[go: up one dir, main page]

RU2322711C2 - X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives) - Google Patents

X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives) Download PDF

Info

Publication number
RU2322711C2
RU2322711C2 RU2005120815/06A RU2005120815A RU2322711C2 RU 2322711 C2 RU2322711 C2 RU 2322711C2 RU 2005120815/06 A RU2005120815/06 A RU 2005120815/06A RU 2005120815 A RU2005120815 A RU 2005120815A RU 2322711 C2 RU2322711 C2 RU 2322711C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protective
filler
matrix
layer
protective filler
Prior art date
Application number
RU2005120815/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005120815A (en
Inventor
Юрий Сергеевич Алексеев (UA)
Юрий Сергеевич Алексеев
Евгений Алексеевич Джур (UA)
Евгений Алексеевич Джур
Валерий Анатольевич Иванов (UA)
Валерий Анатольевич Иванов
Юрий Александрович Крикун (UA)
Юрий Александрович Крикун
Николай Николаевич Межуев (UA)
Николай Николаевич Межуев
Владимир Иванович Ткаченко (UA)
Владимир Иванович Ткаченко
Леонид Тимофеевич Хохлов (UA)
Леонид Тимофеевич Хохлов
Федор Александрович Чмиленко (UA)
Федор Александрович Чмиленко
Original Assignee
Юрий Сергеевич Алексеев
Евгений Алексеевич Джур
Валерий Анатольевич Иванов
Юрий Александрович Крикун
Николай Николаевич Межуев
Владимир Иванович Ткаченко
Леонид Тимофеевич Хохлов
Федор Александрович Чмиленко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Сергеевич Алексеев, Евгений Алексеевич Джур, Валерий Анатольевич Иванов, Юрий Александрович Крикун, Николай Николаевич Межуев, Владимир Иванович Ткаченко, Леонид Тимофеевич Хохлов, Федор Александрович Чмиленко filed Critical Юрий Сергеевич Алексеев
Priority to RU2005120815/06A priority Critical patent/RU2322711C2/en
Publication of RU2005120815A publication Critical patent/RU2005120815A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2322711C2 publication Critical patent/RU2322711C2/en

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Abstract

FIELD: radiation shielding materials.
SUBSTANCE: proposed X-ray and gamma-ray shielding material has matrix incorporating fixed shielding filler composed of metal-containing polydispersed single-component and multicomponent mixture with energy-interrelated particles measuring 10-9 to 10-3 m. Matrix is made of insulating material in the form of three-dimensional spherical component or in the form of other component of arbitrary enclosed form transformed from the spherical component, its surface curvature radius being more than 0.1 mm; it is enclosed by continuous active-energy layer of shielding filler, 10-9 to 10-3 m thick. Mass of shielding filler formed in this way, other shielding properties being equal, is lower than that of same but non-formed shielding filler. Shielding material of first alternative design has its matrix made of electricity conductive material whose surface is covered with continuous insulating layer. Shielding filler layer may be covered with shielding layer of wear-resistant insulating material. Shielding material of second alternative design has its matrix made of electricity conductive material whose surface is covered with continuous layer of insulating material. Shielding filler layer may be covered with shielding layer of wear-resistant insulating material. Shielding material of third alternative design has its shielding filler fixed within insulating matrix and is made in the form of several separate enclosed layers, each next one of them being disposed in a spaced relation within preceding layer. Material of fourth alternative design has its shielding filler enclosing each of plurality of intermediate insulating media disposed in matrix and are similar in design to matrix of first alternative design. Material of fifth alternative design has each intermediate layer made of electricity conductive material covered with continuous insulating layer. Shielding filler layers in third, fourth, and fifth alternative designs may have similar or different chemical composition. Intermediate media of fourth and fifths alternative designs may be solid or hollow.
EFFECT: enhanced percentage of shielding filler in material affording high reliability of shielding without taking additional high-cost measures.
12 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к радиационно-защитным материалам (РЗМ) и может быть использовано для изготовления индивидуальных и коллективных средств защиты людей и оборудования от рентгеновского и гамма-излучений.The invention relates to radiation protective materials (REM) and can be used for the manufacture of individual and collective means of protecting people and equipment from x-ray and gamma radiation.

Известен РЗМ, включающий матрицу и связанный с ней защитный металлосодержащий наполнитель в виде дисперсных частиц [1]. Недостаток этого РЗМ заключается в высоком процентном содержании свинца в наполнителе в общем объеме материала (66-89%), что ведет к увеличению массы материала и к его утяжелению, а это, в свою очередь, вызывает определенные неудобства при эксплуатации таких изделий. Наряду с этим, у этого РЗМ имеет место неравномерное распределение тяжелого наполнителя в объеме легкой матрицы, что нарушает однородность его структуры и, как следствие, ограничивает возможности использования такого материала для изготовления всевозможных защитных средств.Known REM, including the matrix and the associated protective metal-containing filler in the form of dispersed particles [1]. The disadvantage of this REM is the high percentage of lead in the filler in the total volume of the material (66-89%), which leads to an increase in the mass of the material and to its weight, and this, in turn, causes certain inconvenience in the operation of such products. Along with this, this REM has an uneven distribution of the heavy filler in the volume of the light matrix, which violates the uniformity of its structure and, as a result, limits the possibility of using such material for the manufacture of all kinds of protective equipment.

Известны РЗМ, включающие матрицу и связанные с ней тяжелые защитные наполнители, наиболее распространенным из которых является свинец [2]. Помимо токсичности, например, того же свинца, плотность такого наполнителя резко отличается от плотности матрицы (например, бетона, полимеров и т.п.), что обуславливает неравномерное его распределение по объему матрицы, а это, в свою очередь, приводит к снижению защитных свойств материала в целом.REMs are known, including a matrix and associated heavy protective fillers, the most common of which is lead [2]. In addition to toxicity, for example, of the same lead, the density of such a filler differs sharply from the density of the matrix (for example, concrete, polymers, etc.), which causes its uneven distribution over the matrix volume, and this, in turn, leads to a decrease in protective properties of the material as a whole.

Известен РЗМ, включающий полистирольную полимерную матрицу и свинец в качестве наполнителя [3]. Этот материал обладает теми же недостатками, что и вышеуказанные материалы [2].Known REM, including a polystyrene polymer matrix and lead as a filler [3]. This material has the same disadvantages as the above materials [2].

Известен РЗМ, включающий матрицу в виде искусственной шелковой нити из вискозы, содержащей в виде механической примеси от 15 до 65% по массе защитного наполнителя в виде сульфата бария (BaSO4) [4]. Однако введение сульфата бария в текстильную основу материала приводит к резкому уменьшению его прочности.Known REM, including a matrix in the form of artificial silk yarn from viscose, containing in the form of a mechanical impurity from 15 to 65% by weight of a protective filler in the form of barium sulfate (BaSO 4 ) [4]. However, the introduction of barium sulfate in the textile basis of the material leads to a sharp decrease in its strength.

Известные РЗМ, которые включают промежуточные носители в виде нитей, которые вводятся в матричное сырье в виде полимерной композиции и имеют примеси в виде окиси висмута, коллоидного серебра [5]. Исследования свойств текстильной основы с такими примесями показали, что они имеют ограниченную область применения, т.к. обладают невысокой прочностью.Known REMs, which include intermediate carriers in the form of filaments, which are introduced into the matrix raw material in the form of a polymer composition and have impurities in the form of bismuth oxide, colloidal silver [5]. Studies of the properties of a textile base with such impurities have shown that they have a limited scope, because have low strength.

РЗМ, включающий матрицу в виде нитей, предназначен, в частности, для изготовления тканого защитного материала, из которого, в свою очередь, может быть пошита спецодежда для защиты от рентгеновского и гамма-излучений.REM, including a matrix in the form of threads, is intended, in particular, for the manufacture of a woven protective material, from which, in turn, protective clothing for protection against x-ray and gamma radiation can be sewn.

Причины, вызывающие ухудшение физико-механических свойств защитных нитей [4, 5], обусловлены негативным влиянием частиц защитного наполнителя, нарушающих однородность структуры матричного материала - нити.The reasons for the deterioration of the physicomechanical properties of the protective threads [4, 5] are due to the negative influence of the particles of the protective filler, which violate the uniformity of the structure of the matrix material — the threads.

Известен РЗМ, включающий матрицу в виде нити, содержащей защитное покрытие из тяжелых защитных наполнителей [6]. Этот РЗМ лишен недостатков вышерассмотренных РЗМ [4, 5] благодаря тому, что защитное покрытие выполнено из ультрадисперсных частиц с размерами (10-6÷10-7) м, обладающих, согласно открытию [7], свойством аномально сильно (по сравнению с известной классической зависимостью Бугера) ослаблять рентгеновское излучение. Однако использование ультрадисперсной смеси, которая является химически активной и, как следствие, пирофорной, технологически затруднено, т.к. требует особых условий при изготовлении, транспортировке, хранении и технологическом использовании.Known REM, including a matrix in the form of a thread containing a protective coating of heavy protective fillers [6]. This REM is free from the drawbacks of the above REM [4, 5] due to the fact that the protective coating is made of ultrafine particles with sizes (10 -6 ÷ 10 -7 ) m, which, according to the discovery [7], have an anomalously strong property (compared to the known Booger's classic addiction) attenuate x-rays. However, the use of an ultrafine mixture, which is chemically active and, as a result, pyrophoric, is technologically difficult because requires special conditions in the manufacture, transportation, storage and technological use.

В результате сделанного открытия в области физики полидисперсных сред с размерами частиц (10-5÷10-3) м [8, 9] было установлено, что последние также проявляют способность аномально сильно (по сравнению с известной классической зависимостью Бугера) изменять интенсивность проникающего излучения.As a result of the discovery made in the field of physics of polydisperse media with particle sizes (10 -5 ÷ 10 -3 ) m [8, 9], it was found that the latter also exhibit the ability to abnormally strongly (compared with the well-known classical Bouguer dependence) change the intensity of penetrating radiation .

Известная зависимость Бугера [10], характеризующая экспоненциальное ослабление узкого пучка квантов слоем РЗМ, имеет вид:The well-known Bouguer dependence [10], characterizing the exponential attenuation of a narrow beam of quanta by an REM layer, has the form:

Figure 00000001
Figure 00000001

Здесь: I - интенсивность излучения, прошедшего слой РЗМ толщиной х;Here: I - the intensity of the radiation transmitted through the layer of rare-earth metals with a thickness of x;

I0 - интенсивность падающего излучения;I 0 is the intensity of the incident radiation;

μx - сечение фотопоглощения, где μ - линейный коэффициент ослабления (классическая регламентированная табличная величина для каждого РЗМ), а х - толщина слоя РЗМ.μx is the photoabsorption cross section, where μ is the linear attenuation coefficient (classical regulated tabular value for each rare-earth metals), and x is the thickness of the rare-earth metals.

При этом масштаб изменения интенсивности проникающего излучения определяется степенью дисперсности, сегрегированностью и пространственным расположением частиц полидисперсной смеси. В данном случае сегрегированность полидисперсной смеси - это неравномерное распределение частиц, вызываемое перемешиванием полидисперсной смеси, вследствие чего происходит самоорганизация частиц в систему энергетически взаимосвязанных ансамблей, обеспечивающих увеличение (по сравнению с классическими табличными значениями) сечения фотопоглощения. Эксперименты показали, что сегрегированная путем перемешивания металлосодержащая полидисперсная смесь с размерами частиц в диапазоне (10-5÷10-3) м, которую (в отличие от ультрадисперсных частиц) широко используют в современных технологиях без специальных ограничений (в процессе изготовления, транспортировки, хранения и использования), при взаимодействии с проникающим излучением проявляет существенные отклонения от известной классической зависимости Бугера.Moreover, the scale of changes in the intensity of penetrating radiation is determined by the degree of dispersion, segregation, and spatial arrangement of the particles of the polydisperse mixture. In this case, the segregation of the polydisperse mixture is an uneven distribution of particles caused by mixing of the polydisperse mixture, as a result of which the particles self-organize into a system of energetically interconnected ensembles that increase (compared with the classical table values) the photoabsorption cross-section. The experiments showed that a metal-containing polydisperse mixture segregated by mixing with particle sizes in the range (10 -5 ÷ 10 -3 ) m, which (unlike ultrafine particles) is widely used in modern technologies without special restrictions (during manufacturing, transportation, storage and use), when interacting with penetrating radiation, shows significant deviations from the well-known classical Bouguer dependence.

В дальнейшем было установлено, что при расширении диапазона размеров частиц в полидисперсной смеси до (10-9÷10-3) м (при содержании в ней до 10-30% ультрадисперсных частиц) химическая активность смеси не достигает того уровня, который накладывает специальные ограничения в процессе ее изготовления, транспортировки, хранения и использования (и в первую очередь, с точки зрения пирофорности смеси).Later it was found that when expanding the range of particle sizes in a polydisperse mixture to (10 -9 ÷ 10 -3 ) m (when it contains up to 10-30% of ultrafine particles), the chemical activity of the mixture does not reach the level that imposes special restrictions in the process of its manufacture, transportation, storage and use (and first of all, from the point of view of the pyrophoricity of the mixture).

