surrounded on both sides by a carrier layer 1, which increases the mechanical stability of the structure.
Ein alternativer Sandwichaufbau kann auch in der Weise gestaltet sein, dass jede Schicht mit hoher SekundärStrahlung auf beiden Seiten eine Schicht mit niedriger Sekundärstrahlung aufweist. Auf diese Weise kann die Sperrschichtwirkung der Sperrschichten mit niedriger Sekundärstrahlung dazu beitragen, dass Schichten hoher SekundärStrahlung direkt, d.h. auf beiden Seiten, eine Sperrwirkung erfahren.An alternative sandwich structure can also be designed in such a way that each layer with high secondary radiation has a layer with low secondary radiation on both sides. In this way, the barrier effect of the barrier layers with low secondary radiation can contribute to layers of high secondary radiation being direct, i.e. on both sides, experienced a blocking effect.
In der Regel liegen die Strahlenschutzmaterialien in den einzelnen Schichten als Metallpulver mit Korngrößen von 2 bis 75μm vor. Es ist wesentlich, dass sich in den Zwischenräumen möglichst wenig Matrixmaterial befindet.As a rule, the radiation protection materials are in the individual layers as metal powder with grain sizes of 2 up to 75μm. It is essential that there is as little matrix material in the spaces as possible.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Schichtensystem mit gerader Schichtzahl die Massenbelegung (Flächengewicht) 1:1 beträgt. Beispielsweise ergibt sich für einen Nenn-Bleigleichwert von 0,5 mm (Pb) ein Flächengewicht von 2,6 kg/m2 pro Schicht bei zwei Schichten, die wiederum in jeweils zwei Schichten unterteilt sein können.It has been found that in a layer system with an even number of layers, the mass coverage (basis weight) is 1: 1. For example, for a nominal lead equivalent of 0.5 mm (Pb) there is a basis weight of 2.6 kg / m 2 per layer with two layers, which in turn can be divided into two layers.
Bei einer SchichtStruktur mit ungerader Anzahl hat sich eine Aufteilung der Flächengewichte von 2:1 (Sekundärstrahlenschicht : Sperrschicht) als vorteilhaft erwiesen.In the case of a layer structure with an odd number, a division of the basis weights of 2: 1 (secondary radiation layer: barrier layer) has proven to be advantageous.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die Aufteilung der Flächengewichte bei einer Schichtstruktur aus drei Schichten 1:1:1. Diese Aufteilung ist insbesondere vorteilhaft im Fall einer Schichtstruktur ausIn a preferred embodiment of the present invention, the division of the basis weights for a layer structure of three layers is 1: 1: 1. This division is particularly advantageous in the case of a layer structure
Sekundärstrahlenschicht : Zwischenschicht : Sperrschicht . Die Zwischenschicht umfasst überwiegend mindestens ein Element der Ordnungszahlen 61 bis 71 oder deren Verbindungen.Secondary radiation layer: intermediate layer: barrier layer. The intermediate layer predominantly comprises at least one element of atomic numbers 61 to 71 or their connections.
Das erfindungsgemäße bleifreie Strahlenschutzmaterial eignet sich zur Herstellung von Strahlenschutzbekleidungen wie beispielsweise einer Strahlschutzschürze .The lead-free radiation protection material according to the invention is suitable for the production of radiation protection clothing such as a radiation protection apron.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Material vorteilhaft beispielsweise bei Schutzhandschuhen,In addition, the material according to the invention can advantageously be used, for example, in protective gloves,
Patientenabdeckungen, Gonadenschutz , Ovarienschutz, Dentalschutzschilde, ortsfestem Unterkörperschutz, Tischaufsätzen, ortsfesten oder ortsbeweglichen Strahlenschutzwänden oder Strahlenschutzvorhängen vorteilhaft angewandt werden.Patient covers, gonad protection, ovary protection, dental protective shields, fixed lower body protection, table tops, fixed or portable radiation protection walls or radiation protection curtains can be used to advantage.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert . Beispiel 1The invention is explained in more detail below with the aid of examples. example 1
Es wird ein erfindungsgemäßes bleifreies Strahlenschutzmaterial hergestellt mit einer Schicht (A) , die der Sekundärstrahlenschicht entspricht und einer Schicht (B) , die der Sperrschicht entspricht. Schicht (A) enthält 54 Gew.-% Zinn, 36 Gew.-% Cer und 10 Gew.-% Matrixmaterial. Die Schicht (B) enthält 36 Gew.-% Gadolinium, 36 Gew.-% Bismut, 18 Gew.-% Wolfram und 10% Matrix.A lead-free radiation protection material according to the invention is produced with a layer (A) which corresponds to the secondary radiation layer and a layer (B) which corresponds to the barrier layer. Layer (A) contains 54% by weight of tin, 36% by weight of cerium and 10% by weight of matrix material. Layer (B) contains 36% by weight gadolinium, 36% by weight bismuth, 18% by weight tungsten and 10% matrix.
