2) плексиглас, стекло, тонкий слой алюминия
3) бумага, респиратор
4) резина, бетон
Гамма-излучение представляет собой поток высокоэнергетических электромагнитных фотонов, не имеющих электрического заряда, поэтому оно обладает высокой проникающей способностью. Ослабление гамма-пучка в веществе описывается экспоненциальным законом: I = I0e−μx, где μ — линейный коэффициент ослабления, зависящий от энергии фотонов и состава материала, а x — толщина защитного слоя. Основные механизмы взаимодействия — фотоэффект, комптоновское рассеяние и, при высокой энергии, образование электрон-позитронных пар.
Наиболее эффективную компактную защиту обеспечивают материалы с большой плотностью и высоким атомным номером: свинец и вольфрам. Железо и сталь также применяются для ослабления гамма-излучения, хотя для достижения сопоставимого эффекта обычно требуется большая толщина. Защитные свойства характеризуют слоем половинного или десятикратного ослабления, то есть толщиной материала, уменьшающей интенсивность излучения соответственно в 2 или 10 раз. Поэтому принципиальное значение имеют не только вид вещества, но и энергия излучения, толщина экрана, геометрия источника и наличие рассеянного излучения.
Бумага и респиратор практически не защищают от гамма-квантов; такие средства актуальны главным образом для ограничения поступления радиоактивной пыли или слабопроникающего альфа-излучения. Плексиглас, обычное стекло и тонкий алюминий преимущественно используют при защите от бета-частиц, а резина сама по себе не является эффективным гамма-экраном. Бетон способен ослаблять гамма-излучение и широко применяется в стенах радиологических помещений, однако для этого необходимы значительные толщины, тогда как тяжелые металлы обеспечивают требуемую защиту более компактно.
| Материал или средство | Эффективность против гамма-излучения | Основное применение или ограничение |
|---|---|---|
| Свинец | Высокая | Защитные фартуки, ширмы, облицовка стен и дверей; эффективен благодаря высокой плотности и атомному номеру |
| Вольфрам | Очень высокая | Компактные экраны и контейнеры для источников; особенно важен при ограниченном пространстве |
| Железо и сталь | Высокая при достаточной толщине | Конструкционные элементы и массивные защитные экраны; требуют большей толщины по сравнению со свинцом или вольфрамом |
| Бетон | Умеренная при большой толщине | Стационарная защита рентгенологических и радионуклидных помещений; сочетает плотность с конструкционной прочностью |
| Плексиглас, стекло, тонкий алюминий | Недостаточная для гамма-квантов | Применяются главным образом для защиты от бета-излучения; специальное свинцовое стекло является исключением |
| Бумага, респиратор, резина | Практически отсутствует | Могут снижать риск загрязнения радиоактивными аэрозолями, но не экранируют проникающее гамма-излучение |
Радиационная защита от гамма-излучения строится на принципах сокращения времени работы, увеличения расстояния до источника и применения экранирования. Выбор материала и толщины проводят с учетом энергии гамма-квантов, активности источника и требуемой дозовой нагрузки за экраном. При проектировании защиты необходимо учитывать рассеяние фотонов и возможное неравномерное распределение поля. В клинической практике эффективность защиты контролируют расчетом и дозиметрическими измерениями.