Рентгенопоглинаючий матеріал (варіанти)

1 Рентгенопоглинаючий матеріал, що містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем у вигляді дисперсних часток, який відрізняється тим, що як наповнювач використовують сегреговану шляхом перемішування полідисперсну суміш, що містить частки металу розміром 10 - 10 3 м, а як матрицю використовують текстильну основу, при цьому частки є зафіксованими на поверхні останньої, а ЩІЛЬНІСТЬ рентгенопоглинаючого матеріалу в цілому при однакових його рентгенопоглинаючих властивостях із матеріалом часток рентгенопоглинаючого наповнювача регламентована співвідношенням р н = (0,01-ь0,20)рч, Де р н - ЩІЛЬНІСТЬ рентгенопоглинаючого матеріалу в цілому, Винахід відноситься до рентгеноконтрастних та рентгенозахисних матеріалів і може бути вико рч - ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу часток рентгенопогли наючого наповнювача 2 Рентгенопоглинаючий матеріал, що містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем у вигляді дисперсних часток, який відрізняється тим, що як наповнювач використовують сегреговану шляхом перемішування полідисперсну суміш, що містить частки металу розміром 1 0 9 - 10 3 м, охоплені об'ємом матриці, виконаної з принаймні одного компонента, що стверджується при атмосферному тиску, або композиції на його основі, а загальна маса сегрегованої полідисперсної суміші з часток рентгенопоглинаючого наповнювача регламентована співвідношенням М=(0,05-ь0,5)т, де М - загальна маса сегрегованої полідисперсної суміші з часток рентгенопоглинаючого наповнювача, m - еквівалентна маса матеріалу рентгенопоглинаючого наповнювача, яка дорівнює за захисними властивостями масі М 3 Рентгенопоглинаючий матеріал, що містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем у вигляді дисперсних часток, який відрізняється тим, що як наповнювач використовують сегреговану шляхом перемішування полідисперсну суміш, що містить частки металу розміром 1 0 9 - 1 0 3 м , зафіксовані на проміжному носи, охопленому об'ємом матриці, виконаної з принаймні одного компонента, що стверджується при атмосферному тиску, або композиції на його основі 4 Рентгенопоглинаючий матеріал згідно з п З, який відрізняється тим, що як проміжний носій використовують текстильну основу 5 Рентгенопоглинаючий матеріал згідно з п З, який відрізняється тим, що як проміжний носій використовують мінеральне волокно ристаний в медицині у рентгенівській апаратурі, призначеній для діагностики й обстеження хворих, о ю 0 0 ю 58475 зокрема для спостереження за станом ендопротезів, внутрішніх хірургічних швів, для контролю стану післяопераційного поля з метою виключення можливості залишення в організмі хворого хірургічної серветки, тампона або інструментарію, для позначення місць опромінення при радіотерапії і т д , а також при виготовленні захисного спецодягу (фартухів, халатів, жилетів, шапочок, тощо), захисних екранів, перегородок, захисних покриттів, ІЗОЛЯЦІЙНИХ матеріалів і т п Відомий рентгенопоглинаючии матеріал, наприклад, за патентом Швеції №349366, 1960р, який включає штучну шовкову нитку з віскози, що містить у вигляді механічної домішки від 15 до 65 мас % сульфат барію (ВаБСч), проте введення останнього до текстильної основи матеріалу призводить до різкого зменшення його МІЦНОСТІ ВІДОМІ рентгенопоглинаючі матеріали, виконані, наприклад, у вигляді ниток, у яких як рентгеноконтрастні домішки, що вводяться до полімерної композиції, використовують окис вісмуту, колоїдальне срібло, ПОХІДНІ йоду (див рентгенопоглинаючі матеріали, описані, наприклад, в авторефераті к т н Вітульскої А В "Получение и исследование синтетических волокон с включенными при формировании антимикробными и рентгене контрастными препаратами" Л 1974р) що через порушення однорідності структури волокна, обумовлене негативним впливом часток домішки, що контрастує, відбувається погіршення фізико-механічних властивостей волокон та ниток на їхній основі, текстильна основа з цими домішками має невисоку МІЦНІСТЬ, ЩО обмежує галузь його застосування Відомий рентгенопоглинаючии матеріал, наприклад за а с Болгарії №36217, 1980р, виконаний у вигляді нитки, що містить рентгенопоглинаюче покриття з "важких" металів, нанесене, наприклад, за допомогою осадження в розчинах ВІДПОВІДНИХ солей Цей матеріал на відміну від розглянутих вище має більш високі механічні характеристики, тому що нанесення покриття осадженням "важких" металів із розчину практично не впливає на механічні характеристики вихідного матеріалу Проте мала товщина покриття обумовлює знижені рентгеноконтрастні та рентгенозахисні властивості Крім того, слабка адгезія рентгенопоглинаючого покриття до вихідного матеріалу після прання, чищення і т п призводить до різкого зниження рентгеноконтрастних та рентгенозахисних властивостей Відомий рентгенопоглинаючии матеріал за а с СРСР №1826173, А61Б 17/56, 17/00, 1980р , який, маючи переваги матеріалу, виконаного у вигляді нитки, що містить рентгенопоглинаюче покриття з «важких» матеріалів, позбавлений його недоліків, завдяки тому, що рентгенопоглинаюче покриття виконане з ультрадисперсних часток (УДЧ) з розмірами 10 6 10 , що мають властивість аномально сильно ослаблювати рентгенівське випромінювання, ВІДПОВІДНО до "Явища аномального ослаблення рентгенівського випромінювання ультрадисперсними середовищами" [диплом №4 Російської академії природних наук на відкриття з пріоритетом від 7 05 1987 ] У цьому матеріалі дрібнодисперсна суміш металовмісного елемента розміром 10 -10 м зафіксована на поверхні нитки, тобто на поверхні текстильної основи Проте використання дрібнодисперсної суміші тільки в діапазоні ультрадисперсних часток (від 10 6 до 10 7м), що є ХІМІЧНО та фізично активними, пірофорними, є технологічно утрудненим, тому що вони потребують особливих умов при виготовленні, транспортуванні, збереженні, технологічному використанні В результаті нещодавно зробленого відкриття в галузі фізики полідисперсних середовищ за назвою "Явище аномальної зміни інтенсивності потоку квантів проникаючого випромінювання моно- та багатоелементними середовищами" [диплом №57 Російської академії природних наук на відкриття з пріоритетом від 19 09 1996р ] установлено, що полі-дисперсні середовища при забезпеченні певної дисперсності часток і їхньої сегрегації рентгенівське випромінювання, що обумовлено самоорганізацією полідисперсних часток розміром від тисячних часток мікрометрів до сотень мікрометрів у енергетичне взаємозалежні рентгенопоглинаючі ансамблі (Під сегрегацією по лідисперсної суміші розуміють нерівномірний розподіл часток по лі дисперсної суміші, що викликається перемішуванням суміші, внаслідок самоорганізації часток у систему енергетичне взаємозалежних ансамблів, які забезпечують збільшення перетину фотопоглинання) При цьому загальновідомим є те, що використання полідисперсних сумішей з часток розміром від 10 9 до 10 3 м у сучасних технологіях не потребує ніяких спеціальних обмежень і не викликає технологічних труднощів при виготовленні, транспортуванні, збереженні та використанні Відомий рентгенопоглинаючии матеріал, що містить, наприклад, гумову матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим наповнювачем за патентом США №3239669, 1966р При цьому як наповнювач можуть використовуватися рентгенопоглинаючі елементи, такі як свинець, вісмут, срібло, вольфрам Основним недоліком такого матеріалу є зниження у 2-3 рази властивостей МІЦНОСТІ матеріалу через негативний вплив часток поглинаючого наповнювача, що порушують однорідну структуру вихідної полімерної маси ВІДОМІ ІНШІ рентгенопоглинаючі матеріали, що містять матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим наповнювачем або, наприклад, у вигляді золотих туб за патентом США №2153889, 1939р, або, наприклад, у вигляді дроту зі сплавів, що містять срібло, вісмут, тантал, скріпленого з матрицею у вигляді текстильної нитки шляхом переплетення за патентом США №3194239, 1965 р Матеріали, що містять матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим наповнювачем у вигляді дроту зі сплавів, що містять срібло, вісмут, тантал, скріпленого з матрицею у вигляді текстильної нитки шляхом переплетення, з точки зору МІЦНОСТІ є кращими, ніж матеріали за патентом США №2153889, проте мають більш низькі пластичні властивості, що в багатьох випадках є неприпустимим Відомими Є матеріали, що захищають від впливу рентген-та гамма-випромінювання, які містять важкі наповнювачі, найбільш поширеним з яких є, наприклад, свинець [стаття "Технический прогресе в атомной промышленности", сер "Изо 58475 топы в СССР", 1987, вип 1(72), стор 85] Через великі ВІДМІННОСТІ ЩІЛЬНОСТІ наповнювача (наприклад, свинцю) та матриці (наприклад, бетону, полімерів, тощо) наповнювач (свинець) розподіляється за об'ємом матриці нерівномірно, що призводить до зниження рентгенопоглинаючих властивостей матеріалу в цілому Відомий рентгенопоглинаючий матеріал, наприклад, на основі полістиролової полімерної матриці та органічного свинцевмісного наповнювача за патентом Великобританії №1260342, G 21 F 1/10, 1972 р Цей матеріал має той самий недолік, що і свинцевмісні матеріали-наповнювачі, описані у статті "Технический прогресе в атомной промышленности", сер "Изотопы в СССР", 1987, вип 1(72), стор 85, який полягає у нерівномірному розподілі важкого рентгенопоглинаючого наповнювача у матриці, матеріал якої має значно меншу ЩІЛЬНІСТЬ, ніж матеріал наповнювача Найбільш близьким до передбачуваного винаходу є рентгенопоглинаючий матеріал, що містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем у вигляді дисперсних часток за патентом РФ №2063074 G21 F 1/10, 27 06 96 (прототип) Недоліки цього матеріалу полягають утому, що введення до текстильної основи свинцевмісного рентгенопоглинаючого наповнювача призводить до зменшення МІЦНОСТІ матеріалу через порушення однорідної структури текстильної основи, а це, в свою чергу, обмежує можливість його використання для виготовлення всіляких захисних засобів Матеріал на основі нитки зі свинцевмісним наповнювачем не можна використовувати як рентгеноконтрастний матеріал у медичній радіологи через токсичність свинцю Крім того, на основі матеріалу - нитки, наприклад, аналога, описаного в патенті РФ №2063074, неможливо створити ефективний компактний захист від рентген- та гамма- випромінювання, тому що у цьому випадку для використання цього матеріалу нитки необхідно застосовувати спеціальну технологію щільної багатошарової машинної в'язки для виготовлення захисної