钨酸铅形貌与γ射线辐射防护关联研究

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随着核能在军事及生产中越来越广泛的应用,针对核辐射产生的各种辐射射线(如α、β、γ射线、二次γ射线及其它带电粒子和高能射线)的防护工作也显得越来越重要。一般来说,γ射线的电磁波波长极短,具有极强的穿透本领,对生物体造成不可修复的伤害。钨酸铅是一种重要的无机闪烁体材料,它对γ射线有屏蔽作用,而且研究表明:低维钨酸铅的许多特殊的性能都取决其自身的结构和形貌。本文在室温下用湿化学方法合成了五种尺寸统一、形貌规整的低维PbWO4晶体,主要探讨了PbWO4晶体形貌与其对γ射线防护性能之间的关系。  本文通过不同表面活性剂制备出五种不同形貌的PbWO4晶体,并作为功能填充料添加到天然胶乳当中,得到具有良好力学性能及γ射线防护性能的PbWO4橡胶复合材料。采用XRD、SEM、荧光(PL)、电子万能试验机、Na(I)(TI)探测仪等方法对晶体的结构和性质及复合橡胶的力学性能、γ射线辐射防护特性作了分析和表征。结果表明,不同形貌的PbWO4晶体在橡胶基质中分散良好,光致发光性质越好的PbWO4晶体对γ射线的屏蔽率越好,最高可达20.79%(填量为30%),且粒径越小在胶乳中分散越好的PbWO4晶体,有助于提高γ射线的屏蔽率,力学性能明显高于未添加PbWO4晶体的纯天然胶乳。其中,探讨了酒石酸钠对(004)晶面的抑制作用以及pH值和陈化温度对产物形貌的影响,结合晶体的内部结构提出了产物可能的形成机制。结果表明,陈化温度为30℃时,晶体形貌最为规整,PbWO4晶体在紫外光激发下展现出强的绿光发射,在pH=9时可达到最大的发光强度。同时,也表明光致发光性能越好的枝形PbWO4晶体,发射波长较长,可以吸收更多的能量,对γ射线的屏蔽效果越好。
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