2) все металлы
3) органическое стекло
4) тяжёлые металлы (+)
Гамма-излучение представляет собой поток высокоэнергетических фотонов, обладающих значительной проникающей способностью. Наиболее эффективны для его ослабления материалы с высокой плотностью и большим атомным номером: свинец, вольфрам, специальные тяжелые сплавы. При прохождении фотонов через защитный экран интенсивность излучения уменьшается экспоненциально: существенную роль играют фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние и, при высоких энергиях, образование электрон-позитронных пар.
Эффективность защиты определяется не только видом материала, но и его толщиной, плотностью и энергией гамма-квантов. Для оценки используют слой половинного ослабления (HVL) и слой десятикратного ослабления (TVL) — толщины экрана, уменьшающие интенсивность излучения соответственно в 2 и 10 раз. Поэтому формулировка о тяжелых металлах является правильной как указание на класс материалов, однако конкретный выбор экрана выполняют расчетом радиационной защиты.
Алюминий и органическое стекло имеют меньшую плотность и атомный номер, поэтому при сопоставимой толщине хуже ослабляют гамма-излучение. Органическое стекло преимущественно используют для защиты от бета-частиц, поскольку оно снижает риск образования тормозного рентгеновского излучения, характерного для бета-частиц при взаимодействии с веществами с высоким атомным номером. Универсального свойства у всех металлов нет: эффективность экрана существенно зависит от их физико-химических характеристик.
| Материал или группа | Основная характеристика | Применение для защиты от гамма-излучения |
|---|---|---|
| Свинец | Высокая плотность и большой атомный номер | Один из основных материалов для защитных фартуков, ширм, облицовки стен и дверей |
| Вольфрам | Очень высокая плотность, механически прочный материал | Используется при необходимости компактной защиты, в коллиматорах и защитных контейнерах |
| Тяжелые сплавы | Сочетают высокую плотность с требуемыми механическими свойствами | Применяются в стационарных и передвижных защитных конструкциях |
| Сталь | Обладает заметной ослабляющей способностью, но уступает свинцу при одинаковой толщине | Используется в конструкциях помещений и оборудования при достаточной толщине слоя |
| Алюминий | Меньшая плотность и атомный номер по сравнению со свинцом и вольфрамом | Не является оптимальным материалом для защиты от проникающего гамма-излучения |
| Органическое стекло | Легкий материал с низким атомным номером | Предпочтительно для экранирования бета-излучения, а не гамма-квантов |
Радиационная безопасность обеспечивается сочетанием трех принципов: сокращением времени работы, увеличением расстояния до источника и применением рассчитанного экрана. При выборе защиты учитывают активность источника, спектр и энергию излучения, направление пучка и продолжительность воздействия. Для гамма-излучения приоритет имеют плотные материалы с большим атомным номером, прежде всего свинец и вольфрам. Использование защитного устройства должно соответствовать нормативным требованиям и расчету радиационной защиты помещения или оборудования.