тканини багатоцільового призначення Але при цьому, оскільки ослаблення вузького пучка квантів прошарком матеріалу товщиною х відбувається за експоненціальним законом, ВІДПОВІДНО до закономірності, описаної у книзі Воробьев В А , Голованов Б Е, Воробьева С І "Методы радиационной гранулометрии и статистического моделирования в исследовании структурных свойств композиционных материалов" М Энергоатомиздат, 1984 р, відбувається ослаблення інтенсивності випромінювання l=loe MX , (1) де І - інтенсивність випромінювання, що пройшло прошарок речовини товщиною х, Іо - інтенсивність падаючого випромінювання, |j - ЛІНІЙНИЙ коефіцієнт ослаблення (таблична регламентована величина для кожного рентгенопоглинаючого матеріалу) Недолік прототипу полягає також у високому відсотковому ВМІСТІ металовмісного наповнювача у загальному об'ємі рентгенопоглинаючого матеріалу (66 - 89%), що призведе до збільшення маси рентгенопоглинаючого матеріалу в цілому, Вказаний недолік прототипу, з одного боку, веде до під вищеної витрати металовмісного поглинаючого наповнювача та подорожчанню виробництва матеріалу в цілому, а з іншого боку, вироби з такого матеріалу виходять важкими, незручними в експлуатації До недоліків прототипу, як і вищевказаних аналогів, належить і нерівномірний розподіл важкого наповнювача за об'ємом матриці Основною задачею при створенні рентгенопоглинаючих (тобто рентгеноконтрастних та рентгенозахисних) матеріалів є виключення токсичності рентгеноконтрастного матеріалу, зниження маси та товщини захисного матеріалу Виключення токсичності досягають шляхом застосування нетоксичних наповнювачів (наприклад, вольфраму) Створення ж компактного захисту зі зменшеною товщиною захисного матеріалу при зберіганні рентгенопоглинаючих властивостей (тобто ступеня ослаблення рентген- і гаммавипромінювання) веде до зростання маси захисного прошарку матеріалу через використання "важких" рентгенопоглинаючих наповнювачів, тобто наповнювачів, що мають високу ЩІЛЬНІСТЬ І навпаки, при зберіганні рентгенопоглинаючих властивостей зниження ЩІЛЬНОСТІ захисного матеріалу спричиняє необхідність збільшення його товщини Проілюструємо це положення на прикладі рентгенопоглинаючого матеріалу у вигляді захисної тканини (наприклад, захисного фартуха рентгенолога), що забезпечує захист, який характеризується коефіцієнтом ослаблення К=100 3 виразу (1) маємо К=Іо/І=еемх=100, ЗВІДКИ Х=1пК/м=4,6/м (2) Для приклада порівняємо характеристики тканин на основі ниток із відомими наповнювачами у вигляді несегрегованих дисперсних часток свинцю (РЬ) та вольфраму (W) Розмір в плані для порівнюваних тканин був прийнятий 10x10см Інші ВИХІДНІ дані для порівняння приведені в табл 1 Таблиця 1 ВИХІДНІ дані для порівняння Матеріал час- ЛІНІЙНИЙ коефіці- ЩІЛЬНІСТЬ маток наповню- єнт ослаблення, теріалу часток, рг/см3 вача М. с м 1*) РЬ 40,3 11,34 W 50,1 18,7 *) Примітка джерело випромінювання - рентгенівська трубка, енергія 60 КЕВ З виразу (2) для даних табл 1 одержуємо значення товщини х для тканин із ниток з наповнювачем із Pb-0,11cm,W-0,09cM ВІДПОВІДНО маса таких захисних тканин об'ємом ЮхЮхХ буде РЬ-124,74г, W-168,3г Якщо прийняти масу захисної тканини на основі РЬ за 1, то (при рівних захисних властивостях і рівних розмірах) маси тканин на основі ниток із 58475 наповнювачами з Pb і W будуть СПІВВІДНОСИТИСЯ, Я К І 1,35 Таким чином, використовуючи прототип та ВІДОМІ аналогічні технічні вирішення, одночасного зниження товщини та маси захисного матеріалу досягти неможливо Згідно З ЦИМ винаходом ці ЦІЛІ досягаються засобами, вказаними у розрізнювальній частині незалежних пунктів формули винаходу Згідно З першим варіантом рентгенопоглинаючого матеріалу, що містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем, як наповнювач використовують сегреговану шляхом перемішування полідисперсну суміш, яка містить частки металу з розмірами 10 9-10 З м, а як матрицю використовують текстильну основу, при цьому частки зафіксовані на поверхні останньої, а ЩІЛЬНІСТЬ рентгенопоглинаючого матеріалу в цілому при однакових його рентгенопоглинаючих властивостях з матеріалом часток рентгенопоглинаючого наповнювача регламентована співвідношенням рн=(0,01-0,20)рч, де рн - ЩІЛЬНІСТЬ рентгенопоглинаючого матеріалу в цілому, р ч - ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу часток рентгенопоглинаючого наповнювача Згідно З другим варіантом рентгенопоглинаючого матеріалу, який містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем у вигляді дисперсних часток, як наповнювач використовують сегреговану шляхом перемішування полідисперсну суміш, що містить частки металу розміром 10 9 -10 3 м, охоплених об'ємом матриці, виконаної з принаймні одного компонента, що стверджується при атмосферному тиску, або композиції на його основі, при цьому загальна маса сегрегованої полідисперсної суміші з часток рентгенопоглинаючого наповнювача регламентована співвідношенням М=(0,05-0,5)т де М - загальна маса сегрегованої полідисперсної суміші з часток рентгенопоглинаючого наповнювача, m - еквівалентна маса матеріалу рентгенопоглинаючого наповнювача, яка дорівнює за захисними властивостями масі М Згідно З третім варіантом рентгенопоглинаючого матеріалу, що містить матрицю з зафіксованим