钨合金屏蔽件原理

屏蔽防护的原理:是射线包括穿透物质时强度会减弱,一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度,在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物(钨合金屏蔽件)便可降低辐射水平,使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下,确保人身安全,达到防护目的。屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。钨合金屏蔽件原理是:高比重钨合金屏蔽件对电离辐射的屏蔽是通过材料中所含吸收物质对电离辐射的吸收完成的。物质对射线的吸收大体以下述两种方式进行:即能量吸收和粒子吸收。

钨合金屏蔽件

钨合金屏蔽件对放射性物质有很好的屏蔽效益是因为钨合金的高密度特点。研究发现金属的高密度性质对辐射有很好的屏蔽效应,并且随着金属的密度的增大对辐射的屏蔽性也越好。因此钨合金屏蔽件有很好的屏蔽效果。在现有金属中铅和钨合金的密度相对较大。金属铅用的比较早,但在长期使用过程中暴露出一些问题。铅本身和其化合物对人体各组织均有毒性,中毒途经可由呼吸道吸入其蒸气或粉尘,然后呼吸道中吞噬细胞将其迅速带至血液;或经消化道吸收,进入血循环而发生中毒。目前钨合金屏蔽件已替代了铅并逐渐取消铅的使用。在制作屏蔽件产品中一般使用高比重钨合金,钨合金不仅密度大而且无毒无害。表现出更加环保的特性。钨本身不具毒性也不会产出放射性物质。并且钨合金易加工,钨储量丰富。

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钨合金屏蔽件性能优势

近年来,放射治疗已成为一种较为常用的治疗方法。钴60治疗机和直线加速器等放射性医疗设备在医院已被使用。为了达到完备、可靠的防护条件,设备的关键部位和病人不需要照射的器官都必须采用具有性能可靠、体积小、易于加工、价格便宜的各种开关屏蔽件,如放射源的贮藏罐、防护板等。高比重钨合金屏蔽件具有高密度,高辐射屏蔽及环保的特性,现在成为制造医用辐射屏蔽件的首选。

                                      钨合金屏蔽件

相同的医用核子仪器和放射线设备的防护材料不一,性能也差别较大。由汞为原材料生产的设备性能:比重13.5克/立方厘米,机械性能呈流态,不易保存与成型,用途不广且有毒;铅的密度为11.34克/立方厘米,半价层厚度12.5-15宽束r射线,机械强度低,浇注时,易产生看不见的气孔,降低了防护性能,但刚性不好;铀合金的密度为18.7,半价层厚度0.66宽束r射线,不适合大量生产,资源缺乏,价格较为昂贵;高比重钨合金的比重是17-18.5克/立方厘米,半价层厚度0.76-0.81宽束r射线,有较高的强度和韧性,且资源丰富,适合大量生产。采用粉末治金等静压生产工艺,密度高而均匀,不产生气孔,防护性能好。易切割,刚性也好。相比之下,钨合金屏蔽件性能优势较为突出,它的半价层厚度比铅小而比铀合金大,因而它的屏蔽效果比铅好,比铀合金稍差,铀合金价格昂贵,不宜大量使用,高比重钨合金防护性能好,资源丰富,在医疗设备中已广泛使用。

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工业射线照相

工业射线照相使用伽马射线检测材料,如金属和混凝土结构的断层。原本不能检测或者非常耗时的和高成本的工件检测,现在可以通过钨合金伽马射线屏蔽件用断层扫描分析技术快速明确地检测出误差。高密度和高原子序数的钨是最有效的的伽玛屏蔽材料。钨合金屏蔽件通常在管道在线检测设备和准直仪中使用,用于空间有限的地方,或者只要求吸收的小区域。伽玛钨屏蔽件的密度非常高,屏蔽组件的物理尺寸的减少并不会影响他们的刚性或屏蔽特性的有效性。钨的密度高与射线密度、机械性能、以及强度、无毒性紧密相关。

钨合金屏蔽件

伽玛射线的强度与放射性同位素源的体积有关,源体积越大,伽玛射线的强度就越大,其穿透能力也就越强。由于放射性同位素源的体积是随衰变而变化的,因此,伽玛射线的强度是不能控制的。根据射线产生的方式不同,射线照相检测可分为:以X射线管为射线源的X射线照相检测、以放射性同位素为射线源的伽玛射线照相检测、以加速器为射线源的高能X射线照相检测。通常,射线照相检测的过程是:由X射线管、加速器或放射性同位素源发射出X射线或伽玛射线;射线透射进入并穿越被检材料或工件;穿越而出的射线随后与放置于被检材料和工件后的射线照相胶片发生光化学作用(即胶片感光);然后将已感光的射线照相胶片进行处理,得到一张以不同光学密度(图像)的方式记录和显示被检材料和工件内部质量密度的射线照相底片;最后,通过对射线照相底片进行观察,来分析和评价被检材料或工件的内部质量。

