[發(fā)明專利]一種基于鈣鈦礦材料的X射線防護結構及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107316668A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 朱瑞;許昭鑒;吳疆;龔旗煌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G21F1/12
• 分類號: G21F1/12;G21F1/10
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 王巖

技術領域

本發(fā)明涉及X射線防護技術，具體涉及一種基于鈣鈦礦材料的X射線防護結構及其制備方法。

背景技術

X射線作為一種波長很短、能量較大的電磁波，具有很強的穿透性，同時也具有較強的電離作用。X射線的這種特性，使其在發(fā)現(xiàn)后不久便在物理學、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學上得到廣泛的應用。特別是在醫(yī)學上，X射線技術已成為對疾病進行診斷和治療的專門學科，在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中占有重要地位。不同的生物細胞對X射線有不同的敏感度，因此X射線可用于治療人體的某些疾病，例如腫瘤等惡性疾病。同時，X射線成像技術也給人們的生活帶來了極大的便利。然而X射線照射到生物機體時，也可能造成生物細胞受到抑制、破壞甚至壞死，致使機體發(fā)生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變，從而對人體造成損傷，因此經(jīng)常會受到照射的醫(yī)務工作者尤其需要做好X射線的防護工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于鈣鈦礦材料的X射線防護結構及其制備方法，利用鈣鈦礦材料對X射線較強的吸收特性，結合不同種類的基底，可以應用于多種多樣的X射線防護用具。

本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于鈣鈦礦材料的X射線防護結構。

本發(fā)明的基于鈣鈦礦材料的X射線防護結構包括：基底、鈣鈦礦吸收層和頂部封裝層；在基底與頂部封裝層之間形成一層或多層鈣鈦礦吸收層；在多層鈣鈦礦吸收層中，每相鄰的兩層鈣鈦礦吸收層之間包括一層層間隔離層；鈣鈦礦吸收層的材料采用鈣鈦礦或者鈣鈦礦混合物；鈣鈦礦的通式為ABX₃，其中，A⁺為無機C_s⁺或有機胺的陽離子，采用甲胺、甲脒、乙胺、丙胺和丁胺中的一種或多種的摻雜；B²⁺為二價鉛離子Pb²⁺；X^-為鹵素離子，采用I^-、Br^-和Cl^-中的一種或多種的摻雜；鈣鈦礦吸收層含有鉛元素，鉛的原子序數(shù)為82，具有良好的能量吸收特性，從而增強對X射線的吸收能力。

鈣鈦礦混合物為鈣鈦礦與有機聚合物的共混物，有機聚合物采用聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚乙烯咔唑PVK、聚氯乙烯PVC、聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS、聚丙烯PP、聚乙烯PE、聚酰胺PA、聚烯烴彈性體POE和纖維素中的一種或多種。在鈣鈦礦中加入有機聚合物有利于提高鈣鈦礦吸收層在空氣中的穩(wěn)定性，使其可直接在空氣中制備，同時成膜質(zhì)量更高，膜表面更為平整。

層間隔離層的材料采用聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基) 胺]PTAA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS、氧化鋅ZnO納米顆粒和二氧化鈦TiO₂納米顆粒中的一種或多種。

頂部封裝層的材料采聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基) 胺]PTAA、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚二甲基硅氧烷PDMS、氧化鋅ZnO納米顆粒和二氧化鈦TiO₂納米顆粒中的一種或多種。

基底的材料采用硬質(zhì)基底或者柔性基底；當基底的材料采用玻璃等硬質(zhì)基底時，X射線防護結構用于X射線防護墻或防護屏；同時通過調(diào)節(jié)鹵素的摻雜比例，從而改變鈣鈦礦材料的顏色，不僅實現(xiàn)了對X射線的防護作用，還能起到裝飾效果。當基底的材料采用PET等柔性基底時，用于可穿戴設備，例如X射線防護服或防護手套。與傳統(tǒng)的鉛橡膠相比，本發(fā)明提供的基于鈣鈦礦材料的柔性防護結構具有靈巧輕便的優(yōu)勢。

物質(zhì)對X射線的吸收主要通過能量吸收的方式發(fā)生，而能量吸收以射線與物質(zhì)粒子發(fā)生彈性和非彈性散射的方式進行，如康普頓散射，能量吸收的大小與吸收物質(zhì)原子序數(shù)的4次方成正比。鈣鈦礦材料通常含有鉛元素，鉛的原子序數(shù)為82，具有良好的能量吸收特性，因此鈣鈦礦材料具有較強的X射線吸收能力。

X射線防護結構采用一層或多層鈣鈦礦吸收層。采用一層鈣鈦礦吸收層時，通過改變原材料和制備條件可以實現(xiàn)吸收層的厚度在100nm～100μm之間變動，具有易于制備、成本低廉的優(yōu)點；采用多層鈣鈦礦吸收層時，同樣可使得多層鈣鈦礦吸收層的單層厚度在 100nm～100μm之間，通過層疊結構有效地提高了X射線的吸收率。

本發(fā)明的X射線防護結構，通過頂部封裝層不僅能避免鈣鈦礦材料和空氣接觸，提高了該種結構防護的穩(wěn)定性，又能有效防止鉛泄露，避免對環(huán)境造成污染。