рентгенопоглинаючим металовмісним наповнювачем у вигляді дисперсних часток, як наповнювач використовують сегреговану шляхом перемішування полідисперс-ну суміш, що містить частки розміром 10 9 -10 3 м, зафіксованих на проміжному носи, охопленому об'ємом матриці, виконаної з принаймні одного компонента, що стверджується при атмосферному тиску, або композиції на його основі Як проміжний носій використовують текстильну основу Як проміжний носій використовують мінеральне волокно Наведеш вище ознаки належать до групи винаходів, пов'язаних єдиним авторським задумом, причому цю групу винаходів складають об'єкти одного вигляду і однакового призначення, які за 8 безпечують одержання одного і того же технічного результату - виключення токсичності рентгеноконтрастного матеріалу, і зниження маси та товщини захисного матеріалу, що є необхідною умовою для винаходу, представленого варіантами У першому варіанті рентгенопоглинаючого матеріалу виконання наповнювача у вигляді сегрегованої шляхом перемішування полідисперсної суміші, що містить частки металу з розмірами 10 9 10 3 м , забезпечує у використовуваному рентгенопоглинаючому наповнювачі прояв якісно нового ефекту - підвищення перетину взаємодії рентгенівського та гамма-випромінювання з речовиною Завдяки цьому досягається підвищення питомих характеристик рентгенопоглинання запропонованого рентгенопоглинаючого матеріалу Використання полідисперсних сумішей як наповнювача широко застосовується в рентгенопоглинаючих матеріалах, описаних, наприклад, у патентах РФ №№2063074, 2029399, де використовуються несегреговані частки з розмірами 10 6-10 м Проте в цих матеріалах ця ознака використовується для досягнення більш однорідного розподілу рентгенопоглинаючого наповнювача на поверхні або в об'ємі матриці У запропонованому згідно з винаходом рентгенопоглинаючому металовмісному матеріалі сегрегована шляхом перемішування полідисперсна суміш забезпечує у використовуваного рентгенопоглинаючого наповнювача не тільки більш однорідний розподіл на поверхні й в об'ємі матриці, але і прояв якісно нового ефекту - підвищення перетину взаємодії рентгенівського і гамма випромінювання з речовиною У відомому матеріалі-аналогу згідно з а с СРСР №1826173 дрібнодисперсна суміш металовмісного елемента розміром 10 6 10 зафіксована на поверхні текстильної основи На відміну від цього матеріалу-аналога в запропонованому винаході використовується полідисперсна суміш із часток з розмірами в широкому діапазоні від 10 9 до 10 3 м , при цьому частки вказаного діапазону розмірів знаходяться у СПІЛЬНІЙ суміші, внаслідок чого робота з такою сумішшю в звичайних, природних умовах не викликає ніяких технологічних труднощів, тобто така суміш не виявляє фізичної і хімічної активності, зокрема, не виявляє пірофорних властивостей Використання в запропонованому винаході сегрегованої шляхом перемішування суміші, що містить частки металу в діапазоні 10 9 -10 3 м, дозволяє отримати якісно новий ефект у порівнянні з матеріалом-аналогом згідно з ас СРСР №1826173, а саме - одержати у матеріалі ті ж самі аномальні рентгенопоглинаючі властивості Поряд з цим, у матеріалі-аналогу згідно з а с №1826173 дисперсні частки зафіксовані також на поверхні нитки, тобто на поверхні текстильної основи Проте в запропонованому винаході як текстильна основа може бути використана не тільки нитка, але й окремі філа-менти, тому що поняття текстильна основа включає і нитку, і філаменти У випадку ж покриття рентгенопоглинаючим наповнювачем (і ще й у вигляді сегрегованої шляхом перемішування полідисперсної суміші із самоорганізацією полідисперсних часток в енергетично 58475 взаємозалежні енергопоглинаючі ансамблі) згідно з винаходом окремих філамент з наступним скручуванням їх у нитку остання матиме у порівнянні з матеріалом-аналогом згідно з а с №1826173 питомі характеристики рентгенопоглинання на якісно новому, більш високому рівні Так використання текстильної основи як матриці з фіксуванням на її поверхні сегрегованих часток рентгенопоглинаючого металовмісного наповнювача забезпечує отримання якісно нового (ВІДМІННОГО ВІД прототипу) ефекту, що виражається більш високими рентгенопоглинаючими властивостями матеріалу, які характеризуються різко підвищеними питомими характеристиками рентгенопоглинання В матеріалі-аналогу згідно з а,с №1826173 передбачене виконання рентгенопоглинаючого покриття поверхні матриці-нитки У запропонованому рентгено поглинаю чому матеріалі як матрицю використовують текстильну основу, що може являти собою, як було зазначено вище, не тільки нитку в цілому, але й множину окремих філамент, з яких складається нитка Нитка, скручена з окремих покритих рентгенопоглинаючим наповнювачем філамент, має набагато вищі рентгенопоглинаючі властивості, ніж нитка, в якій рентгенопоглинаючим наповнювачем покрита лише и відкрита поверхня (а не поверхня кожної філаменти, як у запропонованому матеріалі) Крім того, поверхня кожної філаменти покрита сегрегованими шляхом перемішування дисперсними частками, в результаті чого останні виявляються самоорганізованими в енергетично взаємозалежні рентгенопоглинаючі ансамблі, а це, у свою чергу, різко підвищує питомі характеристики рентгенопоглинання Виконання рентгенопоглинаючого