Развитие ультра

Jun 06, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 22532 (2022) Цитировать эту статью

1415 Доступов

7 Альтметрика

Подробности о метриках

В медицинских учреждениях радиационная защита является эффективной стратегией защиты медицинского персонала и пациентов от облучения. Уменьшение веса щита, который носит медицинский персонал в радиационно-генерирующей зоне, играет ключевую роль в повышении его производительности и мобильности. В этом исследовании новая легкая радиационная защита была разработана путем электроформования композитного материала полимер-вольфрам для получения нановолокон с многослойной тонкопленочной структурой, аналогичной структуре морфокрыла бабочки. Изготовленный экран представлял собой гибкую защитную бумагу толщиной 0,1 мм. Многослойная структура тонкой защитной бумаги была получена путем формирования рисунка нановолокон путем электроформования дисперсии вольфрамовых частиц. При толщине 0,1 мм степень экранирования бумаги составила 64,88% при энергии 60 кэВ. Кроме того, при толщине 0,3 мм и расположении в виде слоистой структуры степень экранирования составляла 90,10%, а свинцовый эквивалент составлял 0,296 ммPb. При использовании в качестве материала фартука вес можно снизить на 45% по сравнению с существующими свинцовыми изделиями. Кроме того, материал обладает высокой технологичностью и может быть использован для изготовления различных гибких изделий: шапок, перчаток, нижнего белья, шарфов, используемых в медицинских учреждениях.

Рентгенография – это медицинская технология, которая пропускает рентгеновские лучи через тело человека и использует разницу в плотности веществ в организме человека для изображения анатомических структур1. Проникновение рентгеновских лучей ограничено при высокой плотности ткани, тогда как ткани с относительно низкой плотностью легко проникают2. Следовательно, чем выше плотность экрана, тем более выгодным он может быть для радиационной защиты.

Искусственные излучения, такие как рентгеновские лучи, были разработаны для медицинских и промышленных технологий. Однако из-за растущего использования медицинских устройств население в целом, а также медицинские и промышленные работники подвергаются повышенному радиационному воздействию3. Поэтому для снижения облучения необходимы технологии активной радиационной защиты. Кроме того, использование мобильных рентгеновских устройств возросло из-за недавней пандемии COVID-194. Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) указывает, что радиация, используемая в медицинской сфере, должна использоваться на благо пациентов и должна быть оптимизирована5.

Технология радиационной защиты, используемая в медицинских учреждениях, связана со временем и расстоянием6. Свинцовые пластины или листы, изготовленные из свинцового порошка и полимера, например резины, обычно используются в качестве защиты от рентгеновского излучения7. Однако из-за своей токсичности свинец создает проблемы с отравлением и утилизацией свинца. Поэтому щитки, используемые в медицинских учреждениях, все чаще изготавливаются из материалов, не содержащих свинца8. Однако в большинстве медицинских устройств, расходных материалов и объектов, использующих радиацию, в качестве защитного материала по-прежнему используется свинец. Поэтому для решения этой проблемы необходимо расширить использование дешевых и экологически чистых материалов, не содержащих свинец, с защитными характеристиками, эквивалентными свинцу.

В качестве альтернативы свинцу обычно используются такие материалы, как вольфрам, оксид висмута, сульфат бария и бор9. Учитывая эффективность экранирования, вольфрам является наиболее полезным экологически чистым защитным материалом. В целом, защитные материалы, заменяющие свинец, должны быть нетоксичными, обладать гибкостью и технологичностью. Кроме того, материалы следует предлагать как материал, имеющий превосходное сродство к смешиваемому полимеру, или как материал, способный снизить вес при изготовлении экрана. Типы экранов, которые можно изготовить из этих защитных материалов, включают пластины, волокна и листы, а в зависимости от технологической технологии возможно прессование или литье под давлением с приданием желаемой формы.

Щит волокнистого типа ткут из пряжи, пропитанной экранирующим материалом. Однако эффективность экранирования ограничена отверстиями, образующимися между нитями в процессе ткачества. Поэтому экраны на основе волокон используются в первую очередь для защиты от вторичного (или рассеянного) излучения10. Листовой экран изготавливается путем смешивания полимера и экранирующего материала, который спрессовывается до необходимой толщины. Важнейшим элементом этого процесса является равномерное распыление защитного материала. Процесс диспергирования защитного материала влияет на воспроизводимость характеристик защиты, и его трудно применять в массовом производстве без стандартизации производственного процесса11.