含釓磷酸鹽玻璃輻射屏蔽材料的結構研究.pdf

1、為研制含釓磷酸鹽玻璃輻射屏蔽材料，本文采用熔融-淬火法制備了xGd2O3–(40-x)BaO–60P2O5和xGd2O3–(50-x)BaO–50P2O5體系玻璃，運用WinXCOM和Auto-Zeff軟件模擬計算了玻璃的輻射屏蔽性能，利用XRD、Uv-vis-nir、FTIR、Raman光譜和DSC等技術研究了玻璃體系的結構及其經(jīng)60Co伽馬射線輻照后的變化，探討了成分及伽馬輻照對玻璃結構影響的規(guī)律，結果表明：
　　1.xGd2

2、O3–(40-x)BaO–60P2O5體系的玻璃形成范圍為0≤x≤14mol％，xGd2O3–(50-x)BaO–50P2O5體系的玻璃形成范圍為0≤x≤7mol%。
　　2.模擬計算玻璃樣品的質量衰減系數(shù)(μm)、有效原子序數(shù)(Zeff)、半值層(HVL)和平均自由程(MFP)等理論值，表明隨著Gd2O3含量增加，玻璃體系的屏蔽性能均提高，xGd2O3–(50-x)BaO–50P2O5玻璃體系的屏蔽性能均高于混凝土，而xGd2O

3、3–(40-x)BaO–60P2O5玻璃體系的屏蔽性能高于鈦鐵礦以外的混凝土，實驗條件下，當x≥12mol%時，即Gd12和Gd14樣品的屏蔽性能比鈦鐵礦的高。
　　3.玻璃體系對可見光透過率超過80%，微觀結構主要為偏磷酸鹽結構(Q2)，含少量的焦磷酸鹽(Q1)和正磷酸鹽結構(Q0)；隨著Gd2O3含量增加，玻璃化轉變溫度(Tg)均增加，抗析晶能力增強，熱穩(wěn)定性增強。
　　4.玻璃樣品經(jīng)2Mrad和8Mrad的伽馬射線輻照

4、后，內部產(chǎn)生色心，變?yōu)榧t棕色，對可見光透過率降低，降低程度與伽馬射線劑量成正變關系。相同輻照條件下，玻璃樣品對可見光的透過率隨Gd2O3含量增加而提高，表明Gd2O3能夠增強鋇磷酸鹽玻璃的抗輻照特性。輻照使玻璃禁帶寬度(Eg)降低，且輻照劑量越高，Eg越小，說明輻照使得玻璃結構中非橋氧增加。輻照后玻璃振動光譜特征峰位置不變，但振動峰強度降低，說明輻照引起玻璃微觀結構化學鍵長和鍵角發(fā)生一定變化，但未形成新的微觀結構單元。伽馬射線輻照引起玻