матеріалу в 10 цілому при однакових його рентгено-поглинаючих властивостях з матеріалом часток рентгенопоглинаючого наповнювача, ЩІЛЬНІСТЬ ЯКОГО регламентована співвідношенням рн=(0,01-0,20)рч, де рн - ЩІЛЬНІСТЬ рентгенопоглинаючого матеріалу в цілому, р ч - ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу часток рентгенопоглинаючого наповнювача, дозволяє (у порівнянні з прототипом) отримати якісно новий ефект - одночасне зниження товщини та ЩІЛЬНОСТІ захисного матеріалу Одночасне зниження товщини та ЩІЛЬНОСТІ захисного матеріалу, витканого, наприклад, з рентгенопоглинаючої нитки, дозволяє подолати основне протиріччя при створенні ефективного компактного захисту від рентген- та гамма- випромінювання ЩІЛЬНОСТІ захисних матеріалів у вигляді нитки і похідних від них тканин, згідно з винаходом, залежно від заданих технічних умов можуть складати при верхній межі 0,01, а при нижній межі - 0,2 від ЩІЛЬНОСТІ матеріалу часток рентгенопоглинаючого наповнювача Якщо прийняти масу рентгенопоглинаючого матеріалу (у нашому випадку - захисної тканини на основі нитки згідно з винаходом) за 1, то при рівних захисних властивостях і рівних розмірах порівнюваних захисних тканин із тканиною на основі запропонованої нитки для умов (табл 1), співвідношення за масами буде таким, як зазначено в табл 2 Таблиця 2 Порівняльне співвідношення за масами тканин при однакових захисних властивостях (з урахуванням даних табл 1) ВІДНОСНІ межі коливання співвідношення Тканина з ниток з Тканина із ниток з напоТканина з запроЩІЛЬНОСТІ тканини з запропонованого наповнювачем у внювачем у і вигляді понованого математеріалу і ЩІЛЬНОСТІ матеріалу часток вигляді несегрегова- несегрегованих часток ріалу рентгенопоглинаючого наповнювача них часток із РЬ I3W Верхня межа (0,01) Нижня межа (0,2) 1 1 Таким чином, у порівнянні із захисними тканинами на основі ниток з наповнювачами у вигляді несегрегованих часток із РЬ та W при використанні відомих традиційних технічних рішень запропонований рентгенопоглинаючий матеріал (тканина) матиме меншу масу (при всіх інших рівних фізикотехнічних параметрах) від 9,9 до 267 разів Це якісно новий ефект Отже, у порівнянні із прототипом запропонований рентгенопоглинаючий матеріал при повній відсутності токсичності забезпечує високу МІЦНІСТЬ, рівну МІЦНОСТІ текстильної основи перед нанесенням рентгенопоглинаючого покриття і аномально високі рентгенопоглинаючі властивості при низькій ЩІЛЬНОСТІ В іншому варіанті рентгенопоглинаючого матеріалу використання як наповнювача сегрегованоі шляхом перемішування полідисперсної суміші, що містить частки металу розміром 10 9-10 м (як було описано вище), забезпечує у використовува 198 9,9 267 13,35 ному рентгенепоглинаючому наповнювачі прояв якісно нового ефекту - підвищення перетину взаємодії рентгенівського і гамма-випромінювання з речовиною Розміщення полідисперсної суміші, що містить частки металу розміром 10 9 -10 3 м в об'ємі матриці, виконаної з принаймні одного компонента, що стверджується при атмосферному тиску, або композиції на його основі, виключає руйнування створених при перемішуванні енергетичних рентгенопоглинаючих ансамблів із сегрегованої полідисперсної суміші часток рентгенопоглинаючого елемента і сприяє самоорганізації енергетичних рентгенопоглинаючих ансамблів Як матриця може використовуватися неорганічний клей типу водного розчину силікату натрію та калію або водної суспензії композицій, що містять окисли лужних та лужноземельних металів, і композиції на його основі Як матриця можуть використовуватися приро 12 11 58475 дні полімери типу колагену, альбуміну, казеїну, рсної суміші з часток рентгенопоглинаючого напокамеді, деревної смоли, крохмалю, декстрину, лавнювача, тексу, натурального каучуку, гутаперчі, зеїну, соєm - еквівалентна маса матеріалу рентгенопогвого казеїну і композиції на їх основі линаючого наповнювача, рівна за захисними власЯк матриця можуть використовуватися синтетивостями масі М, тичні полімери типу по лі акрилаті в, поліамідів, дозволить у другому варіанті рентгенопоглиполіетиленів, поліефірів, поліуретанів, синтетичнаючого матеріалу залежно від конкретних технічних каучуків, фенол-формальдепдних смол, карних умов і при зберіганні ступеня ослаблення ренбамідних смол, епоксидних смол і композиції на їх тгенівського та гамма- випромінювання знизити основі органічних полімерів, борорганічних полімасу відомих рентгенопоглинаючих наповнювачів мерів, металоорганічних полімерів і композицій на у захисних матеріалах від 2-х до 20-ти разів їх основі Основним завданням при конструюванні захисту від рентген- та гамма-випромінювання можна Як матриця можуть використовуватися газовважати зниження маси та товщини захисту Пронаповнені пластмаси типу пінопласті в та поропте створення компактного захисту зі зменшеною ластів товщиною прошарку веде до зростання маси захиЯк матриця можуть використовуватися россного прошарку через використання відомих важлинні олії або оліфи ких наповнювачів і, навпаки, зберігання ступеня Як матриця можуть використовуватися розчиослаблення рентген- та гамма-випромінювання ни плівкотвірних речовин типу масляних, алкідних при зниженні ЩІЛЬНОСТІ матеріалу спричиняє необта ефіроцелюлозних лаків хідність збільшення