Beispiel 2Example 2
Es wird ein erfindungsgemäßes bleifreies Strahlenschutzmaterial hergestellt. Die Schicht (A) enthält 90 Gew.-% Zinn und 10 Gew.-% Matrix, während die Schicht (B) 54 Gew.-% Gadolinium, 36 Gew.-% Bismut und 10 Gew.-% Matrixmaterial enthält.A lead-free radiation protection material according to the invention is produced. Layer (A) contains 90% by weight of tin and 10% by weight of matrix, while layer (B) contains 54% by weight of gadolinium, 36% by weight of bismuth and 10% by weight of matrix material.
Beispiel 3Example 3
Es wird ein erfindungsgemäßes Strahlenschutzmaterial hergestellt, das eine Schicht (A) wie in Beispiel 1 und eine Schicht (B) wie in Beispiel 2 enthält.A radiation protection material according to the invention is produced which contains a layer (A) as in Example 1 and a layer (B) as in Example 2.
Beispiel 4Example 4
Es wird ein erfindungsgemäßes Strahlenschutzmaterial hergestellt, mit einer Schicht (A) wie in Beispiel 2 und einer Schicht (B) wie in Beispiel 1.A radiation protection material according to the invention is produced, with a layer (A) as in Example 2 and a layer (B) as in Example 1.
Die Messergebnisse für die Bleigleichwerte (PB-GW) der in den Beispielen 1 bis 4 hergestellten Strahlenschutzmaterialien für Röhrenspannungen von 60, 80, 100 und 120 kV sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. Das Flächengewicht der Schutzstoffe beträgt jeweils 4,7 kg/m2. Tabelle 2The measurement results for the lead equivalents (PB-GW) of the radiation protection materials for tube voltages of 60, 80, 100 and 120 kV produced in Examples 1 to 4 are shown in Table 2 below. The weight per unit area of the protective materials is 4.7 kg / m 2 . Table 2

Claims

Patentansprüche claims
1. Bleifreies Strahlenschutzmaterial im Energiebereich einer Röntgenröhre mit einer Spannung von 60 bis 125 kV mit einer SchichtStruktur von mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Abschirmeigenschaften.1. Lead-free radiation protection material in the energy range of an X-ray tube with a voltage of 60 to 125 kV with a layer structure of at least two layers of different shielding properties.
2. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die SchichtStruktur aus einer Sekundärstrahlenschicht und einer Sperrschicht zusammengesetzt ist.2. Lead-free radiation protection material according to claim 1, characterized in that the layer structure is composed of a secondary radiation layer and a barrier layer.
3. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstrahlenschicht mindestens ein Element der Ordnungszahlen von 39 bis 60 oder eine Verbindung davon umfasst.3. Lead-free radiation protection material according to claim 2, characterized in that the secondary radiation layer comprises at least one element of the atomic numbers from 39 to 60 or a compound thereof.
4. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus Zinn, Jod, Cäsium, Barium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym und Verbindungen davon gewählt ist.4. Lead-free radiation protection material according to claim 3, characterized in that the element is selected from tin, iodine, cesium, barium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium and compounds thereof.
5. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstrahlenschicht Zinn in einer Menge von 50 bis 100 Gew.-% enthält.5. Lead-free radiation protection material according to claim 4, characterized in that the secondary radiation layer contains tin in an amount of 50 to 100 wt .-%.
6. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstrahlenschicht Zinn in einer Menge von 50 bis 90 Gew.-% und mindestens ein weiteres Element und/oder deren Verbindung (en) der Ordnungszahlen von 39 bis 60 in einer Menge von 10 bis 50 Gew.-% enthält.6. Lead-free radiation protection material according to claim 5, characterized in that the secondary radiation layer tin in an amount of 50 to 90 wt .-% and at least one further element and / or their compound (s) of atomic numbers from 39 to 60 in an amount of 10 contains up to 50 wt .-%.
7. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. dass die Sekundärstrahlenschicht Zinn und Cer oder eine Verbindung davon enthält.7. Lead-free radiation protection material according to claim 6, characterized. that the secondary radiation layer contains tin and cerium or a combination thereof.
8. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der i Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht mindestens ein Element der Ordnungszahlen größer als 71 oder eine Verbindung davon umfasst .8. Lead-free radiation protection material according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the barrier layer comprises at least one element of atomic numbers greater than 71 or a compound thereof.
9. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus Bismut, Wolfram und Verbindungen davon gewählt ist.9. Lead-free radiation protection material according to claim 8, characterized in that the element is selected from bismuth, tungsten and compounds thereof.
10. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht weiterhin mindestens ein Element der Ordnungszahlen 61 bis 71 oder Verbindungen davon umfasst.10. Lead-free radiation protection material according to claim 9, characterized in that the barrier layer further comprises at least one element of atomic numbers 61 to 71 or compounds thereof.
11. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Element aus der Gruppe Erbium, Holmium, Dysprosium Terbium, Gadolinium, Europium, Samarium, Lutetium, Ytterbium und Thulium und Verbindungen davon gewählt ist.11. Lead-free radiation protection material according to claim 10, characterized in that the element is selected from the group erbium, holmium, dysprosium terbium, gadolinium, europium, samarium, lutetium, ytterbium and thulium and compounds thereof.
12. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Element Gadolinium ist.12. Lead-free radiation protection material according to claim 11, characterized in that the element is gadolinium.
13. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Element der Ordnungszahlen 61 bis 71 oder Verbindungen davon als Zwischenschicht vorliegt, die zwischen der Sekundärstrahlenschicht und der Sperrschicht angeordnet ist. 13. Lead-free radiation protection material according to one of claims 10 to 12, characterized in that the at least one element of atomic numbers 61 to 71 or compounds thereof is present as an intermediate layer which is arranged between the secondary radiation layer and the barrier layer.
14. , Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht weiterhin mindestens ein Element der Gruppe Tantal, Hafnium, Thorium, Uran und Verbindungen davon enthält.14, lead-free radiation protection material according to one of claims 8 to 13, characterized in that the barrier layer further contains at least one element from the group tantalum, hafnium, thorium, uranium and compounds thereof.
15. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht die weiteren Elemente und/oder deren Verbindungen in einer Menge bis zu 80 Gew.-% enthält.15. Lead-free radiation protection material according to one of claims 8 to 14, characterized in that the barrier layer contains the further elements and / or their connections in an amount of up to 80% by weight.
16. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge in einem Bereich von 20 bis 70 Gew.-% liegt .16. Lead-free radiation protection material according to claim 15, characterized in that the amount is in a range of 20 to 70 wt .-%.
17. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht Wolfram oder Verbindungen davon in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-% und/oder Bismut oder Verbindungen davon in einer Menge von mindestens 30 Gew.-% enthält .17. Lead-free radiation protection material according to one of claims 8 to 16, characterized in that the barrier layer tungsten or compounds thereof in an amount of 0 to 30 wt .-% and / or bismuth or compounds thereof in an amount of at least 30 wt .-% contains.
18. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Schichten ein Matrixmaterial in einer Menge von 0 bis 12 Gew.-% enthalten.18. Lead-free radiation protection material according to one of claims 1 to 17, characterized in that the at least two layers contain a matrix material in an amount of 0 to 12 wt .-%.
19. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstrahlenschicht und/oder die Zwischenschicht und/oder die Sperrschicht mindestens eine materialreine Schicht umfasst (en). 19. Lead-free radiation protection material according to one of claims 1 to 18, characterized in that the secondary radiation layer and / or the intermediate layer and / or the barrier layer comprises at least one pure material layer (s).
20. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die materialreinen Schichten stark verdichtet sind.20. Lead-free radiation protection material according to claim 19, characterized in that the pure material layers are highly compressed.
21. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die materialreinen Schichten zu mehr als 75 Vol.-% verdichtet sind.21. Lead-free radiation protection material according to claim 20, characterized in that the pure layers are more than 75 vol .-% compressed.
22. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die materialreinen Schichten zu mehr als 90 Vol.-% verdichtet sind.22. Lead-free radiation protection material according to claim 21, characterized in that the pure layers are compressed to more than 90 vol .-%.
23. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die stark verdichteten materialreinen Schichten in Form von Metallfolien vorliegen.23. Lead-free radiation protection material according to claim 22, characterized in that the highly compressed pure material layers are in the form of metal foils.
24. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolien eine Dicke von 0,005 bis 0,25 mm aufweisen.24. Lead-free radiation protection material according to claim 23, characterized in that the metal foils have a thickness of 0.005 to 0.25 mm.
25. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolien Folienstreifen oder Folienplättchen sind.25. Lead-free radiation protection material according to claim 24, characterized in that the metal foils are foil strips or foil platelets.
26. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine materialreine Schicht jeweils auf einer Seite eine Trägerschicht aufweist.26. Lead-free radiation protection material according to at least one of claims 19 to 25, characterized in that the at least one material-pure layer each has a carrier layer on one side.
27. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach mindestens einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet. dass die mindestens eine materialreine Schicht jeweils auf beiden Seiten eine Trägerschicht aufweist.27. Lead-free radiation protection material according to at least one of claims 19 to 25, characterized. that the at least one pure material layer has a carrier layer on both sides.
28. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichten aus einem Polymer gebildet sind.28. Lead-free radiation protection material according to claim 26 or 27, characterized in that the carrier layers are formed from a polymer.
29. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Latex- oder Elastomerpolymer ist.29. Lead-free radiation protection material according to claim 28, characterized in that the polymer is a latex or elastomer polymer.
30. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichten eine Dicke von 0,01 bis 0,4 mm aufweisen.30. Lead-free radiation protection material according to claim 28 or 29, characterized in that the carrier layers have a thickness of 0.01 to 0.4 mm.
31. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschichten geringe Anteile Schutzstoffe enthalten.31. Lead-free radiation protection material according to one of claims 26 to 30, characterized in that the carrier layers contain small amounts of protective substances.
32. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die materialreinen Schichten der Schutzfolie so aufgebaut ist, dass die Schichten nach steigender Sekundärstrahlung angeordnet sind.32. Lead-free radiation protection material according to one of claims 19 to 31, characterized in that the pure material layers of the protective film are constructed such that the layers are arranged after increasing secondary radiation.
33. Bleifreies Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht mit hoher Sekundärstrahlung auf beiden Seiten eine Schicht mit niedriger Sekundärstrahlung aufweist . 33. Lead-free radiation protection material according to one of claims 19 to 32, characterized in that each layer with high secondary radiation has a layer with low secondary radiation on both sides.
34. Strahlenschutzbekleidung aus einem bleifreien Strahlenschutzmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 33.34. Radiation protection clothing made of a lead-free radiation protection material according to one of claims 1 to 33.
35. Strahlenschutzbekleidung nach Anspruch 34 in Form einer Schürze. 35. Radiation protection clothing according to claim 34 in the form of an apron.
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