На базе открытия [8, 9] был разработан РЗМ [11], включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем в виде металлосодержащей полидисперсной смеси из энергетически взаимосвязанных частиц с размерами (10-9÷10-3) м.Based on the discovery [8, 9], an REM [11] was developed, which includes a matrix with a fixed protective filler in the form of a metal-containing polydisperse mixture of energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m.

Однако на пути использования вышеуказанного открытия [8, 9] для создания РЗМ с аномально высокими стабильными РЗ-свойствами возникли серьезные технологические затруднения.However, serious technological difficulties arose in the way of using the above discovery [8, 9] to create REMs with abnormally high stable RE properties.

Дело в том, что зафиксированные существенные отклонения от известной зависимости Бугера при взаимодействии рентгеновского и гамма-излучений с полидисперсными средами (ПДС) проявляются в обе стороны от экспоненты [15]. Другими словами, при определенных, технологически трудно контролируемых условиях состояния ПДС (т.е. при определенной дисперсности, сегрегированности и пространственном расположении частиц среды) могут иметь место аномалии, связанные как с увеличением поглощения РИ (или гамма-излучения), так и с уменьшением поглощения. Вполне понятно, что аномальное уменьшение поглощения проникающего излучения совершенно недопустимо для РЗМ.The fact is that significant deviations from the known Bouguer dependence during the interaction of X-ray and gamma radiation with polydisperse media (PDS) are manifested on both sides of the exponent [15]. In other words, under certain technologically difficult to control conditions, the state of the PDS (i.e., with a certain dispersion, segregation and spatial arrangement of the particles of the medium) can cause anomalies associated with both an increase in the absorption of radiation (or gamma radiation) and a decrease absorption. It is quite clear that an abnormal decrease in the penetration of penetrating radiation is completely unacceptable for REM.

Положение усугубляется еще и тем, что аномальное уменьшение поглощения проникающего излучения (так называемый "прострел" излучения) может обуславливаться не только вышеуказанными технологическими факторами при изготовлении РЗМ, но и эксплуатационными. Так, в результате экспериментов [15] было зафиксировано аномальное распространение рентгеновского излучения по геометрии (т.е. по кривизне) облучаемого слоя, который предварительно был подвергнут деформации касательными усилиями, что обусловило анизотропную перестройку структуры резины по сечению слоя. Это перестроение заключается в возрастании плотности упаковки диспергированного в объеме матрицы, а именно в той части, которая прилегает к приклеенным краям (приклеям) слоя резины.The situation is further aggravated by the fact that an abnormal decrease in the penetration of penetrating radiation (the so-called "cross" of radiation) can be caused not only by the above technological factors in the manufacture of rare-earth metals, but also by operational ones. Thus, as a result of experiments [15], an abnormal distribution of X-ray radiation was detected along the geometry (ie, curvature) of the irradiated layer, which was previously subjected to deformation by tangential forces, which caused anisotropic rearrangement of the rubber structure along the section of the layer. This rearrangement consists in increasing the packing density of the matrix dispersed in the volume of the matrix, namely, in the part that is adjacent to the glued edges (glues) of the rubber layer.

Для того чтобы реально представить себе эту ситуацию, мысленно разместим достаточно толстый слой резины между двумя криволинейными с большим радиусом кривизны (R≥1000 мм) неподвижно закрепленными жесткими металлическими листами, причем слой резины, находящийся между ними, неподвижно приклеен к поверхности последних, а к выступающему краю слоя резины приложена растягивающая нагрузка. При такой схеме нагружения средняя часть резинового слоя будет растягиваться, а у приклеенных участков - сжиматься. Очевидно, на участках слоя резины, прилегающих к приклеям, по мере возрастания деформации будет увеличиваться и плотность упаковки диспергированного в объеме резиновой матрицы металлосодержащего наполнителя (в эксперименте - ZnO). В процессе экспериментов [15] было установлено, что указанный аномальный эффект наблюдается только при определенной величине деформации. Аномалия не наблюдалась, если величина деформации была меньше или больше определенного значения. Вполне понятно, что при изменении концентрации металлосодержащего наполнителя в резиновой матрице менялось и значение деформации, при которой наблюдался "прострел" излучения.In order to really imagine this situation, mentally place a sufficiently thick layer of rubber between two curvilinear with a large radius of curvature (R≥1000 mm) motionless fixed rigid metal sheets, and the rubber layer located between them is fixedly glued to the surface of the latter, and to a protruding edge of the rubber layer has a tensile load applied. With such a loading pattern, the middle part of the rubber layer will stretch, and in the glued areas it will compress. Obviously, in the areas of the rubber layer adjacent to the adhesives, as the deformation increases, the packing density of the metal-containing filler dispersed in the volume of the rubber matrix will increase (in the experiment, ZnO). In the course of experiments [15], it was found that the indicated anomalous effect is observed only at a certain strain. No anomaly was observed if the strain was less than or greater than a certain value. It is quite clear that when the concentration of the metal-containing filler in the rubber matrix changes, the strain value also changed, at which a "cross" of radiation was observed.

Представляется логичным сделать заключение о том, что при сдвиговой деформации резинового слоя у границ его приклеев диспергированные в матрице частицы металлосодержащего наполнителя устанавливаются на некотором оптимальном расстоянии друг от друга, что соответствует энергетически активным расстояниям между частицами, при которых под действием первичного проникающего излучения (ППИ) генерируется интенсивное вторичное проникающее излучение (ВПИ), т.е. возникают условия для проявления так называемого эффекта "туннелирования" квантов излучения [13] (в данном случае "прострела" излучения).It seems logical to conclude that during shear deformation of the rubber layer at the boundaries of its adhesives, the particles of metal-containing filler dispersed in the matrix are installed at some optimal distance from each other, which corresponds to energetically active distances between particles at which, under the influence of primary penetrating radiation (PPI) intense secondary penetrating radiation (VPI) is generated, i.e. conditions arise for the manifestation of the so-called “tunneling” effect of radiation quanta [13] (in this case, radiation “cross”).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является РЗМ, принятый за прототип [12], включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м.Closest to the proposed invention is REM, adopted as a prototype [12], which includes a matrix with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m.

РЗМ-прототип [12] имеет существенно меньшие параметры по защитным свойствам, чем РЗМ-аналог [11], что видно из регламентированного в широком диапазоне соотношения общей массы М сегрегированной полидисперсной смеси из частиц защитного наполнителя и массы m той же полидисперсной смеси из частиц защитного наполнителя несегрегированной смеси, имеющей равные защитные свойства с массой М, а именно:The REM prototype [12] has significantly lower protective properties than the REM analog [11], which can be seen from a wide range of ratios of the total mass M of the segregated polydisperse mixture from the particles of the protective filler and the mass m of the same polydisperse mixture from the particles of the protective filler non-segregated mixture having equal protective properties with a mass of M, namely:

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, оба технических решения (и аналог [11], и прототип [12]) из-за невозможности получения стабильных, наперед заданных параметров, характеризующих аномально высокие радиационно-защитные свойства, регламентируют общую массу М защитного наполнителя из специально подготовленных частиц в долях от насыпной неподготовленной массы m того же защитного наполнителя в очень широких диапазонах, а именно:Thus, both technical solutions (both analogue [11] and prototype [12]) due to the impossibility of obtaining stable, predetermined parameters characterizing abnormally high radiation-protective properties, regulate the total mass M of protective filler from specially prepared particles in fractions from bulk unprepared mass m of the same protective filler in very wide ranges, namely:

Figure 00000003
Figure 00000003

Этим обеспечивается попадание величин фактических защитных параметров изготавливаемых РЗМ [11, 12] (значения которых из-за действия случайных факторов колеблются в широких пределах) в приведенные широкие диапазоны соотношений между массами М и m.This ensures that the values of the actual protective parameters of the manufactured rare-earth metals [11, 12] (whose values due to the action of random factors vary widely) fall into the given wide ranges of the ratios between the masses M and m.

Наряду с этим РЗМ-прототип [12] обладает еще одним недостатком, заключающимся в том, что вместо того чтобы с пользой применить для обеспечения высокоэффективной защиты такое явление, как "туннелирование" квантов (фотонов) проникающего излучения, в РЗМ [12] приняты специальные конструктивные меры для его подавления, что без увеличения защитных свойств ведет к значительному удорожанию этого РЗМ.Along with this, the REM prototype [12] has one more drawback, namely, that instead of using the phenomenon of tunneling of quanta (photons) of penetrating radiation to provide highly effective protection, special REM [12] adopted constructive measures to suppress it, which without increasing the protective properties leads to a significant increase in the cost of this REM.

В основу изобретения поставлены задачи:The invention is based on the tasks:

1) создание таких вариантов материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, в которых благодаря выполнению:1) the creation of such material options for protection against x-ray and gamma radiation, in which due to the implementation of:

- матрицы из диэлектрического материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, и охвачена зафиксированным на ней непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси;- matrix of a dielectric material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and is covered by a continuous an energetically active layer of protective filler with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, and the total I the mass of the protective filler thus formed with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture;

- матрицы из электропроводного материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, и покрыта сплошным слоем диэлектрического материала, поверхность которого, в свою очередь, охвачена зафиксированным на ней непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси;- matrix of an electrically conductive material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and is covered with a continuous layer of dielectric material the surface of which, in turn, is covered by a continuous fixed thereon energetically active layer thickness of the protective filler (10 -3 -9 ÷ 10) m of the metal-containing mono- or polydisperse mnogoeleme tnoj mixture energetically interconnected particles with sizes (10 -3 -9 ÷ 10) m, the total weight of thus formed protective filler in the protective properties equal to mass of the unformed less protective filler from this mixture;

- матрицы из диэлектрического материала, а защитного наполнителя в виде, по меньшей мере, двух охваченных диэлектрическим материалом автономных непрерывных энергетически активных слоев толщиной (10-9÷10-3) м из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, сформированных в виде размещенных друг в друге с зазором объемных сферических элементов или в виде трансформированных из последних других элементов произвольной замкнутой формы, поверхности которых имеют радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, при этом общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси;- matrices made of a dielectric material, and a protective filler in the form of at least two autonomous continuous energetically active layers covered by a dielectric material (10 -9 ÷ 10 -3 ) m thick from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with dimensions (10 -3 -9 ÷ 10) m, formed as arranged in each other with a gap bulk or spherical elements in the form of transformed past other elements of any closed shape, the surface of which x has a radius of curvature determined from the expression R≥0,1 mm, where R - radius of curvature, wherein the total weight of thus formed protective filler in the protective properties equal to mass of the unformed less protective filler from this mixture;

- матрицы из диэлектрического материала, а защитного наполнителя в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность размещенного в объеме матрицы, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из диэлектрического материала, выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, при этом общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси;- matrix of a dielectric material, and a protective filler in the form of an autonomous continuous energetically active layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, covering the surface of at least one volumetric intermediate carrier of dielectric material placed in the matrix, made in the form a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature, determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, while the total mass of the protective filler thus formed with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture;

- матрицы из диэлектрического материала, а защитного наполнителя в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность размещенного в объеме матрицы, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из электропроводного материала, покрытого сплошным слоем диэлектрического материала и выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, при этом общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси,- matrices of a dielectric material, and a protective filler in the form of an autonomous continuous energetically active layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, covering the surface of at least one bulk intermediate carrier of an electrically conductive material coated with a continuous layer dielectric material and made in the form of a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature, is determined my R≥0,1 mm from the expression where R - radius of curvature, wherein the total mass of thus formed protective filler in the protective properties equal to mass of the unformed less protective filler of the same mixture,

обеспечивается повышение защитных свойств предложенных вариантов материала и устойчивости системы энергетически взаимосвязанных частиц полидисперсной смеси защитного наполнителя, в частности, путем реализации эффекта "туннелирования" квантов [13], заключающегося в трансформации потока квантов ППИ в энергию индуцируемого в замкнутом слое (слоях) потока квантов ВПИ и распространяющегося в нем (в них) по многократно увеличенной длине пути с соответствующей потерей энергии, поскольку распространение квантов происходит по замкнутой самой на себя поверхности объемного элемента, выполненного из частиц защитного наполнителя, а за счет этого обеспечивается:the protective properties of the proposed material options and the stability of the system of energetically interconnected particles of a polydisperse mixture of a protective filler are enhanced, in particular, by implementing the “tunneling” effect of quanta [13], which consists in transforming the PPI quantum flux into the energy of the VPI quantum flux induced in the closed layer (s) and propagating in it (in them) over a many times increased path length with a corresponding energy loss, since the propagation of quanta occurs along a closed path on itself the surface of a volumetric element made of particles of a protective filler, and due to this, it is provided:

а) повышение сечения взаимодействия проникающего излучения с предложенными вариантами РЗМ (т.е. увеличение μx в выражении (1), где μ - линейный коэффициент ослабления, а х - длина пути квантов ВПИ (в отличие от толщины облучаемого слоя по Бугеру);a) increasing the cross section for the interaction of penetrating radiation with the proposed REM versions (i.e., an increase in μx in expression (1), where μ is the linear attenuation coefficient and x is the path length of the VPI quanta (in contrast to the thickness of the irradiated layer according to Bouguer);

б) повышение технологичности изготовления предложенных вариантов РЗМ с возможностью получения стабильных и аномально высоких (по сравнению с классической зависимостью Бугера по выражению (1)) защитных характеристик.b) increasing the manufacturability of the proposed REM versions with the possibility of obtaining stable and abnormally high (compared with the classical Bouguer dependence in expression (1)) protective characteristics.