товщини захисту У цьому поЯк матриця можуть використовуватися водні лягає основне протиріччя при створенні ефективдисперсії полімерів типу емульсійних фарб ного компактного захисту від рентген- та гаммаЯк матриця можуть використовуватися бетон, випромінювання, оскільки одночасного зниження гіпс, тощо товщини та маси рентгенопоглинаючого матеріалу Використання матриці компонента, що стверпрактично неможливо досягти для відомих, застоджується, у запропонованому винаході на відміну совуваних для захисту рентгенопоглинаючих навід матеріалу-прототипу згідно з патентом РФ повнювачів Це протиріччя вимагає компромісного №2063074 реалізується при атмосферному тиску, підходу до вибору товщини та маси захисту з уратобто в природних умовах, а не при тиску 150МПа, хуванням и вартості як у прототипі У порівнянні з захисними гумами, описаними в патентах РФ №№2077745, 2066491, Розглянемо цю проблему на прикладі най2069904, які після готування суміші вулканізують більш вживаного матеріалу для захисту від гаммапід тиском, у запропонованому винаході суміш не випромінювання - бетону ЩІЛЬНІСТЬ різних видів піддають впливу тиску, що виключає руйнування звичайного портландського бетону, що містить утворених при перемішуванні енергетичних рентцемент як сполучне і кремінну гальку, гравій, кваргенопоглинаючих ансамблів із сегрегованої поліцовий пісок і тому подібні мінеральні заповнювачі, дисперсної суміші часток рентгенопоглинаючого складає 2,0-2,4г/см3, а ЛІНІЙНИЙ коефіцієнт ослабелемента Має місце та ж сама відзнака запрополення гамма- випромінювання складає 0,11нованого винаходу і від матеріалу-аналога згідно з 0,13см 1 (для енергій 1-2 МеВ) Захист з бетону з а с СРСР №834772, у якому одержання рентгетакою ЩІЛЬНІСТЮ є досить громіздким і повинен нозахисного матеріалу здійснюється при тиску мати значну товщину Бетон, що містить цемент2 150-200кг/см зв'язуюче, пісок-заповнювач та галеніт - рентгенопоглинаючий наповнювач у співвідношенні 1 2 4 У матеріалі-аналогу згідно з патентом США має ЩІЛЬНІСТЬ 4,27г/см3, а ЛІНІЙНИЙ коефіцієнт №3194239 на відміну від запропонованого винахо1 ослаблення у ньому складає 0,26см (для енергій ду як рентгенопоглинаючий наповнювач викорис1,25 МеВ) Бетон, що містить цемент-зв'язуюче, товують спресовані таблетки з попередньо здрібпісок-заповнювач і свинець - рентгенопоглинаючий нених ЗМК (залі зо марганцевих конкреціи) Вплив наповнювач у співвідношенні 1 2 4 має ЩІЛЬНІСТЬ тиску на наповнювач матеріалу-аналога згідно з 5,9г/см3, а ЛІНІЙНИЙ коефіцієнт ослаблення у ньому патентом РФ №2029399 також призводить до нескладає 0,38см 1 (для енергій 1,25 МеВ) Захист із можливості самоорганізації енергетичних рентгебетону з заповнювачем у вигляді свинцю (свинценопоглинаючих ансамблів, яка має місце у запрового дробу) або галеніту є більш компактним, але понованому винаході Таким чином, використання він на порядок дорожче звичайних бетонів як матриці принаймні одного компонента, що стверджується при атмосферному тиску, або композиВирішити проблему, пов'язану з подоланням ції на його основі в запропонованому винаході у протиріччя при виборі товщини і маси захисту з порівнянні з матеріалом-прототипом згідно з патеурахуванням його вартості, але лише на паліативнтом РФ №20630747 і матеріалами-аналогами ному рівні, дозволяє такий рентгенопоглинаючий згідно з патентами РФ №№2029399, 2077745, наповнювач, як барит ВаБСч) Баритовий бетон, 2066491, 2069904 має суттєві відзнаки в частині що містить як заповнювачі пісок і гравій, а як рентфункціональних властивостей генопоглинаючий наповнювач - барит, має ЩІЛЬНІСТЬ 3,0-3,6г/см3, а ЛІНІЙНИЙ коефіцієнт ослабленВиконання умови, при якій загальна маса сегня у ньому складає 0,15-0,17см 1 (для енергій 1,25 регованої полі дисперсної суміші з часток рентгеМеВ) Проте загальна маса захисту з баритового нопоглинаючого наповнювача регламентована бетону для цієї енергії гамма-квантів залишається співвідношенням значною, що викликає серйозні труднощі при споМ=(0,05-0,5)т, рудженні захисту, особливо захисту транспортних де М - загальна маса сегрегованої полідиспе 58475 14 13 установок (киплячий) під впливом потоку стиснутого повітря прошарок полідисперсної суміші такого фракційноБільш ІСТОТНО вищевказане протиріччя можна го складу 20мкм - 15%, 45мкм - 80%, 500мкм подолати, коли як рентгенопоглинаючий наповнюбіля 5%, ЮООмкм - 0,01% вач використовують залізомарганцеві конкреції, наприклад, згідно з патентом РФ №2029399, але й У цих умовах відбувається сегрегація часток у цьому випадку знизити загальну масу захисного шляхом їхньої самоорганізації у взаємозалежні матеріалу стосовно відомих матеріалів можливо енергетичні рентгенопоглинаючі ансамблі і притяне більш, ніж на 20-45% гання їх до нитки, в результаті чого вони як би "приварюються" до и поверхні Оброблена в такий У випадку ж запропонованого винаходу регласпосіб нитка набуває властивостей, які забезпечументація загальної маси сегрегованої полідисперють аномальне ослаблення рентгенівського висної суміші з часток рентгенопоглинаючого наповпромінювання нювача вищенаведеним співвідношенням дозволяє залежно від конкретних технічних умов Дані експерименту при зберіганні ступеня ослаблення рентгенівського Діаметр нитки - 0,3мм, та