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钨合金注射器屏蔽件

核医学是利用核素和核技术来进行生命科学和基础医学研究并诊断、治疗疾病的综合性交叉学科,已渗透到临床各科。在放射性药物制备、封装、注射等操作过程中,工作人员就处在该辐射中,会受到来自放射性药物的外照射,照射剂量的大小与放射性药物的活度、辐射源距离、停留时间及屏蔽程度有关。

钨合金注射器屏蔽件是由钨合金为原料制成的,是用于医疗注射放射性药物时起保护作用的一种医用钨合金屏蔽件。钨合金注射器屏蔽件利用高致密钨合金对放射性粒子的屏蔽作用。密度可达16 .5-19.0g/cm3,对放射性粒子有很好的屏蔽效益。
 

                                                                    钨合金注射器屏蔽件

钨合金注射器屏蔽件在医疗中常用作同位素示踪法来监测药物的功效的注射仪器。利用放射性同位素不断地放出特征射线,可以用核探测器随时追踪它在体内或体外的位置、数量及其转变等,稳定性同位素虽然不释放射线,但可以利用它与普通相应同位素的质量之差,通过质谱仪,气相层析仪,核磁共振等质量分析仪器来测定。如果放射性物质照射人体或者进入人体,会使细胞发生病变,严重的会危害人的生命。必须将放射性材料的放射性控制在足够低的放射水平下,以免产生有害的电离辐射,这样就不会导致肺癌、皮肤癌等癌症。选择高比重钨合金屏蔽件作为屏蔽材料,是因为钨合金具有优良的射线吸收能力,高密度性(密度比铅高两倍)以及良好的耐腐蚀性。钨合金屏蔽针管在使用放射性物质时可以保护人体免受伤害。

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碳化钨粉的碳化过程及碳化钨粒度的影响因素

碳化钨粉(WC)是硬质合金生产的最主要原料,化学式WC。WC为六方晶体,晶胞结构为非对称结构,其简单六方型结果中每一个晶胞包含2个原子。钨与碳的另一个化合物为碳化二钨,化学式为 W2C,两者晶体结构如图1所示。表面有金属光泽,硬度与金刚石相近,为电、热的良好导体。熔点2870℃,沸点6000℃,相对密度15.63(18℃)。碳化钨性质较为稳定,不溶于水、盐酸和硫酸,但易溶于硝酸-氢氟酸的混合酸中。碳化钨为硬质合金中最常见的硬质相。目前我国为碳化钨粉末最重要的生产国和出口国。
碳化钨结构图片
用金属钨粉和炭黑为原料,按一定比例配成混合料,将混合料装入石墨舟皿中,置于碳管炉内或高中频感电炉中,在一定温度下进行炭化,再经球磨、筛分即得碳化钨粉。生产过程如图2所示,
碳化钨生产流程图片
碳化钨粉的碳化过程是钨粉和炭黑的混合物在一定温度下与含碳气体发生反应,依靠钨粉颗粒表面与含碳气体的反应与碳向钨粉颗粒内部的扩散来实现。
在经过配碳工序后,W粉与C粉机械混合,之后进入碳化工序。目前碳化工序主要有三种碳化炉:碳管炉、钼丝炉和中频炉。
碳管炉:保温不好,耗能大,使用寿命短,但其灵活性好,可适应各个温度段加热环境,即可生产不同粗细颗粒的W粉。
钼丝炉:能耗大,耗电且耗H2。维修成本高,升温周期长(新炉升温需半个月左右时间,旧炉升温需一周,降温需一周),产量小,易坏。最高温度低,所以生产的产品受温度影响受限,只能生产中、细颗粒产品。
中频炉:能耗较前两种碳化炉小,且通N2工作。升温、降温速率快。理论上,中频炉可适应各个温度段的工作环境。
 
影响WC粉粒度的因素:
1)W粉粒度,直接决定WC粒度;
2)碳化温度,影响程度弱于原始粒度。碳化高温作用:破碎细化、烧结长大。当提高碳化温度时,细颗粒的长大加快,中颗粒会长大,粗颗粒不长大略细化;
3)碳化时间:指炉料在高温区停留时间,时间越长(推速慢),WC聚集再结晶会长大;
4)装舟量:粗颗粒的装舟量较多。
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