Поставленные задачи решаются тем, что:The tasks are solved in that:

1) в материале для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающем матричный материал с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, согласно изобретению матрица выполнена из диэлектрического материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, и охвачена непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси; слой защитного наполнителя может быть покрыт предохранительным слоем из износостойкого диэлектрического материала;1) in a material for protection against x-ray and gamma radiation, including matrix material with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, according to the invention, the matrix is made of dielectric material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature, determined from the expression Ia R≥0,1 mm, where R - radius of curvature and the covered continuous energetically active layer thickness of the protective filler (10 -3 -9 ÷ 10) m, the total weight of thus formed protective filler in the protective properties equal to mass of the unformed less protective filler from the same mixture; the protective filler layer may be coated with a protective layer of wear-resistant dielectric material;

2) в материале для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающем матричный материал с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, согласно изобретению матрица выполнена из электропроводного материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, и покрыта сплошным слоем диэлектрического материала, поверхность которого, в свою очередь, охвачена непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси; слой защитного наполнителя может быть покрыт предохранительным слоем из износостойкого диэлектрического материала;2) in a material for protection against x-ray and gamma radiation, including matrix material with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, according to the invention, the matrix is made of electrically conductive material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature, determined from the expression Nia R≥0,1 mm, where R - radius of curvature and covered with a continuous layer of dielectric material, the surface of which, in turn, is covered by a continuous layer of an active energy shielding filler thickness (10 -3 -9 ÷ 10) m, the total weight the protective filler thus formed with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture; the protective filler layer may be coated with a protective layer of wear-resistant dielectric material;

3) в материале для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающем матричный материал с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, согласно изобретению матрица выполнена из диэлектрического материала, а защитный наполнитель выполнен в виде, по меньшей мере, двух охваченных диэлектрическим материалом автономных непрерывных энергетически активных слоев толщиной (10-9÷10-3) м, сформированных в виде размещенных друг в друге с зазором объемных сферических элементов или в виде трансформированных из последних других элементов произвольной замкнутой формы, поверхности которых имеют радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси; слои защитного наполнителя могут включать одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси;3) in a material for protection against x-ray and gamma radiation, including matrix material with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with dimensions (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, according to the invention, the matrix is made of dielectric material, and the protective filler is made in the form of at least two autonomous continuous energetically active layers covered by dielectric material with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, formed in the form of times spherical volumetric elements placed in each other with a gap or in the form of transformed from the other other elements of an arbitrary closed shape, the surfaces of which have a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and the total mass of the protective filler with equal protective properties is less than the mass of unformed protective filler from the same mixture; layers of protective filler may include the same or different in chemical composition of the mixture;

4) в материале для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающем матричный материал с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, согласно изобретению матрица выполнена из диэлектрического материала, а защитный наполнитель выполнен в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность размещенного в объеме матрицы, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из диэлектрического материала, выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси; слои защитного наполнителя могут включать одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси; промежуточные носители могут быть выполнены в виде сплошных или полых объемных элементов;4) in a material for protection against x-ray and gamma radiation, including matrix material with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, according to the invention, the matrix is made of dielectric material, and the protective filler is made in the form of an autonomous continuous energetically active layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, covering the surface of the matrix, at least one volume a bulk intermediate carrier of a dielectric material made in the form of a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and the total mass of the formed thus, the protective filler with equal protective properties is less than the mass of unformed protective filler from the same mixture; layers of protective filler may include the same or different in chemical composition of the mixture; intermediate carriers can be made in the form of solid or hollow volumetric elements;

5) в материале для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающем матричный материал с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, согласно изобретению матрица выполнена из диэлектрического материала, а защитный наполнитель выполнен в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из электропроводного материала, покрытого сплошным слоем диэлектрического материала и выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси; слои защитного наполнителя могут включать одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси; промежуточные носители могут быть выполнены в виде сплошных или полых объемных элементов.5) in a material for protection against x-ray and gamma radiation, including matrix material with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, according to the invention, the matrix is made of dielectric material, and the protective filler is made in the form of an autonomous continuous energetically active layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, covering the surface of at least one volumetric intermediate carrier I am of an electrically conductive material coated with a continuous layer of dielectric material and made in the form of a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, moreover, the total mass of the protective filler formed in this way with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture; layers of protective filler may include the same or different in chemical composition of the mixture; intermediate carriers can be made in the form of solid or hollow volumetric elements.

Приведенные выше признаки, характеризующие группу изобретений, существенны, так как каждый из них влияет на соответствующий технический результат, который в совокупности с другими техническими результатами обеспечивает решение поставленной задачи.The above characteristics characterizing the group of inventions are significant, since each of them affects the corresponding technical result, which together with other technical results provides a solution to the problem.

Так, в первом варианте материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений выполнение матрицы из диэлектрического материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 м, где R - радиус кривизны, и охвачена непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-3÷10-3) м, обеспечивает у используемого защитного наполнителя проявление качественно нового эффекта, а именно: вследствие распространения по замкнутому (самого на себя) слою защитного наполнителя квантов вторичного излучения (в которое трансформируется первичное излучение, что обусловлено проявлением эффекта "туннелирования" квантов [13]) многократно возрастает длина их пути (т.е. величина х в формуле Бугера, см. [1] на с.2). При этом возрастает сечение взаимодействия рентгеновского и гамма-излучений с веществом, благодаря чему достигается повышение удельных характеристик защитных свойств предлагаемого РЗМ.So, in the first embodiment of the material for protection against x-ray and gamma radiation, the matrix is made of a dielectric material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 m, where R - radius of curvature and the covered continuous energetically active layer thickness of the protective filler (10 -3 -3 ÷ 10) m, provides a protective filler used in the manifestation of a qualitatively novog effect, namely: due to the propagation of secondary radiation quanta (into which the primary radiation is transformed, which is due to the manifestation of the “tunneling” effect of quanta [13]) through a closed (self-propagating) layer of the protective filler layer [13], their path length increases (ie, x in the Bouguer formula, see [1] on p.2). At the same time, the cross section for the interaction of X-ray and gamma radiation with the substance increases, thereby increasing the specific characteristics of the protective properties of the proposed REM.

Кроме того, создание замкнутого вокруг матричного материала слоя из частиц полидисперсного металлосодержащего защитного наполнителя не вызывает технологических затруднений, что позволяет обеспечить стабильное качество аномально высоких удельных защитных характеристик предлагаемого РЗМ.In addition, the creation of a layer closed around the matrix material of particles of a polydisperse metal-containing protective filler does not cause technological difficulties, which ensures stable quality of abnormally high specific protective characteristics of the proposed REM.

Регламентация же значения радиуса кривизны R призвана (в зависимости от конкретных технических условий как в первом, так и во всех последующих предлагаемых вариантах РЗМ) обеспечить плавность изменения направления энергетически активного слоя защитного наполнителя, что повышает технологичность изготовления предлагаемого РЗМ и улучшает условия для проявления эффекта "туннелирования" квантов.The regulation of the value of the radius of curvature R is intended (depending on the specific technical conditions in both the first and all subsequent proposed REM versions) to ensure a smooth change in direction of the energetically active layer of protective filler, which increases the manufacturability of the proposed REM and improves the conditions for the manifestation of the effect " tunneling 'quanta.

Особо следует отметить, что в предлагаемом варианте эффект "туннелирования" квантов проявляет себя не в качестве вредного и опасного явления, для подавления которого в прототипе [12] предпринимаются дополнительные дорогостояшие меры, а в качестве полезного эффективного средства повышения РЗ-свойств.It should be especially noted that in the proposed embodiment, the effect of “tunneling” of quanta does not manifest itself as a harmful and dangerous phenomenon, to suppress which additional costly measures are taken in the prototype [12], but as a useful effective means of increasing the RE properties.

В формуле изобретения под непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя в отличие от, например, сплошного слоя понимается такой слой, у которого частицы смеси находятся на энергетически активных расстояниях, измеряемых десятками и сотнями ангстрем (в зависимости от дисперсности и энергии Ферми энергетически взаимосвязанных частиц смеси). Именно такая непрерывность слоя под действием ППИ обеспечивает генерирование в нем ВПИ, т.е. обеспечивает реализацию эффекта "туннелирования" квантов.In the claims, a continuous energetically active layer of protective filler, unlike, for example, a continuous layer, means a layer in which the particles of the mixture are at energetically active distances measured in tens and hundreds of angstroms (depending on the dispersion and Fermi energy of the energetically interconnected particles of the mixture) . It is such continuity of the layer under the action of PPI that ensures the generation of VPI in it, i.e. provides the effect of the "tunneling" of quanta.

В первом варианте материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений матрица выполнена из диэлектрического материала.In the first embodiment of the material for protection against x-ray and gamma radiation, the matrix is made of dielectric material.

У известного аналога [14] слой частиц полидисперсной металлосодержащей смеси защитного наполнителя охватывает поверхность матрицы, выполненной также из диэлектрического материала в виде текстильной основы, т.е. поверхности нити, а у аналога [11] подобный слой охватывает поверхности отдельных филамент, скручиваемых затем в нить. При этом в слое полидисперсных частиц (которые, в отличие от ультрадисперсных частиц [16], являются электропроводными), зафиксированных на энергетически активных расстояниях друг от друга на поверхности нити (или на поверхности отдельной филаменты) и сформированных в энергетически взаимосвязанные рентгенопоглощающие ансамбли (так же, как и в предлагаемом варианте материала), благодаря диэлектрической основе не перемыкаются (не закорачиваются) электростатические потенциалы отдельных частиц и их ансамблей. Однако в указанных аналогах опасное вторичное излучение, возникновение которого обусловлено эффектом "туннелирования" квантов, распространяется по слою защитного наполнителя к торцам нити или отдельных филамент (в том числе скрученных в нить), через которые и излучается, что с точки зрения радиационной защиты совершенно недопустимо.In the known analogue [14], a layer of particles of a polydisperse metal-containing mixture of a protective filler covers the surface of a matrix made also of a dielectric material in the form of a textile base, i.e. the surface of the thread, and for the analogue [11], a similar layer covers the surfaces of individual filaments, then twisted into a thread. Moreover, in a layer of polydisperse particles (which, in contrast to ultrafine particles [16], are electrically conductive) fixed at energetically active distances from each other on the surface of the filament (or on the surface of a separate filament) and formed into energetically interconnected x-ray absorbing ensembles (also as in the proposed version of the material), due to the dielectric base, the electrostatic potentials of individual particles and their ensembles do not short-circuit (do not short-circuit). However, in these analogs, dangerous secondary radiation, the occurrence of which is due to the "tunneling" effect of quanta, propagates through a layer of protective filler to the ends of the thread or individual filaments (including twisted into a thread), through which it is emitted, which is completely unacceptable from the point of view of radiation protection .

В отличие от этого в предлагаемом первом варианте защитного материала матрица из диэлектрического материала выполнена в виде объемного сферического элемента (или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы), т.е. открытые излучающие торцы у выполненной таким образом матрицы отсутствуют. Естественно, они отсутствуют и у слоя полидисперсной смеси защитного наполнителя, охватывающего эту матрицу. При этом отдельные частицы полидисперсной смеси защитного наполнителя, образуя слой толщиной (10-9÷10-3) м, зафиксированы в диэлектрическом материале на поверхности матрицы (занимая, по сути, ее приповерхностный слой) на энергетически активных расстояниях как в тангенциальных направлениях, так и по высоте слоя. В результате опасное вторичное излучение, возникновение которого обусловлено эффектом "туннелирования" квантов, распространяется по замкнутой (самой на себя) поверхности слоя, не выходя за ее пределы.In contrast, in the proposed first embodiment of the protective material, the matrix of dielectric material is made in the form of a volumetric spherical element (or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element), i.e. open radiating ends of the matrix made in this way are absent. Naturally, they are absent in the layer of the polydisperse mixture of protective filler, covering this matrix. In this case, individual particles of a polydisperse mixture of a protective filler, forming a layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, are fixed in a dielectric material on the surface of the matrix (occupying, in fact, its surface layer) at energetically active distances both in tangential directions, so and the height of the layer. As a result, the dangerous secondary radiation, the occurrence of which is due to the "tunneling" effect of quanta, propagates along a closed (to itself) surface of the layer, without going beyond it.

Как в первом варианте, так и в нижеприведенных вариантах предлагаемого материала в качестве диэлектрического материала могут быть использованы:As in the first embodiment, and in the following versions of the proposed material as dielectric material can be used:

- природные полимеры типа коллагена, альбумина, казеина, камеди, древесной смолы, крахмала, декстрина, латекса, гуттаперчи, зеина, соевого казеина и композиции на их основе;- natural polymers such as collagen, albumin, casein, gum, wood resin, starch, dextrin, latex, gutta-percha, zein, soy casein and compositions based on them;

- синтетические полимеры типа полиакрилатов, полиамидов, полиэтиленов, полиэфиров, полиуретанов, синтетических каучуков, фенолформальдегидных смол, карбамидных или эпоксидных смол и композиций на их основе;- synthetic polymers such as polyacrylates, polyamides, polyethylene, polyesters, polyurethanes, synthetic rubbers, phenol-formaldehyde resins, urea or epoxy resins and compositions based on them;

- элементоорганические полимеры типа кремнийорганических полимеров;- organoelement polymers such as organosilicon polymers;

- газонаполненные пластмассы типа пенопластов и поропластов;- gas-filled plastics such as foams and polystyrene;

- пленкообразующие вещества типа эфироцеллюлозных лаков;- film-forming substances such as cellulose ether varnishes;

- жидкие неполярные материалы типа бензола, трансформаторного масла и др.- liquid non-polar materials such as benzene, transformer oil, etc.

У металлосодержащего защитного наполнителя, сформированного согласно предлагаемому изобретению, общая масса при равных защитных свойствах меньше массы несформированного того же защитного наполнителя.For a metal-containing protective filler formed according to the invention, the total mass with equal protective properties is less than the mass of the unformed same protective filler.

Известно, что у прототипа [12] общая масса сегрегированного (т.е. тоже по-своему сформированного) защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного того же защитного наполнителя в (1,01÷1,96) раза. А у аналога [11] общая масса сегрегированного (сформированного) защитного наполнителя при равных защитных свойствах еще в большей мере меньше массы несформированного того же защитного наполнителя, а именно в (2÷20) раз.It is known that the prototype [12] has a total mass of segregated (i.e., also formed in its own way) protective filler with equal protective properties less than the mass of the unformed same protective filler (1.01 ÷ 1.96) times. And for the analogue [11], the total mass of the segregated (formed) protective filler with equal protective properties is even less than the mass of the unformed same protective filler, namely (2–20) times.

В отличие от известных технических решений [11, 12] в предлагаемом первом варианте материала снижение общей массы защитного наполнителя достигается благодаря использованию принципиально нового конструктивно-технологического подхода, в результате реализации которого непрерывный энергетически активный слой защитного наполнителя заданной (в зависимости от конкретных технических условий) толщины (10-9÷10-3) м охватывает матрицу по ее непрерывной, плавно замкнутой самой на себя поверхности. Это, в свою очередь, вызывает проявление качественно нового эффекта - многократное возрастание длины пути квантов проникающего излучения, вследствие чего обеспечивается более высокий уровень защиты при меньшей массе защитного наполнителя. Однако, в отличие от известных технических решений [11, 12], у предлагаемого РЗМ проявляется еще и дополнительный эффект, а именно: повышение его технологичности изготовления с возможностью получения стабильных удельных характеристик защитных свойств.In contrast to the known technical solutions [11, 12] in the proposed first version of the material, a decrease in the total mass of the protective filler is achieved through the use of a fundamentally new structural and technological approach, as a result of which a continuous energetically active layer of the protective filler is given (depending on the specific technical conditions) thickness (10 -9 ÷ 10 -3 ) m covers the matrix on its continuous, smoothly closed on itself surface. This, in turn, causes the manifestation of a qualitatively new effect - a multiple increase in the path length of the quanta of penetrating radiation, as a result of which a higher level of protection with a smaller mass of protective filler is provided. However, in contrast to the known technical solutions [11, 12], the proposed REM also has an additional effect, namely: an increase in its manufacturability with the possibility of obtaining stable specific characteristics of the protective properties.

Следует также подчеркнуть, что в данном случае заявленному РЗМ неправомерно противопоставлять несколько порознь известных аналогов (в частности, [11, 12]), так как качественно новый положительный эффект достигается лишь при использовании всех без исключения признаков, указанных в п.1 формулы предлагаемого изобретения.It should also be emphasized that in this case it is unlawful to declare the declared REM a little apart of the known analogues (in particular, [11, 12]), since a qualitatively new positive effect is achieved only when using without exception all the characteristics specified in paragraph 1 of the claims of the present invention .

Так, например, если из приведенной совокупности признаков вычленить признак, касающийся того, что общая масса сформированного защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси, то проявление качественно нового эффекта, связанного с многократным возрастанием длины пути квантов проникающего излучения, окажется невозможным. Если указанная общая масса сформированного защитного наполнителя будет не меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси, а, скажем, будет больше, то в слое защитного наполнителя, охватывающего матрицу по ее непрерывной, плавно замкнутой самой на себя поверхности, из-за избытка энергетически взаимосвязанных частиц с размерами (10-9÷10-3) м не смогут быть выдержаны энергетически активные расстояния между ними, в результате чего пропадут условия для возникновения эффекта "туннелирования" квантов. Вследствие этого поток квантов ППИ не будет трансформироваться в энергию индуцируемого в замкнутом слое потока квантов ВПИ. А сам вторичный поток квантов, в свою очередь, не будет распространяться по слою по многократно увеличенной (по сравнению с толщиной слоя) длине пути с соответствующей потерей энергии. Это свидетельствует о том, что рассмотренный признак тесно взаимосвязан как структурно, так и функционально с остальной совокупностью признаков; его нельзя рассматривать в отрыве от последних, т.к. положительный эффект достигается только с помощью всей совокупности признаков.So, for example, if from a given set of features we isolate a sign that the total mass of the formed protective filler with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture, then the manifestation of a qualitatively new effect associated with a multiple increase in the path length of the quanta of penetrating radiation will be impossible. If the indicated total mass of the formed protective filler is not less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture, but, say, will be larger, then in the layer of protective filler that encompasses the matrix along its continuous surface smoothly closed onto itself, due to the excess of energy interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m cannot be maintained energetically active distances between them, as a result of which the conditions for the emergence of the effect of "tunneling" of quanta will disappear. As a result, the flux of quanta of IPI will not be transformed into the energy of the flux of quanta of IPI induced in the closed layer. And the secondary flux of quanta, in turn, will not propagate along the layer over the many times increased (compared with the layer thickness) path length with a corresponding energy loss. This indicates that the considered feature is closely interconnected both structurally and functionally with the rest of the set of features; it cannot be considered in isolation from the latter, because a positive effect is achieved only with the help of the totality of signs.

Во втором варианте материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений в отличие от первого варианта матрица выполнена из электропроводного материала, но покрыта сплошным слоем диэлектрического материала. С точки зрения физики взаимодействия ППИ с непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя, зафиксированного на указанном сплошном слое диэлектрического материала, то различий между первым и вторым предлагаемыми вариантами РЗМ нет. Однако второй вариант открывает перспективы для придания высокотехнологическими методами аномально высоких радиационно-защитных (РЗ) свойств изделиям на основе таких электропроводных матриц, как силикатная масса, гипс, бетон и т.п., придание которым радиационно-защитных свойств известными методами весьма затруднительно.In the second embodiment of the material for protection against x-ray and gamma radiation, in contrast to the first embodiment, the matrix is made of electrically conductive material, but covered with a continuous layer of dielectric material. From the point of view of the physics of the interaction of PPI with a continuous energetically active layer of protective filler fixed on the indicated continuous layer of dielectric material, there are no differences between the first and second proposed REM options. However, the second option opens up prospects for giving high-tech methods abnormally high radiation protective (RE) properties to products based on electrically conductive matrices such as silicate mass, gypsum, concrete, etc., which are difficult to impart to radiation protective properties by known methods.

В первом и во втором вариантах предлагаемого РЗМ, согласно изобретению, для предотвращения механического повреждения слоя защитного наполнителя во время эксплуатации последний может быть покрыт предохранительным слоем из износостойкого диэлектрического материала, например, резины, полиамида, стеклопластика и т.п.In the first and second embodiments of the proposed REM, according to the invention, to prevent mechanical damage to the protective filler layer during operation, the latter can be coated with a protective layer of wear-resistant dielectric material, for example, rubber, polyamide, fiberglass, etc.

Признак, касающийся выполнения матрицы в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы с регламентацией нижнего значения радиуса кривизны, причем этот элемент либо непосредственно охвачен непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя (если матрица выполнена из диэлектрического материала, как в первом варианте предлагаемого РЗМ), либо этот элемент предварительно охвачен сплошным слоем из диэлектрического материала, а затем сверху охвачен непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя (если матрица выполнена из электропроводного материала, как во втором варианте предлагаемого РЗМ), является новым по отношению к прототипу [12], т.к. указанный признак в последнем вообще отсутствует.A sign regarding the implementation of the matrix in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element with regulation of the lower value of the radius of curvature, moreover, this element is either directly covered by a continuous energetically active layer of protective filler (if the matrix is made of dielectric material, as in the first version of the proposed REM), or this element is previously covered by a continuous layer of dielectric material, and then on top It is a continuous energetically active layer of protective filler (if the matrix is made of electrically conductive material, as in the second version of the proposed REM), is new with respect to the prototype [12], because the specified sign in the latter is generally absent.

В третьем варианте материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений выполнение защитного наполнителя в виде, по меньшей мере, двух охваченных диэлектрическим матричным материалом автономных слоев толщиной (10-9÷10-3) м, сформированных в виде размещенных друг в друге с зазором объемных сферических элементов или в виде трансформированных из последних других элементов произвольной замкнутой формы, поверхности которых имеют радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, обеспечивает проявление у используемого защитного наполнителя качественно нового эффекта. Суть этого эффекта состоит в следующем: поток квантов ППИ, попав на первый слой защитного наполнителя, выполненного в виде замкнутого элемента, трансформируется в энергию индуцируемого в этом замкнутом слое потока квантов ВПИ (в соответствии с эффектом "туннелирования" квантов); ВПИ распространяется в слое по многократно увеличенной (по сравнению с толщиной слоя) длине пути с соответствующей потерей энергии. Часть квантов ППИ, не поглотившаяся первым слоем защитного наполнителя, попадает на второй слой, также выполненный в виде замкнутого элемента, размещенного с зазором внутри замкнутого первого слоя. При этом процесс повторяется: ППИ трансформируется в энергию индуцируемого в замкнутом втором слое потока ВПИ (в соответствии с эффектом "туннелирования" квантов); ВПИ распространяется по второму слою по многократно увеличенной (по сравнению с толщиной слоя) длине пути с соответствующей потерей энергии. Поскольку таких слоев в виде замкнутых элементов, размещенных с зазором внутри друг друга, может быть 3, 4, 5 и более, то часть квантов, не поглотившаяся каждым предыдущим замкнутым слоем, генерирует в каждом последующем слое ВПИ, кванты которого, распространяясь по замкнутым поверхностям этих последующих слоев, также проходят многократно большую длину пути (по сравнению с толщиной слоя) и соответственно теряют энергию, что, в конечном итоге, приводит к резкому возрастанию удельных характеристик РЗ-свойств предлагаемого РЗМ.In the third embodiment of the material for protection against x-ray and gamma radiation, the protective filler is made in the form of at least two autonomous layers covered by a dielectric matrix material with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, formed as being placed in each other with a gap volumetric spherical elements or in the form of transformed from the other other elements of an arbitrary closed shape, the surfaces of which have a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, removable protective filler of a qualitatively new effect. The essence of this effect is as follows: the flow of PPI quanta, having fallen on the first layer of a protective filler made in the form of a closed element, is transformed into the energy of the VPI quantum flux induced in this closed layer (in accordance with the “tunneling” effect of quanta); The VPI propagates in the layer over a significantly longer (compared to the layer thickness) path length with a corresponding energy loss. Some of the PPI quanta that are not absorbed by the first layer of protective filler fall on the second layer, also made in the form of a closed element, placed with a gap inside the closed first layer. In this case, the process repeats: PPI is transformed into the energy of the VPI flow induced in the closed second layer (in accordance with the effect of "tunneling" of quanta); VPI spreads along the second layer along the path length with a significantly increased (compared to the thickness of the layer) path with a corresponding energy loss. Since there can be 3, 4, 5 or more such layers in the form of closed elements placed with a gap inside each other, the part of the quanta that are not absorbed by each previous closed layer generates in each subsequent layer of VPI, the quanta of which propagate over closed surfaces of these subsequent layers also pass a much longer path (compared with the thickness of the layer) and accordingly lose energy, which, ultimately, leads to a sharp increase in the specific characteristics of the RE properties of the proposed REM.

Признак, касающийся выполнения слоев защитного наполнителя в третьем варианте в виде нескольких объемных замкнутых элементов, размещенных друг в друге с зазором и охваченных объемом диэлектрической матрицы, является новым по отношению к прототипу [12], т.к. указанный признак в последнем вообще отсутствует.The sign relating to the implementation of the layers of protective filler in the third embodiment in the form of several volumetric closed elements placed in each other with a gap and covered by the volume of the dielectric matrix is new in relation to the prototype [12], because the specified sign in the latter is generally absent.

Благодаря такому исполнению защитного наполнителя в предлагаемом РЗМ последний приобретает качественно новый, более высокий уровень удельных характеристик РЗ-свойств по сравнению с прототипом [12]). Другими словами, техническим результатом второго варианта изобретения является получение предложенного РЗМ с невысоким процентным содержанием металлосодержащего наполнителя, обеспечивающим без ухудшения защитных свойств снижение массы РЗМ в целом на более высоком уровне, чем это имеет место у прототипа [12].Due to this embodiment of the protective filler in the proposed REM, the latter acquires a qualitatively new, higher level of specific characteristics of the RE properties compared to the prototype [12]). In other words, the technical result of the second embodiment of the invention is to obtain the proposed REM with a low percentage of metal-containing filler, which without sacrificing protective properties reduces the mass of REM in general at a higher level than that of the prototype [12].

Выполнение условия, при котором в третьем варианте общая масса сформированного вышеописанным образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси, позволяет в зависимости от конкретных технических условий (при сохранении степени ослабления рентгеновского и гамма-излучений) снизить массу известных рентгенопоглощающих наполнителей в РЗМ даже в большей степени, чем это имеет место (в частности, от 2-х до 20-ти раз) у аналога [11]. Согласно изобретению в третьем варианте предлагаемого РЗМ такой результат достигается путем изменения числа автономных непрерывных энергетически активных слоев защитного наполнителя, размещенных внутри друг друга с зазором и охваченных объемом матрицы.Fulfillment of the condition under which, in the third embodiment, the total mass of the protective filler formed in the above manner with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture, depending on the specific technical conditions (while maintaining the degree of attenuation of x-ray and gamma radiation), X-ray absorbing fillers in rare-earth metals even to a greater extent than is the case (in particular, from 2 to 20 times) with the analogue [11]. According to the invention, in the third embodiment of the proposed REM, such a result is achieved by changing the number of autonomous continuous energetically active layers of protective filler placed inside each other with a gap and covered by the volume of the matrix.

Известен также РЗМ [17, 18], у которого матрица выполнена из диэлектрического материала (резины), а полидисперсный защитный наполнитель - в виде частиц сложного оксида редкоземельных элементов (РЗЭ), охваченных диэлектрической матрицей и зафиксированных в ней.REM is also known [17, 18], in which the matrix is made of a dielectric material (rubber), and the polydisperse protective filler is in the form of particles of a complex oxide of rare earth elements (REE) covered by a dielectric matrix and fixed in it.

Однако в предлагаемом третьем варианте РЗМ охваченные диэлектрической матрицей полидисперсные частицы защитного наполнителя, в отличие от аналога [17, 18], сформированы в виде нескольких объемных замкнутых элементов толщиной (10-9÷10-3) м, размещенных друг в друге с зазором, что позволяет использовать эффект "туннелирования" квантов для повышения удельных характеристик РЗ-свойств.However, in the proposed third embodiment, rare-earth metals covered by a dielectric matrix polydisperse particles of a protective filler, in contrast to the analogue [17, 18], are formed in the form of several volumetric closed elements with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, placed in each other with a gap, which allows the use of the "tunneling" effect of quanta to increase the specific characteristics of RE properties.

В зависимости от конкретных технических условий в предлагаемом третьем варианте РЗМ слои защитного наполнителя могут включать одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси. При этом, помимо возможности получения у третьего варианта предлагаемого РЗМ более растянутого спектра поглощения ППИ, достигается еще и дополнительный эффект, не присущий ни прототипу [12], ни аналогу [11]. Как известно, в полидисперсной смеси различие в размерах частиц обуславливает различие и в их уровнях энергии Ферми, что вызывает переход электронов от частиц с большими размерами к частицам с меньшими размерами. В результате частицы с большими размерами заряжаются положительно, а частицы с меньшими размерами - отрицательно, а ансамбль частиц в целом в результате такой их перезарядки приобретает энергетическую устойчивость. В реальных условиях на описанный механизм перезарядки частиц оказывает влияние еще целый ряд факторов, в частности, наличие на частицах оксидной пленки, наличие примесных атомов и адсорбированных на поверхности молекул и т.п. Поэтому процесс выравнивания электрохимического потенциала в ансамбле, при котором происходит их заряжение, строго говоря, носит случайный характер. Величина же и знак заряда в большей мере зависят и от топологии системы. Однако определяющим все же в описанном механизме является дисперсность, т.е. размер частиц смеси.Depending on the specific technical conditions in the proposed third version of the rare-earth metals, the layers of the protective filler may include the same or different in chemical composition of the mixture. Moreover, in addition to the possibility of obtaining a more extended absorption spectrum of PPI from the third variant of the proposed REM, an additional effect is achieved that is not inherent in either the prototype [12] or the analogue [11]. As is known, in a polydisperse mixture, the difference in particle sizes causes a difference in their Fermi energy levels, which causes the transition of electrons from particles with large sizes to particles with smaller sizes. As a result, particles with larger sizes are charged positively, and particles with smaller sizes are negatively charged, and the ensemble of particles as a whole as a result of such recharging acquires energy stability. Under real conditions, the described mechanism of particle recharging is influenced by a whole series of factors, in particular, the presence of an oxide film on the particles, the presence of impurity atoms and molecules adsorbed on the surface, etc. Therefore, the process of leveling the electrochemical potential in the ensemble, at which they are charged, strictly speaking, is random in nature. The magnitude and sign of the charge to a greater extent depend on the topology of the system. However, dispersion is still decisive in the described mechanism, i.e. particle size of the mixture.

По аналогии с этим различие химического состава частиц в расположенных рядом автономных слоях также обуславливает их различие в уровнях энергии Ферми. В результате перезарядки смежных автономных слоев частиц различного химического состава относительно друг друга последние получают разноименные заряды: "плюс" - слои, имевшие больший уровень энергии Ферми, и "минус" - наоборот, слои, имевшие меньший уровень энергии Ферми. Между такими слоями возникают силы взаимного притяжения. Такая система является более устойчивой, т.к. положение слоев дополнительно стабилизируется еще и силами кулоновского взаимодействия.By analogy with this, the difference in the chemical composition of particles in adjacent autonomous layers also determines their difference in Fermi energy levels. As a result of recharging adjacent autonomous layers of particles of different chemical composition relative to each other, the latter receive opposite charges: “plus” - layers that have a higher Fermi energy level, and “minus” - on the contrary, layers that have a lower Fermi energy level. Between such layers, forces of mutual attraction arise. Such a system is more stable, because the position of the layers is additionally stabilized by the forces of the Coulomb interaction.

В четвертом варианте выполнение матрицы из диэлектрического материала, а защитного наполнителя в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность размещенного в объеме матрицы, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из диэлектрического материала, выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, обеспечивает достижение используемым защитным наполнителем качественно нового результата, а именно: реализацию эффекта "туннелирования" квантов в качестве полезного эффективного средства повышения РЗ-свойств у предлагаемого РЗМ.In the fourth embodiment, the matrix is made of dielectric material, and the protective filler is in the form of an autonomous continuous energetically active layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, covering the surface of at least one volumetric intermediate carrier made of dielectric material placed in the matrix, made in the form of a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, ensures that the protective filler used achieves a qualitatively new result, namely, the implementation of the "tunneling" effect of quanta as a useful effective means of increasing the RE properties of the proposed REM.

В предлагаемом четвертом варианте РЗМ каждый промежуточный носитель из диэлектрического материала покрыт непрерывным энергетически активным полидисперсным слоем защитного наполнителя и выполнен с такой конфигурацией, что излучающие торцы у него отсутствуют. В результате этого генерируемое (в соответствии с эффектом "туннелирования" квантов) под действием ППИ интенсивное ВПИ распространяется по замкнутой (самой на себя) поверхности слоя, не выходя за ее пределы, с многократным увеличением (по сравнению с толщиной слоя) длины пути квантов и с соответствующей потерей энергии.In the proposed fourth embodiment, rare-earth metals, each intermediate carrier of dielectric material is coated with a continuous energetically active polydisperse layer of protective filler and is configured with no emitting ends. As a result of this, the intense VPI generated (in accordance with the “tunneling” effect of quanta) under the action of PPI propagates along a closed (itself) layer surface, without going beyond it, with a multiple increase (compared with the layer thickness) of the quantum path length and with a corresponding loss of energy.

Таким образом, эффект "туннелирования" квантов играет важную роль в придании предлагаемому четвертому варианту РЗМ более высоких удельных характеристик РЗ-свойств по сравнению с прототипом [12], в котором эффект "туннелирования" квантов, наоборот, играет роль вредного и опасного фактора, для устранения которого принимаются специальные дорогостоящие меры.Thus, the “tunneling” effect of quanta plays an important role in giving the proposed fourth variant of rare-earth metals higher specific characteristics of rare-earth properties compared to the prototype [12], in which the effect of “tunneling” quanta, on the contrary, plays the role of a harmful and dangerous factor, for elimination of which special costly measures are taken.

Действительно, у прототипа [12] под воздействием ППИ в слое защитного наполнителя, зафиксированного на промежуточном носителе, вследствие плоскостной ориентации ансамблей его частиц (в соответствии с эффектом "туннелирования" квантов) генерируется интенсивное ВПИ, которое, излучаясь с торцов промежуточных носителей, попадает в матрицу, в которой ансамбли частиц защитного наполнителя имеют объемную ориентацию, исключающую возможность проявления эффекта "туннелирования" квантов, в результате чего последний оказывается подавленным. Однако такие специальные меры устранения проявления эффекта "туннелирования" квантов как вредного фактора (в отличие от использования этого эффекта в четвертом варианте предлагаемого РЗМ для повышения удельных характеристик РЗ-свойств) без увеличения защитных свойств ведут лишь к удорожанию РЗМ.Indeed, in the prototype [12], under the influence of PPI in a layer of protective filler fixed on an intermediate carrier, due to the planar orientation of the ensembles of its particles (in accordance with the “tunneling” effect of quanta), intense VPI is generated, which, being emitted from the ends of the intermediate carriers, gets into a matrix in which the ensembles of particles of the protective filler have a volume orientation that excludes the possibility of the manifestation of the “tunneling” effect of quanta, as a result of which the latter is suppressed. However, such special measures to eliminate the manifestation of the effect of "tunneling" quanta as a harmful factor (in contrast to using this effect in the fourth embodiment of the proposed REM to increase the specific characteristics of the RE properties) without increasing the protective properties only lead to an increase in the cost of REM.

У аналога [11], у которого в качестве промежуточных носителей используют текстильную основу (в виде отрезков нити или отрезков филамент) либо минеральное волокно в виде его отрезков, под воздействием ППИ в полидисперсном защитном покрытии этих промежуточных носителей генерируется интенсивное ВПИ, которое излучается через торцы указанных промежуточных носителей, что совершенно недопустимо для РЗМ.An analogue [11], in which a textile base is used as intermediate carriers (in the form of filament or filament segments) or mineral fiber in the form of its segments, an intense VPI is generated under the influence of PPI in the polydisperse protective coating of these intermediate carriers, which is emitted through the ends these intermediate carriers, which is completely unacceptable for REM.

В отличие от аналога [11] в предлагаемом четвертом варианте РЗМ излучающие торцы у промежуточных носителей, покрытых слоем защитного полидисперсного наполнителя, отсутствуют со всеми вытекающими отсюда очевидными преимуществами, о которых упоминалось выше.In contrast to the analogue [11], in the proposed fourth variant of rare-earth metals, the radiating ends of intermediate carriers coated with a layer of protective polydisperse filler are absent with all the obvious advantages mentioned above.

В пятом варианте материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений в отличие от четвертого варианта объемные промежуточные носители выполнены из электропроводного материала, но покрыты сплошным слоем диэлектрического материала. С точки зрения различий в физике взаимодействия ППИ с каждым непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя, зафиксированном на сплошном слое диэлектрического материала, покрывающего каждый замкнутый объемный промежуточный носитель, то в пятом варианте предлагаемого РЗМ по сравнению с вышерассмотренным четвертым вариантом таковых нет. Однако пятый вариант предлагаемого РЗМ расширяет возможности использования в качестве промежуточных носителей серийно выпускаемые в смежных отраслях различного рода электропроводные сферические объемные элементы или другие замкнутые объемные элементы (в соответствии с п.5 формулы изобретения). Это, в свою очередь, способствует повышению технологичности и снижению стоимости изготовления предлагаемого варианта РЗМ.In the fifth embodiment of the material for protection against x-ray and gamma radiation, in contrast to the fourth embodiment, the bulk intermediate carriers are made of electrically conductive material, but covered with a continuous layer of dielectric material. From the point of view of differences in the physics of the interaction of PPI with each continuous energetically active layer of protective filler fixed on a continuous layer of dielectric material covering each closed bulk intermediate carrier, in the fifth variant of the proposed rare-earth metals there are none in comparison with the fourth variant considered above. However, the fifth variant of the proposed REM expands the possibilities of using various types of conductive spherical volumetric elements or other closed volumetric elements commercially available in related industries as intermediate carriers (in accordance with claim 5). This, in turn, helps to improve manufacturability and reduce the cost of manufacturing the proposed REM version.

В четвертом и в пятом вариантах слои защитного наполнителя, зафиксированного на промежуточных носителях, могут включать одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси. В этом случае, по аналогии с третьим вариантом, помимо возможности получения у четвертого и пятого вариантов предлагаемого РЗМ более растянутого спектра поглощения ППИ, может достигаться еще и дополнительный эффект, не присущий ни прототипу [12], ни аналогу [11].In the fourth and fifth embodiments, the layers of protective filler fixed on intermediate carriers may include the same or different in chemical composition of the mixture. In this case, by analogy with the third option, in addition to the possibility of obtaining from the fourth and fifth variants of the proposed REM a more extended absorption spectrum of PPI, an additional effect can be achieved that is not inherent in either the prototype [12] or the analogue [11].