гамма- випромінювання знизити масу відомих довжина нитки - 3200мм, рентгенопоглинаючих наповнювачів у захисних вага нитки до нанесення механічної домішки з матеріалах від 2-х до 20-ти разів вольфраму - 0,110г, Технічним результатом другого варіанта винавага нитки після нанесення механічної домішходу є одержання рентгенопоглинаючого матеріаки з вольфраму - 0,160г, лу з невисоким відсотковим вмістом металовмісМІЦНІСТЬ нитки до нанесення механічної домішного рентгенопоглинаючого наповнювача, що ки з вольфраму - 47 Н, після нанесення механічної забезпечує без погіршення рентгенопоглинаючих домішки з вольфраму - 47 Н властивостей зниження товщини та маси рентгеПри цьому масова концентрація ансамблів із нопоглинаючого матеріалу в цілому часток вольфраму на поверхні нитки склала 0,0017г/см2, об'єм нитки - 0,22см3, а її ЩІЛЬНІСТЬ у У третьому варіанті рентгенопоглинаючого мацілому р=0,7г/см3 теріалу використання як наповнювача сегрегованої шляхом перемішування полідисперсної суміші, Після опромінення отриманого зразка нитки що містить частки металу розміром 10 9-10 м (як потоком квантів з енергією 60 КЕВ і фіксування було описано вище), забезпечує у використовуварезультатів на рентгенівській ПЛІВЦІ була виконана ному рентгено-поглинаючому наповнювачі прояв денситометрія у порівнянні з еталонними свинцеякісно нового ефекту - підвищення перетину взаєвими платівками різноманітної товщини (ступінчамодії стий ослаблювач від 0,5 mm Pb до 0,5мм РЬ із кроком 0,05мм РЬ) В результаті встановлено, що Нанесення сегрегованої полідисперсної суміші рентгенопог-линання нитки еквівалентно свинцевій з часток рентгенопоглинаючого носія на проміжний платівці товщиною ОДмм або, ВІДПОВІДНО, 0,075ММ носій сприяє отриманню рентгенопоглинаючого W, що свідчить про аномально високі рентгенопоматеріалу з рівномірним розподілом важкого рентглинаючі властивості нитки При цьому згідно з генопоглинаючого металовмісного наповнювача у формулою винаходу матриці, яка має значно меншу ЩІЛЬНІСТЬ, НІЖ матеріал наповнювача Рн= (0,01-0,2) р Чі Розміщення полідисперсної суміші, що містить де рн - ЩІЛЬНІСТЬ рентгенопоглинаючого матечастки металу розміром 10 9 -10 3 м, в об'ємі матриріалу (у цьому випадку - нитки) у цілому, ці, виконаної з принаймні одного компонента, що р ч - ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу часток (у нашому вистверджується при атмосферному тиску, або компадку - вольфраму) рентгенопоглинаючого наповпозиції на його основі, виключає (як було описано нювача, вище) руйнування утворених при перемішуванні маємо рн/рч=0,7/19,3=0,036 енергетичних рентгенопоглинаючих ансамблів із Отримане значення відношення р/рч уміщуєтьсегрегованої полідисперсної суміші часток рентгеся у діапазон (0,01-0 2) згідно з формулою винахонопоглинаючого елемента і сприяє самоорганізації ДУ енергетичних рентгенопоглинаючих ансамблів Приклад 2 На матриці у вигляді текстильного Як проміжний носій у третьому варіанті може матеріалу (пальтовий драп) товщиною 0,4см були використовуватися текстильна основа та мінеразафіксовані сегреговані полідисперсні частки вольне волокно льфраму розміром 10 9 -10 3 м Сегрегацію і фіксаНаведений вище опис варіантів рентгенопогцію часток вольфраму на текстильній матриці линаючого матеріалу підтверджує можливість здійснювали методом осадження з гідрозолю в здійснення винаходу, тому що при цьому викорисумовах безупинного перемішування останнього товуються засоби, ВІДОМІ на момент створення протягом 15 хвилин Потім зразок висушували при винаходу Крім того показано, що сукупність ознак, кімнатній температурі протягом доби Наступний які характеризують сутність винаходу, є достатрентгенографічний контроль (енергія квантів - 60 ньою для вирішення поставленого завдання КЕВ) показав, що рентгенозахисні властивості Вищеописані варіанти винаходу ілюструють отриманого зразка відповідають таким же властитакі приклади востям, як і свинцева пластина товщиною 0,015см Приклад 1 На поверхню матриці у вигляді Цей рівень захисту свідчить про аномально високе крученої нитки з лавсану був нанесений наповнюослаблення потоку рентгенівського випромінюванвач у вигляді сегрегованої шляхом перемішування ня, тому що зазначений рівень захисту при викополідисперсної суміші з часток вольфраму Для ристанні звичайних несегрегованих часток наповцього нитку на Юхв поміщали у псевдозріджений нювача потребує нанесення на матрицю 100% 16 15 58475 вольфраму по масі (а не 53%, яку нашому випадшпателем старанно перемішували з підготовлеку) Дійсно, ЗГІДНО З винаходом для розглянутого ним базальтовим волокном, при цьому співвідноприклада при товщині зразка з текстильного матешення маси ґрунтовки до маси волокна складало ріалу (пальтового драпу), рівній 0,4см і маа зразка 9 1 Після перемішування та одержання однорідної 2 розміром 1х1см , рівній 0,216г, маса рентгенопогмаси ґрунтовку наносили рівним прошарком на линаючого наповнювача склала 0,116г, тобто 53% поверхню картонних пластин і після затвердіння від загальної маси зразка При цьому ЩІЛЬНІСТЬ протягом доби піддавали тестуванню Рентгеногрентгенопоглинаючого матеріалу в цілому склала рафічний контроль зразків (енергія квантів - 60 КЕВ) показав, що при товщині прошарку ґрунтовки, Рм=0,216/1x1 