کاربرد نوآورانه ورق حاوی بور UHMWPE در درب محافظ اتاق CT تولید شده توسط Beyond

کاربرد خلاقانه از ورق حاوی بور uhmwpe در درب محافظ اتاق CT تولید شده توسط Beyond

خصوصیات مواد و مکانیسم محافظت از تابش

پلی اتیلن مولکولی فوق العاده بالا (UHMWPE) ورق حاوی بور تولید شده توسط فراتر از آن یک ماده محافظ کامپوزیت با پلی اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا به عنوان ماده پایه است و با ترکیبات بور (مانند کاربید بور و اسید بوریک) اضافه می شود. وزن مولکولی آن به اندازه 1.5 میلیون یا بیشتر است و یک ساختار شبکه سه بعدی متراکم را تشکیل می دهد و به این ماده مقاومت در برابر ضربه بسیار بالا و ظرفیت جذب انرژی می دهد. با افزودن عناصر بور (معمولاً 5 ٪ -10 ٪) ، راندمان جذب هیئت مدیره به تابش نوترون به طور قابل توجهی بهبود می یابد. بور دارای مقطع جذب نوترون حرارتی حداکثر 3837 انبار است که می تواند به طور موثری نوترون ها را ضبط کرده و آنها را به ذرات آلفا بی ضرر تبدیل کند. در عین حال ، عنصر هیدروژن موجود در ماده پایه پلی اتیلن نوترون های سریع را از طریق برخورد الاستیک کند می کند و یک مکانیسم محافظت دوگانه 'کاهش جذب' را تشکیل می دهد.

با توجه به محیط تابش اشعه ایکس در اتاق CT ، فراتر از فرمول مواد بهینه سازی شده و تخته کامپوزیت پلی اتیلن سرب-برون را توسعه داد. این ماده یک طرح ساختار چند لایه را اتخاذ می کند: لایه بیرونی از جنس استنلس استیل یا پوشش مقاوم در برابر خوردگی است ، لایه میانی لایه کامپوزیت UHMWPE-Boron (محافظ نوترون) است ، و لایه داخلی با فویل سرب (X/γ-Ray Shielding) جاسازی می شود تا از تابش کامل استفاده کند. این طرح وزن درهای سرب سنتی را 30 ٪ کاهش می دهد ، در حالی که محدودیت تابش نشت (5/5 μsV/ساعت) از 'الزامات حفاظت از تشعشع اشعه ایکس پزشکی ' (GBZ 130-2020) را برآورده می کند.

مزایای اصلی در درهای محافظت از اتاق CT

1. سبک و قدرت بالا

چگالی ورق UHMWPE حاوی بور تنها 0.94 گرم در سانتی متر مربع است که 90 ٪ سبک تر از سرب (11.34 گرم در سانتی متر مربع) است و وزن بدن درب را تا حد زیادی کاهش می دهد. با استفاده از درب استاندارد محافظت از اتاق CT (2.5 متر × 2 متر) به عنوان نمونه ، درب سرب سنتی 800 کیلوگرم وزن دارد ، در حالی که درب کامپوزیت پلی اتیلن حاوی بور فقط به 200-300 کیلوگرم نیاز دارد و فشار بار تحمل سازه ساختمان را کاهش می دهد. در عین حال ، استحکام کششی آن به 40MPa می رسد و استحکام ضربه آن 8 برابر فولاد کربن است و می تواند بیش از 100000 اثر باز و بسته را تحمل کند.

ترتیب. حفاظت از کامپوزیت و حفاظت از محیط زیست

صفحات سرب سنتی خطر آلودگی اکسیداسیون را دارند ، در حالی که ورق حاوی Boron UHMWPE از طریق طراحی بدون سرب (مانند استفاده از گادولینیوم خاکی نادر برای جایگزینی سرب) به ارتقاء حفاظت از محیط زیست می رسند. آزمایشات نشان می دهد که پلاک کامپوزیت گادولینیوم با ضخامت 15 سانتی متر ضخامت گادولینیوم/کاربید/پلی اتیلن دارای میزان محافظ 98 ٪ برای منبع نوترون کالیفرنیام -252 ، و میزان محافظت از 72 ٪ و 60 ٪ برای سزیم -137 و کبالت -60 به ترتیب از نظر سنتی است.

3. مقاومت در برابر خوردگی و نگهداری آسان

صافی سطح ورق 0.2 میکرومتر است ، آلاینده ها را جذب نمی کند و می تواند مستقیماً با الکل پزشکی از بین برود و ضد عفونی شود. میزان جذب آب آن کمتر از 0.01 ٪ است و هنوز هم ثبات ابعادی را در محیط رطوبت بالا اتاق CT (رطوبت نسبی 70 ٪) حفظ می کند و از مشکل تغییر شکل و ترک خوردگی درهای محافظ چوبی سنتی جلوگیری می کند.

3. پیشرفت های فناوری

ادغام هوشمند: بدنه درب با سنسورهای فشار و دستگاه های ضد پین مادون قرمز تعبیه شده است. هنگام مواجهه با موانع ، به طور خودکار در طی 0.1 ثانیه دوباره برمی گردد و ایمنی 5 بار بهبود می یابد.

طراحی کاهش سر و صدا: از طریق ویژگی های خودآزمایی UHMWPE ، ضریب اصطکاک راه آهن راهنما به 0.05 کاهش می یابد و سر و صدای باز و بسته شدن درب 45db است.

تأیید محافظت از نوترون حرارتی: طبق آزمایش انستیتوی حفاظت از اشعه چین ، هیئت مدیره میزان جذب 95 ٪ برای نوترون های حرارتی 0.025EV و راندمان کندی 76 ٪ برای نوترون های سریع 5MEV دارد.

4. روندهای صنعت و چشم اندازهای آینده

با توجه به الزامات اجباری 'استاندارد محافظت از تشعشعات پزشکی' (نسخه 2025) برای 'محافظت بدون سرب' ، سهم بازار تابلوهای UHMWPE حاوی بور از 35 ٪ در سال 2024 به 65 ٪ در سال 2028 افزایش می یابد. فراتر از آن در حال توسعه دستورالعمل های نوآورانه زیر است:

1. فناوری اصلاح نانو: از طریق اصلاح سطح اکسید نانو-گادولینیوم ، میزان محافظت از اشعه گاما از تخته های ضخامت 15 سانتی متر به 85 ٪ افزایش می یابد.

2. مواد پاسخ هوشمند: پلی اتیلن حاوی بور حساس به دما ، که به طور خودکار رنگ را تغییر می دهد تا هشدار دهد که تابش بیش از استاندارد باشد.

3. نصب مدولار: یک سیستم صفحه محافظ پلاگین استاندارد را راه اندازی کنید و دوره ساخت و ساز را از 7 روز به 48 ساعت کوتاه کنید.

ورق حاوی Boron UHMWPE Beyond در حال تغییر شکل مجدد صنعت حفاظت از اشعه پزشکی از طریق ادغام عمیق علم و طراحی مهندسی مواد است و یک 'راه حل چینی' را برای محافظت از ایمنی اتاق های CT در سراسر جهان فراهم می کند.