Однако, как было показано на примере третьего варианта предлагаемого РЗМ, устойчивость систем в виде непрерывных энергетически активных слоев из полидисперсных смесей частиц защитного наполнителя различного химического состава, зафиксированных (в четвертом и пятом вариантах) на поверхности различных промежуточных носителей, размещенных, в свою очередь, в объеме диэлектрической матрицы, обеспечивается (помимо действия других сил) еще и силами кулоновского взаимодействия (т.е. силами взаимного притяжения слоев). В данном случае промежуточные носители наиболее предпочтительно выполнить в виде элементов плитообразной формы с закругленными торцами, на поверхностях которых зафиксированы непрерывные энергетически активные слои защитного наполнителя в полном соответствии с конфигурацией промежуточных носителей. Очевидно, что промежуточные носители с зафиксированными на них вышеуказанными слоями, получившими после перезарядки слоев (в соответствии с их уровнями энергии Ферми) заряды противоположного знака, должны размещаться в матрице в чередующемся порядке (плюс, минус) на расстояниях, при которых диэлектрическая проницаемость матрицы не препятствует переходу электронов из одного слоя в другой.However, as was shown by the example of the third variant of the proposed rare-earth metals, the stability of systems in the form of continuous energy-active layers of polydisperse mixtures of particles of a protective filler of various chemical composition, fixed (in the fourth and fifth versions) on the surface of various intermediate carriers, placed, in turn, in the volume of the dielectric matrix, it is provided (in addition to the action of other forces) also by the Coulomb interaction forces (i.e., by the forces of mutual attraction of the layers). In this case, the intermediate carriers are most preferably made in the form of plate-shaped elements with rounded ends, on the surfaces of which continuous energetically active layers of the protective filler are fixed in full accordance with the configuration of the intermediate carriers. Obviously, intermediate carriers with the above layers fixed on them, which, after recharging the layers (in accordance with their Fermi energy levels) with opposite charges, should be placed in the matrix in alternating order (plus, minus) at distances at which the dielectric constant of the matrix does not prevents the transition of electrons from one layer to another.

В четвертом и в пятом вариантах изобретения у металлосодержащего защитного наполнителя, сформированного согласно предлагаемому изобретению, общая масса при равных защитных свойствах меньше массы несформированного того же защитного наполнителя. В отличие от известных технических решений [11, 12], в которых общая масса сегрегированного (сформированного) защитного наполнителя при равных защитных свойствах тоже меньше массы несформированного того же защитного наполнителя, в предлагаемых четвертом и пятом вариантах снижение общей массы защитного наполнителя достигается благодаря использованию принципиально нового конструктивно-технологического подхода. Суть этого подхода заключается в следующем. В матрице из диэлектрического материала размещены промежуточные носители, выполненные в виде сферических элементов или в виде трансформированных из последних других элементов произвольной замкнутой формы. Указанные элементы выполнены либо целиком из диэлектрического материала (согласно четвертому варианту предлагаемого РЗМ), либо из электропроводного материала, но покрытого сплошным слоем диэлектрического материала (согласно пятому варианту предлагаемого РЗМ). Выполненные таким образом автономные промежуточные носители охвачены непрерывными энергетически активными слоями полидисперсного защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м. Приведенные выше существенные признаки четвертого и пятого вариантов предлагаемого РЗМ обеспечивают у используемого защитного наполнителя проявление качественно нового эффекта, а именно: вследствие распространения по замкнутому (самого на себя) слою защитного наполнителя генерируемых квантов ВПИ на каждом автономном промежуточном носителе (что обусловлено трансформацией ППИ в соответствии с проявлением эффекта "туннелирования" квантов) многократно возрастает длина их пути (т.е. величина х в формуле Бугера, см. [1] на стр.2). При этом возрастает сечение взаимодействия рентгеновского и гамма-излучений с веществом, благодаря чему достигается повышение удельных характеристик защитных свойств предлагаемых вариантов РЗМ.In the fourth and fifth embodiments of the invention, the metal-containing protective filler formed according to the invention has a total mass with equal protective properties less than the mass of the unformed same protective filler. In contrast to the known technical solutions [11, 12], in which the total mass of the segregated (formed) protective filler with equal protective properties is also less than the mass of the unformed same protective filler, in the proposed fourth and fifth variants, a decrease in the total mass of the protective filler is achieved by using fundamentally new constructive and technological approach. The essence of this approach is as follows. In the matrix of dielectric material, intermediate carriers are placed, made in the form of spherical elements or in the form of transformed from the latter other elements of an arbitrary closed shape. These elements are made either entirely from a dielectric material (according to the fourth embodiment of the proposed REM), or from an electrically conductive material, but covered with a continuous layer of dielectric material (according to the fifth embodiment of the proposed REM). The autonomous intermediate carriers made in this way are covered by continuous energetically active layers of a polydisperse protective filler with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m. The above essential features of the fourth and fifth variants of the proposed REM provide the used protective filler with a qualitatively new effect, namely: propagation through a closed (by itself) layer of protective filler of generated VPI quanta on each autonomous intermediate carrier (which is caused by by the formation of PPI in accordance with the manifestation of the “tunneling” effect of quanta) their path length increases many times (ie, the value of x in the Bouguer formula, see [1] on page 2). At the same time, the cross section for the interaction of X-ray and gamma radiation with the substance increases, thereby increasing the specific characteristics of the protective properties of the proposed REM variants.

Кроме того, конструкция промежуточных носителей полностью исключает возможность выхода излучения за пределы РЗМ в отличие от [11], в котором излучение может выйти за пределы РЗМ через торцы промежуточных носителей. В отличие же от прототипа [12] в предлагаемых вариантах РЗМ эффект "туннелирования" квантов используется в качестве эффективного средства повышения РЗ-свойств.In addition, the design of intermediate carriers completely excludes the possibility of radiation going beyond REMs, in contrast to [11], in which radiation can go beyond REMs through the ends of intermediate carriers. In contrast to the prototype [12] in the proposed REM variants, the effect of “tunneling” of quanta is used as an effective means of increasing the RE properties.

В то же время у прототипа [12] эффект "туннелирования" квантов играет вредную и опасную роль, для нейтрализации которой предпринимаются специальные дорогостоящие меры.At the same time, in the prototype [12], the effect of “tunneling” of quanta plays a harmful and dangerous role, to neutralize which special expensive measures are taken.

В четвертом и в пятом вариантах изобретения промежуточные носители могут быть выполнены в виде сплошных или полых объемных элементов. Последнее исполнение особенно предпочтительно, когда необходимо обеспечить минимальный вес РЗМ.In the fourth and fifth embodiments of the invention, the intermediate carriers can be made in the form of solid or hollow volumetric elements. The latter version is particularly preferred when it is necessary to ensure a minimum weight of rare-earth metals.

Техническим результатом четвертого и пятого вариантов изобретения является получение материала для защиты от рентгеновского и гамма-излучений с невысоким процентным содержанием защитного наполнителя, обеспечивающим высокую надежность защиты без применения дополнительных дорогостоящих мер.The technical result of the fourth and fifth variants of the invention is to obtain a material for protection against x-ray and gamma radiation with a low percentage of protective filler, providing high reliability of protection without the use of additional costly measures.

Вышеописанные варианты изобретения иллюстрируют следующие примеры.The above embodiments of the invention are illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Из сырой резины на основе синтетического каучука был сформирован объемный сферический элемент (шар) диаметром 4 см, на поверхность которого путем обкатывания его на плоской стеклянной поверхности в порошке полидисперсной смеси из частиц размером (10-9÷10-3) м был нанесен слой сложного оксида редкоземельных элементов (РЗЭ) толщиной около 0,5 мм. Затем на поверхности образца без нарушения сферической формы был сформирован предохранительный слой толщиной 4 мм из той же сырой резины. Для этого из предварительно прокатанного на каландре листа сырой резины толщиной 4 мм с помощью шаблона вырезалась профильная заготовка, которую обворачивали вокруг матрицы с сохранением сферической формы и обеспечением плотного сопряжения стыка. В результате был получен сферический элемент, под предохранительным слоем сырой резины которого был зафиксирован замкнутый (сам на себя) слой РЗЭ в количестве 13% по массе относительно массы всего образца. Далее сферический образец был медленно деформирован под прессом (при открытом с его боков пространстве) до образования плитообразной заготовки с округленными торцами толщиной около 2 см. После этого на лабораторном каландре из указанной заготовки был сформирован лист толщиной 0,32 см по ТУ 38-105455-72 с размерами (12×16) см2, который был помещен в автоклав, где подвергся вулканизации в атмосфере горячего воздуха. При этом радиус кривизны на торцах листа составлял ≈0,16 см, а радиус кривизны слоя РЗЭ внутри листа R>0,1 мм.A crude spherical element (ball) with a diameter of 4 cm was formed from crude rubber based on synthetic rubber, on the surface of which a complex layer was deposited from a particle size (10 -9 ÷ 10 -3 ) m by rolling it on a flat glass surface in a powder of a polydisperse mixture rare earth oxide (REE) with a thickness of about 0.5 mm. Then, on the surface of the specimen, without breaking the spherical shape, a protective layer of 4 mm thick was formed from the same crude rubber. To do this, a profile blank was cut from a sheet of crude rubber pre-rolled on a calender of 4 mm thickness using a template, which was wrapped around the matrix with maintaining a spherical shape and ensuring a tight joint of the joint. As a result, a spherical element was obtained, under the protective layer of crude rubber of which a closed (on itself) layer of REE was fixed in an amount of 13% by weight relative to the weight of the entire sample. Then the spherical sample was slowly deformed under the press (with the space open from its sides) until a plate-like blank with rounded ends about 2 cm thick was formed. After that, a sheet 0.32 cm thick was formed on the laboratory calender according to TU 38-105455- 72 with dimensions (12 × 16) cm 2 , which was placed in an autoclave, where it underwent vulcanization in an atmosphere of hot air. The radius of curvature at the ends of the sheet was ≈0.16 cm, and the radius of curvature of the REE layer inside the sheet was R> 0.1 mm.

Масса образца составила - 108,4 г, а масса сложного оксида РЗЭ в нем - 14,1 г.The mass of the sample was 108.4 g, and the mass of the complex REE oxide in it was 14.1 g.

Полученный образец первого предлагаемого варианта РЗМ был подвергнут тестированию при следующих режимах: напряжение на аноде рентгеновской трубки U=128 кВ, энергия квантов рентгеновского излучения Е=85 кэВ. Облучение образца осуществлялось широким пучком рентгеновского излучения. Время облучения 0,5 с.The obtained sample of the first proposed variant of rare-earth metals was tested under the following conditions: voltage at the anode of the x-ray tube U = 128 kV, the energy of the quanta of x-ray radiation E = 85 keV. The sample was irradiated with a wide beam of x-ray radiation. The exposure time is 0.5 s.

В сложном оксиде чистых РЗЭ присутствует в среднем 81,4%, что в образце при массе сложного оксида, равной 14,1 г, составляет 14,1×0,814=14,48 г. Тогда поверхностная плотность РЗЭ при размерах образца (12×16) см2 составляет 11,48/12×16=0,06 г/см2, а средняя пикнометрическая плотность РЗЭ при химическом составе сложного оксида (CeO2 - 52%, LaO2 - 23%, NdO2 - 19%, PrO2 - 5%; мех. примеси - 1%) составляет:In the pure oxide of pure REEs, an average of 81.4% is present, which is 14.1 × 0.814 = 14.48 g in the sample with a complex oxide mass of 14.1 g. Then, the surface density of REEs with the dimensions of the sample (12 × 16 ) cm 2 is 11.48 / 12 × 16 = 0.06 g / cm 2 , and the average pycnometric density of REEs with the chemical composition of the complex oxide (CeO 2 is 52%, LaO 2 is 23%, NdO 2 is 19%, PrO 2 - 5%; mechanical impurities - 1%) is:

0,814×(6,789×52+6,18×23+6,908×19+6,475×5):99=0,814×6,65=5,4 г/см3.0.814 × (6.789 × 52 + 6.18 × 23 + 6.908 × 19 + 6.475 × 5): 99 = 0.814 × 6.65 = 5.4 g / cm 3 .

В результате расчетная защитная толщина РЗЭ в предлагаемом первом варианте РЗМ составляет:As a result, the estimated protective thickness of REE in the proposed first version of REE is:

Хр=0,06/5,4=0,011 см.X p = 0.06 / 5.4 = 0.011 cm.

Рентгенографический контроль с последующим сравнением со ступенчатым свинцовым ослабителем показал, что предлагаемый первый вариант РЗМ имеет фактический защитный свинцовый эквивалент Хф=0,01 см. Соответствующая этому защитному свинцовому эквиваленту приведенная защитная толщина РЗЭ составляет: Хпр=0,01×11,34/5,4=0,021 см.X-ray control followed by comparison with a step-wise lead attenuator showed that the proposed first variant of rare-earth metals has an actual protective lead equivalent X f = 0.01 cm. The reduced protective thickness of REE corresponding to this protective lead equivalent is: X ol = 0.01 × 11.34 / 5.4 = 0.021 cm.

В результате защитный эквивалент предлагаемого первого варианта РЗМ при данных режимах тестирования (U=128 кВ и Е=85 кэВ) относительно фактической защитной толщины РЗЭ в нем составляетAs a result, the protective equivalent of the proposed first variant of REE with these test modes (U = 128 kV and E = 85 keV) relative to the actual protective thickness of REE in it is

К=Хпрр=0,021/0,011=1,9.K = X pr / X p = 0.021 / 0.011 = 1.9.

Затем тот же образец был подвергнут тестированию при следующих режимах: напряжение на аноде рентгеновской трубки - 40 кВ, энергия квантов рентгеновского излучения - 27 кэВ. Облучение аналогично осуществлялось широким пучком рентгеновского излучения в течение 0,5 с.Then the same sample was tested under the following conditions: the voltage at the anode of the x-ray tube is 40 kV, the energy of the x-ray quanta is 27 keV. Irradiation was similarly carried out with a wide beam of x-ray radiation for 0.5 s.

Рентгенографический контроль с последующим сравнением со ступенчатым свинцовым ослабителем показал, что тот же образец РЗМ при данных условиях тестирования имеет защитный свинцовый эквивалент Хф=0,06 см.X-ray control followed by comparison with a step-based lead attenuator showed that the same REM sample under these test conditions has a protective lead equivalent of X f = 0.06 cm.

Соответствующая этому защитному свинцовому эквиваленту приведенная защитная толщина РЗЭ составляет:The reduced protective thickness of REE corresponding to this protective lead equivalent is:

Хпр=0,06×11,34/5,4=0,126 см.X ol = 0.06 × 11.34 / 5.4 = 0.126 cm.

В результате защитный эквивалент предлагаемого первого варианта РЗМ при данных режимах тестирования (U=40 кВ и Е=27 кэВ) относительно той же фактической защитной толщины РЗЭ в нем составляет:As a result, the protective equivalent of the proposed first variant of REE under these test modes (U = 40 kV and E = 27 keV) relative to the same actual REE protective thickness in it is:

К=Хпрр=0,126/0,011=11,4.K = X pr / X p = 0.126 / 0.011 = 11.4.

Таким образом, вследствие распространения по замкнутому (самого на себя) слою защитного наполнителя квантов ВПИ (в которое трансформируется ППИ, что обусловлено проявлением эффекта "туннелирования" квантов) многократно возрастает длина их пути, вследствие чего возрастает сечение взаимодействия рентгеновского и гамма излучений с веществом. А это, в свою очередь, приводит к тому, что при различных режимах облучения один и тот же образец первого варианта РЗМ имеет аномально высокие величины защитного эквивалента по отношению к одной и той же фактической защитной толщине РЗЭ в этом же РЗМ.Thus, due to the propagation of the VPI quantum protective filler over the closed (by itself) layer (into which the PPI is transformed, which is due to the manifestation of the “tunneling” effect of quanta), their path length increases many times, as a result of which the cross section for the interaction of X-ray and gamma radiation with matter increases. And this, in turn, leads to the fact that under different irradiation conditions the same sample of the first variant of REE has abnormally high values of the protective equivalent with respect to the same actual protective thickness of REE in the same REE.

Поскольку работа замкнутого (самого на себя) слоя защитного наполнителя, обусловленная проявлением эффекта "туннелирования" квантов, во втором предлагаемом варианте РЗМ не отличается от первого варианта, рассматривать ее на примере испытания специально изготовленного образца нет необходимости.Since the work of a closed (by itself) layer of a protective filler, due to the manifestation of the effect of "tunneling" of quanta, in the second proposed variant of rare-earth metals does not differ from the first option, it is not necessary to consider it as an example of testing a specially made sample.

Пример 2.Example 2

Из той же сырой резины и защитного наполнителя в виде полидисперсного сложного оксида РЗЭ с использованием тех же технологических приемов, что и в примере 1, был сформирован объемный сферический элемент диаметром 3,5 см с зафиксированными внутри его тремя замкнутыми концентрически размещенными друг в друге с зазором слоями из сложного оксида РЗЭ толщиной около 0,5 мм. При этом зазоры между указанными слоями и толщина наружного предохранительного слоя из сырой резины составляли 2 мм. Общее содержание РЗЭ составило 35,5% по массе относительно массы всего образца.Using the same crude rubber and a protective filler in the form of a polydisperse complex REE oxide using the same technological methods as in Example 1, a three-dimensional spherical element was formed with a diameter of 3.5 cm with three closed inside it concentrically placed one inside the other with a gap layers of complex REE oxide with a thickness of about 0.5 mm. At the same time, the gaps between these layers and the thickness of the outer protective layer of crude rubber were 2 mm. The total REE content was 35.5% by weight relative to the weight of the entire sample.

После этого сферический образец был медленно деформирован под прессом при открытом с его боков пространстве до образования плитообразной заготовки с округленными торцами толщиной около 2 см. Далее (по аналогии с примером 1) на лабораторном каландре из указанной заготовки был сформирован лист толщиной 0,32 см по ТУ 38-105455-72 с размерами (8×8,8) см2, который был помещен в автоклав, где подвергся вулканизации в атмосфере горячего воздуха. При этом радиус кривизны на торцах листа составил ≈0,16 см, а радиусы кривизны на краях деформированных и размещенных друг в друге слоев защитного наполнителя в виде полидисперсного сложного оксида РЗЭ - R>0,1 мм.After that, the spherical sample was slowly deformed under the press with the space open from its sides until a plate-like blank was formed with rounded ends about 2 cm thick. Next (by analogy with Example 1), a sheet 0.32 cm thick was formed from the said blank on the laboratory calender TU 38-105455-72 with dimensions (8 × 8.8) cm 2 , which was placed in an autoclave, where it underwent vulcanization in an atmosphere of hot air. The radius of curvature at the ends of the sheet was ≈0.16 cm, and the radii of curvature at the edges of the deformed and placed in each other layers of the protective filler in the form of a polydisperse complex REE oxide - R> 0.1 mm.

Масса образца составила 47,9 г, а масса сложного оксида РЗЭ в нем - 17,0 г.The mass of the sample was 47.9 g, and the mass of the complex REE oxide in it was 17.0 g.

Полученный образец предлагаемого третьего варианта РЗМ был подвергнут тестированию при режимах, аналогичных режимам в примере 1:The obtained sample of the proposed third variant of rare-earth metals was tested under conditions similar to those in example 1:

а) U=128 кВ, Е=85 кэВ, t=0,5 с;a) U = 128 kV, E = 85 keV, t = 0.5 s;

б) U=40 кВ, Е=27 кэВ, t=0,5 с.b) U = 40 kV, E = 27 keV, t = 0.5 s.

Количество чистых РЗЭ в образце составляет: 17,0×0,814=13,8 г. Тогда поверхностная плотность РЗЭ составляет: 13,8/8×8,8=0,196 г/см2 при пикнометрической плотности РЗЭ - 5,4 г/см3.The amount of pure REE in the sample is: 17.0 × 0.814 = 13.8 g. Then the surface density of REE is: 13.8 / 8 × 8.8 = 0.196 g / cm 2 with a pycnometric density of REE - 5.4 g / cm 3 .

В результате расчетная защитная толщина РЗЭ в предлагаемом третьем варианте РЗМ составляет: Хр=0,196/5,4=0,036 см.As a result, the calculated protective thickness of the REE in the proposed third version of the REE is: X p = 0.196 / 5.4 = 0.036 cm.

Рентгенографический контроль с последующим сравнением со ступенчатым свинцовым ослабителем показал, что предлагаемый третий вариант РЗМ при режимах облучения (а) имеет фактический защитный свинцовый эквивалент Хф=0,07 см, а при режиме облучения (б) - Хф=0,51 см. Далее (по аналогии с примером 1) имеем:X-ray control followed by comparison with a step-wise lead attenuator showed that the proposed third variant of rare-earth metals under the irradiation conditions (a) has an actual protective lead equivalent X f = 0.07 cm, and under the irradiation mode (b) - X f = 0.51 cm . Further (by analogy with example 1) we have:

а) при U=128 кВ, Е=85 кэВ и t=0,5 с:a) at U = 128 kV, E = 85 keV and t = 0.5 s:

Хпр=0,07×11,34/5,4=0,147 см; К=Хпрр=0,147/0,036=4,1.X ave = 0,07 × 11,34 / 5,4 = 0,147 cm; K = X pr / X p = 0.147 / 0.036 = 4.1.

б)при U=40 кВ, Е=27 кэВ и t=0,5 с:b) at U = 40 kV, E = 27 keV and t = 0.5 s:

Хпр=0,51×11,34/5,4=1,07см; К=Хпрр=1,07/0,036=29,7.X ave = 0,51 × 11,34 / 5,4 = 1,07sm; K = X pr / X p = 1.07 / 0.036 = 29.7.

Таким образом, в предлагаемом третьем варианте РЗМ наличие зафиксированных в диэлектрической матрице нескольких размещенных друг в друге с зазором непрерывных замкнутых слоев дисперсного защитного наполнителя обеспечивает более высокий уровень защиты.Thus, in the proposed third embodiment, rare-earth metals, the presence of several closed continuous layers of dispersed protective filler fixed in the dielectric matrix with each other with a gap provides a higher level of protection.

Пример 3.Example 3

Из той же сырой резины и защитного наполнителя в виде полидисперсного сложного оксида РЗЭ с использованием тех же технологических приемов, что и в примере 1, был сформирован объемный цилиндрический элемент диаметром 4,4 см и шириной 2,7 см, внутри которого в одной плоскости в контакте друг с другом были размещены 3 сферических промежуточных носителя.Using the same crude rubber and a protective filler in the form of a polydisperse complex REE oxide using the same technological methods as in Example 1, a bulky cylindrical element was formed with a diameter of 4.4 cm and a width of 2.7 cm, inside of which in one plane in 3 spherical intermediate carriers were placed in contact with each other.

Каждый промежуточный носитель представлял собой сферический элемент (шар) диаметром 2 см, на который был нанесен слой полидисперсного сложного оксида РЗЭ толщиной около 0,5 мм. Сферические элементы были помещены в цилиндрическую обойму из сырой резины с толщиной стенки 0,2 см, торцы которой заподлицо были залеплены крышками из той же резины толщиной 0,2 см.Each intermediate carrier was a spherical element (ball) with a diameter of 2 cm onto which a layer of polydisperse complex REE oxide with a thickness of about 0.5 mm was deposited. The spherical elements were placed in a cylindrical cage of crude rubber with a wall thickness of 0.2 cm, the ends of which were flush-covered with lids of the same rubber with a thickness of 0.2 cm.

Общее содержание РЗЭ составило 20,4% по массе относительно массы всего образца.The total REE content was 20.4% by weight relative to the weight of the entire sample.

Цилиндрический образец был медленно деформирован под прессом при открытом с его боков пространстве: вначале в осевом направлении (с 2,7 см до 2,2 см), а затем в радиальном направлении до образования плитообразной заготовки с округленными торцами толщиной около 2 см. После этого (по аналогии с примером 1) на лабораторном каландре из указанной заготовки был сформирован лист толщиной 0,32 см по ТУ 38-105455-72 с размерами (10×8,8) см2, который был помещен в автоклав, где подвергся вулканизации в атмосфере горячего воздуха. При этом радиус кривизны на торцах листа составил ≈0,16 см, а радиусы кривизны на краях деформированных слоев защитного наполнителя зафиксированных в промежуточных носителях - R>0,1 мм.The cylindrical sample was slowly deformed under the press with the space open from its sides: first, in the axial direction (from 2.7 cm to 2.2 cm), and then in the radial direction to form a plate-like blank with rounded ends about 2 cm thick. After that (by analogy with example 1) on a laboratory calender a sheet with a thickness of 0.32 cm was formed from the specified blank according to TU 38-105455-72 with dimensions (10 × 8.8) cm 2 , which was placed in an autoclave, where it was vulcanized in atmosphere of hot air. The radius of curvature at the ends of the sheet was ≈0.16 cm, and the radii of curvature at the edges of the deformed layers of protective filler fixed in the intermediate carriers were R> 0.1 mm.

Масса образца составила 52,0 г, а масса сложного оксида РЗЭ в нем - 10,6 г.The mass of the sample was 52.0 g, and the mass of the complex REE oxide in it was 10.6 g.

Полученный образец предлагаемого четвертого варианта РЗМ был подвергнут тестированию при режимах, аналогичных режимам в примере 1:The obtained sample of the proposed fourth version of the rare-earth metals was tested under conditions similar to those in example 1:

а) U=128 кВ, Е=85 кэВ, t=0,5 с;a) U = 128 kV, E = 85 keV, t = 0.5 s;

б)U=40 кВ, E=27 кэВ, t=0,5 c.b) U = 40 kV, E = 27 keV, t = 0.5 s.

Облучение образца осуществлялось широким пучком рентгеновского излучения с коллимацией его посредством коллиматора диаметром 30 мм с условием прохождения излучения через два деформированных промежуточных носителя с зафиксированными в них замкнутыми слоями полидисперсного защитного наполнителя.The sample was irradiated with a wide beam of x-ray radiation with its collimation by means of a collimator with a diameter of 30 mm with the condition of radiation passing through two deformed intermediate carriers with closed layers of a polydisperse protective filler fixed in them.

Количество чистых РЗЭ в образце составляет: 10,6×0,814=8,6 г. Тогда поверхностная плотность РЗЭ составляет: 8,6/10×8,8=0,098 г/см2 при пикнометрической плотности РЗЭ - 5,4 г/см3.The amount of pure REE in the sample is: 10.6 × 0.814 = 8.6 g. Then the surface density of REE is: 8.6 / 10 × 8.8 = 0.098 g / cm 2 with a pycnometric density of REE - 5.4 g / cm 3 .

В результате расчетная защитная толщина РЗЭ в предлагаемом четвертом варианте РЗМ составляет:As a result, the estimated protective thickness of the REE in the proposed fourth version of the REE is:

Хр=0,098/5,4=0,018 см.X p = 0.098 / 5.4 = 0.018 cm.

Рентгенографический контроль с последующим сравнением со ступенчатым свинцовым ослабителем показал, что предлагаемый четвертый вариант РЗМ при режимах облучения (а) имеет фактический защитный свинцовый эквивалент Хф=0,03 см, а при режиме облучения (б) - Хф=0,2 см. Далее (по аналогии с примером 1) имеем:X-ray control followed by comparison with a step-wise lead attenuator showed that the proposed fourth variant of rare-earth metals under the irradiation conditions (a) has an actual protective lead equivalent X f = 0.03 cm, and under the irradiation mode (b) - X f = 0.2 cm . Further (by analogy with example 1) we have:

а) при U=128 кВ, Е=85 кэВ и t=0,5 с:a) at U = 128 kV, E = 85 keV and t = 0.5 s:

Хпр=0,03×11,34/5,4=0,063 см; К=Хпрр=0,063/0,018=3,5;X ol = 0.03 × 11.34 / 5.4 = 0.063 cm; K = X pr / X p = 0.063 / 0.018 = 3.5;

б) при U=40 кВ, Е=27 кэВ и t=0,5 с:b) at U = 40 kV, E = 27 keV and t = 0.5 s:

Хпр=0,2×11,34/5,4=0,42 см; К=Хпрр=0,42/0,018=23,3.X ol = 0.2 × 11.34 / 5.4 = 0.42 cm; K = X pr / X p = 0.42 / 0.018 = 23.3.

Как видим, при данном исполнении предлагаемый четвертый вариант имеет аномально высокий уровень защиты.As you can see, with this design, the proposed fourth option has an abnormally high level of protection.

Поскольку обусловленная проявлением эффекта "туннелирования" квантов работа замкнутых (самих на себя) слоев защитного наполнителя, зафиксированных на промежуточных носителях, в пятом предлагаемом варианте РЗМ не отличается от рассмотренного выше четвертого варианта, рассматривать ее на примере испытания специально изготовленного образца пятого варианта нет необходимости.Since the work of closed (on themselves) layers of a protective filler fixed on intermediate carriers due to the manifestation of the “tunneling” effect of quanta does not differ from the fourth variant described above in the fifth proposed variant, it is not necessary to consider it as an example of testing a specially made sample of the fifth variant.

Claims (12)

1. Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, отличающийся тем, что матрица выполнена из диэлектрического материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, и охвачена непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси.1. Material for protection against x-ray and gamma radiation, including a matrix with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono-or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, characterized in that the matrix is made of dielectric material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature, determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and is covered by a continuous energetically active layer of protective filler with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, and the total mass of the protective filler thus formed with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что слой защитного наполнителя покрыт предохранительным слоем из износостойкого диэлектрического материала.2. The material according to claim 1, characterized in that the protective filler layer is coated with a protective layer of wear-resistant dielectric material. 3. Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, отличающийся тем, что матрица выполнена из электропроводного материала в виде объемного сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, и покрыта сплошным слоем диэлектрического материала, поверхность которого, в свою очередь, охвачена непрерывным энергетически активным слоем защитного наполнителя толщиной (10-9÷10-3) м, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси.3. Material for protection against x-ray and gamma radiation, including a matrix with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, characterized in that the matrix is made of electrically conductive material in the form of a volumetric spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where e R is the radius of curvature, and is covered with a continuous layer of dielectric material, the surface of which, in turn, is covered by a continuous energetically active layer of protective filler with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, and the total mass of the protective filler formed in this way with equal protective properties less than the mass of unformed protective filler from the same mixture. 4. Материал по п.3, отличающийся тем, что слой защитного наполнителя покрыт предохранительным слоем из износостойкого диэлектрического материала.4. The material according to claim 3, characterized in that the protective filler layer is coated with a protective layer of wear-resistant dielectric material. 5. Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, отличающийся тем, что матрица выполнена из диэлектрического материала, а защитный наполнитель выполнен в виде, по меньшей мере, двух, охваченных диэлектрическим материалом автономных непрерывных энергетически активных слоев толщиной (10-9÷10-3) м, сформированных в виде размещенных друг в друге с зазором объемных сферических элементов или в виде трансформированных из последних других элементов произвольной замкнутой формы, поверхности которых имеют радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси.5. Material for protection against x-ray and gamma radiation, including a matrix with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, characterized in that the matrix is made of dielectric material, and the protective filler is made in the form of at least two autonomous energy-active continuous layers covered by dielectric material with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, formed in the form of placed each in each other with a gap of volumetric spherical elements or in the form of arbitrary closed shapes transformed from the other other elements, the surfaces of which have a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and the total mass of the protective filler formed in this way at equal protective properties less than the mass of unformed protective filler from the same mixture. 6. Материал по п.5, отличающийся тем, что слои защитного наполнителя включают одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси.6. The material according to claim 5, characterized in that the layers of the protective filler include the same or different in chemical composition of the mixture. 7. Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, отличающийся тем, что матрица выполнена из диэлектрического материала, а защитный наполнитель выполнен в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность размещенного в объеме матрицы, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из диэлектрического материала, выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси.7. Material for protection against x-ray and gamma radiation, including a matrix with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, characterized in that the matrix is made of dielectric material, and protective filler material is in the form of continuous energetically autonomous active layer thickness (10 -3 -9 ÷ 10) m covering surface arranged in matrix screen, at least one volumetric interm an accurate carrier made of a dielectric material made in the form of a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature, and the total mass of such way protective filler with equal protective properties less than the mass of unformed protective filler from the same mixture. 8. Материал по п.7, отличающийся тем, что слои защитного наполнителя включают одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси.8. The material according to claim 7, characterized in that the layers of the protective filler include the same or different in chemical composition of the mixture. 9. Материал по п.7, отличающийся тем, что промежуточные носители выполнены в виде сплошных или полых объемных элементов.9. The material according to claim 7, characterized in that the intermediate carriers are made in the form of solid or hollow volumetric elements. 10. Материал для защиты от рентгеновского и гамма-излучений, включающий матрицу с зафиксированным защитным наполнителем из металлосодержащей полидисперсной моно- или многоэлементной смеси с энергетически взаимосвязанными частицами с размерами (10-9÷10-3) м, отличающийся тем, что матрица выполнена из диэлектрического материала, а защитный наполнитель выполнен в виде автономного непрерывного энергетически активного слоя толщиной (10-9÷10-3) м, охватывающего поверхность размещенного в объеме матрицы, по меньшей мере, одного объемного промежуточного носителя из электропроводного материала, покрытого сплошным слоем диэлектрического материала и выполненного в виде сферического элемента или в виде трансформированного из последнего другого элемента произвольной замкнутой формы, поверхность которого имеет радиус кривизны, определяемый из выражения R≥0,1 мм, где R - радиус кривизны, причем общая масса сформированного таким образом защитного наполнителя при равных защитных свойствах меньше массы несформированного защитного наполнителя из той же смеси.10. Material for protection against x-ray and gamma radiation, including a matrix with a fixed protective filler from a metal-containing polydisperse mono- or multi-element mixture with energetically interconnected particles with sizes (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, characterized in that the matrix is made of dielectric material, and the protective filler is made in the form of an autonomous continuous energetically active layer with a thickness of (10 -9 ÷ 10 -3 ) m, covering the surface of at least one volume inter a weft carrier made of an electrically conductive material coated with a continuous layer of dielectric material and made in the form of a spherical element or in the form of an arbitrary closed shape transformed from the last other element, the surface of which has a radius of curvature determined from the expression R≥0.1 mm, where R is the radius of curvature moreover, the total mass of the protective filler formed in this way with equal protective properties is less than the mass of the unformed protective filler from the same mixture. 11. Материал по п.10, отличающийся тем, что слои защитного наполнителя включают одинаковые или отличающиеся по химическому составу смеси.11. The material of claim 10, wherein the layers of the protective filler include the same or different in chemical composition of the mixture. 12. Материал по п.10, отличающийся тем, что промежуточные носители выполнены в виде сплошных или полых объемных элементов.12. The material according to claim 10, characterized in that the intermediate carriers are made in the form of solid or hollow volumetric elements.
RU2005120815/06A 2005-07-06 2005-07-06 X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives) RU2322711C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120815/06A RU2322711C2 (en) 2005-07-06 2005-07-06 X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005120815/06A RU2322711C2 (en) 2005-07-06 2005-07-06 X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005120815A RU2005120815A (en) 2007-01-20
RU2322711C2 true RU2322711C2 (en) 2008-04-20

Family

ID=37774289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005120815/06A RU2322711C2 (en) 2005-07-06 2005-07-06 X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2322711C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2383089C2 (en) * 2008-04-24 2010-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Electromagnetic wave absorber

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609372A (en) * 1963-06-04 1971-09-28 Marxen Friedrich Shaped polymeric shield against neutron and gamma radiation
US4721738A (en) * 1985-10-07 1988-01-26 Occidental Research Corporation Polymeric compositions including microwave energy sensitizing additives
RU2063074C1 (en) * 1994-02-01 1996-06-27 Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов Material for protection against radioactive action
RU2121177C1 (en) * 1997-09-30 1998-10-27 Поттер Текнолэджис Корп. (Potter Technologies Corp.) X-ray absorbing material (options)
RU2172990C2 (en) * 1999-06-01 2001-08-27 Валерий Иванович Печенкин X-ray absorbing material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609372A (en) * 1963-06-04 1971-09-28 Marxen Friedrich Shaped polymeric shield against neutron and gamma radiation
US4721738A (en) * 1985-10-07 1988-01-26 Occidental Research Corporation Polymeric compositions including microwave energy sensitizing additives
RU2063074C1 (en) * 1994-02-01 1996-06-27 Белгородская государственная технологическая академия строительных материалов Material for protection against radioactive action
RU2121177C1 (en) * 1997-09-30 1998-10-27 Поттер Текнолэджис Корп. (Potter Technologies Corp.) X-ray absorbing material (options)
RU2172990C2 (en) * 1999-06-01 2001-08-27 Валерий Иванович Печенкин X-ray absorbing material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2383089C2 (en) * 2008-04-24 2010-02-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Electromagnetic wave absorber

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005120815A (en) 2007-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Harish et al. Lead oxides filled isophthalic resin polymer composites for gamma radiation shielding applications
RU2121177C1 (en) X-ray absorbing material (options)
RU2322711C2 (en) X-ray and gamma-ray shielding material (alternatives)
Awaja et al. Surface molecular degradation of selected high performance polymer composites under low earth orbit environmental conditions
Abdel‐Aziz et al. Styrene–butadiene rubber/lead oxide composites as gamma radiation shields
Zohdiaghdam et al. Evaluation of synergistic effects of the single walled carbon nanotube and CeO2-hybrid based-nanocomposite against X-ray radiation in diagnostic radiology
Barala et al. Ethylene‐propylene diene monomer‐based polymer composite for attenuation of high energy radiations
Oliver et al. An empirical study on the X-ray attenuation capability of n-WO3/n-Bi2O3/PVA with added starch
Stenson et al. Positron-induced luminescence
US4286167A (en) Multi-element X-ray equalizing filter
Cocconi Some Properties of the Cosmic-Ray Ionizing Particles That Generate Penetrating Showers
Sugawara et al. Extreme Ultraviolet Photoemission of CeB6 and PrB6
Aral et al. Investigation of x-ray attenuation and the flex resistance properties of fabrics coated with tungsten and barium sulphate additives
Swordy et al. Observation of transition radiation from relativistic heavy nuclei
Píchal et al. Atmospheric‐Air Plasma Surface Modification of Polyethylene Powder
US11177116B2 (en) Beam intensity converting film, and method of manufacturing beam intensity converting film
RU2172990C2 (en) X-ray absorbing material
EP3667679B1 (en) Radiation-shielding material
Ambika et al. Investigation of unsaturated polyester based polymer composite radiation shields
Kadono et al. Charge density on fracture surfaces and contact electrification of identical materials
Kalinin et al. Possible application of PXR to the beam-divergence measurements
DE3844814C2 (en)
Dryzek Detection of positron implantation profile in different materials
JP2019211397A (en) Tungsten sheet and radiation suit
RU2208254C2 (en) X-ray shielding rubber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100707