х0,4-=0,54г/см3, рівній 2,06мм, її захисні властивості еквівалентні а еквівалентна за рентгенопоглинаючими вла0,08мм РЬ, що свідчить про аномально високе стивостями маса вольфраму з несегрегованих ослаблення потоку рентгенівського випромінюванчасток складає ня, тому що зазначений рівень захисту при вико0,015x0,75x19,3=0,217г, ристанні несегрегованих часток наповнювача потобто 100% від маси зразка з текстильного матребує введення до епоксидної матриці 38% теріалу вольфраму по масі (а не 7,5%, як у нашому випадЗвідси очевидним є те, що співвідношення ку) рн/рн"0,54/19,3=0,0279 відповідає заявленому діапазону У розглянутому прикладі (5=2,06мм, р=1,46г/ст3) маса зразка ґрунтовки розміром Приклад З У матрицю у вигляді шарнірної гу1х1см2 складає 0,3г Загальна маса проміжного ми марки Ар - 24, що має такий склад С - 84,73%, носія з зафіксованими на ньому частками вольфН - 9,12%, S - 1,63% N - 0,58%, Zn - 2,27%, О 2 раму складає 0,03г (10% від маси зразка) При 1,69% і об'єм 100см , був введений рентгенопогцьому маса вольфраму складає 3/4 від маси наполинаючий наповнювач у вигляді полідисперсних внювача, тобто 0,0225г, що складає 7,5% від маси часток вольфраму розміром 10 - 10 3 м у КІЛЬКОСТІ зразка в цілому При цьому маса вольфраму, екві12% по масі Частки вольфраму в складі сирої гувалентна свинцю товщиною 0,08мм, складає ми були піддані сегрегації протягом 8 годин шля0,008х0,75х19,3=0,1158г, що відповідає 38,6% від хом перемішування в міксері В результаті була маси зразка здійснена самоорганізація часток у систему енергопоглинаючих ансамблів Приклад 5 До матриці у вигляді сухого гіпсу було введено 5% по масі проміжного носія у виПісля ЦЬОГО сира гума з рентгенопоглинаючим гляді здрібнених штапельних волокон (відходи наповнювачем була піддана вулканізації без впликамвольно-сукняного виробництва), на яких були ву тиску Наступний рентгенографічний контроль зафіксовані сегреговані шляхом інтенсивного пе(енергія квантів 60 КЕВ) показав, що рентгенозаремішування в псевдова), на яких були зафіксовахисні властивості отриманого зразка гуми товщині сегреговані шляхом інтенсивного перемішуванною Змм мають такі ж захисні властивості, як і ня в псевдо-зрідженому прошарку протягом 20 свинець товщиною 0,11мм Цей рівень захисту хвилин полідисперсні частки вольфрам) розміром свідчить про аномально високе ослаблення потоку 10 9 -10 3 м Співвідношення маси штапельних волорентгенівського випромінювання, тому що зазнакон до маси вольфраму складало 1 3, Підготовлечений рівень захисту при використанні несегрегону в такий спосіб суміш старанно перемішували до ваних часток наповнювача потребує введення до одержання однорідної гіпсоволокнистої маси, пісматриці 0,16г вольфраму, тобто 34% по масі (а не ля чого до неї добавляли воду, знову старанно 12%, як у нашому випадку) перемішували І і отриманої рідкої фази виливали Таким чином, для розглянутого прикладу (тозразки розміром 1x1 см і товщиною 1см Після ви5=0, Зсм, ЩІЛЬНІСТЬ вщина зразка гуми сихання й затвердіння зразків їх піддавали тесту3 р=1,56г/см3, маса зразка гуми розміром 1x1 см ванню (енергія квантів - 60 КЕВ) Рентгенографічскладає 0,468г, загальна маса полідисперсних ний контроль із наступним порівнянням із часток рентгенопоглинаючого наповнювача, тобто східчастим свинцевим ослаблювачем показав, що 12% від маси зразка гуми, - М=0,056г) еквівалентотримані зразки мають такі ж захисні властивості, на маса рентгенопоглинаючого наповнювача, рівяк і пластина свинцю товщиною 0 04см Цей рівень на за захисними властивостями масі М, дорівнює захисту свідчить про аномально високе ослаблент=0,16г (34% від маси зразка гуми) ня рентгенівського випромінювання, тому що такий Звідси очевидним є те, що співвідношення само рівень захисту може бути досягнутий при М/т= 0,056/0,16=0,35 входить до заявленого у використанні несегрегованих часток наповнювача формулі винаходи діапазону (0,05-0,5), що зменлише при ВМІСТІ часток вольфраму по масі шує витрату наповнювача, знижує масу захисного 26,32% (а не 3,75%, як у нашому випадку) Для матеріалу в цілому і зменшує витрати на його вирозглянутого приклада (товщина зразка з гіпсу робництво 1см, ЩІЛЬНІСТЬ зразка -1,32г/см3) маса зразка склаПриклад 4 До матриці у вигляді епоксидної дає 1,32г При цьому масова частка вольфрамогрунтовки марки ЕП-0010 (ГОСТ 28379-89) був вих часток у зразку складає введений наповнювач у вигляді надтонкого базальтового волокна ТК-4, на якому була зафіксована 1,32x0,05x0,75=0,04951-, сегрегована шляхом перемішування в кульовому тобто 3,75% від загальної маси зразка У той порцеляновому млині полідисперсна суміш із чассамий час маса вольфраму, еквівалентна масі ток вольфраму розміром 10 9—10 Зм Співвідносвинцю товщиною 0,04см (за результатами рентшення маси базальтового волокна до маси вольгенографічного контролю), дорівнює фраму складало 13 Епоксидну грунтовку 0,04x0,75x19,3=0,347г, що відповідає 26,32% від 17 58475 маси зразка Наведені вище приклади конкретних рентгенопоглинаючих матеріалів (варіанти) і засоби їх Комп'ютерна верстка О В Кураєв 18 отримання свідчать про промислову здатність матеріалів у зазначеній галузі техніки Підписано до друку 05 09 2003 Тираж 39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна