ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОТ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО МИНЕРАЛА

Шишкина С.Б., Ветошкин Ю.И., Яцун И.В., Соломеин К.С.,

 (УГЛТУ, г.Екатеринбург, РФ) shesveta.81@mail.ru

 

DEFINITION OF PROTECTIVE PROPERTIES FROM X-RAY RADIATION OF THE PAINT AND VARNISH COMPOSITION ON THE BASIS OF THE NATURAL MINERAL

 

Рентгеновские лучи нашли весьма широкое применение во многих отраслях промышленности, медицине, системах контроля. Наряду с положительным эффектом их использования проявляется и негативное воздействие на живые организмы. Поэтому при использовании на практике рентгеновских лучей применяется защита, выполненная в виде различных защитных материалов [1].

Защитный материал [2]—это вещество, предназначенное для использования в целях ослабления воздействия любого вида излучений.

Разработка новых защитных материалов, а особенно защитных лакокрасочных композиций, простых в изготовлении и применении, относительно дешевых, с высокими эстетическими показателями, является важной задачей и перспективным направлением в модернизации оснащения и комплексной отделке рентгенкабинетов и других специализированных помещений.

Кафедра механической обработки древесины УГЛТУ в течение нескольких последних лет разработала ряд рентгенозащитных материалов, в том числе и лакокрасочную композицию (ЛКК) на основе природного минерала. Для практического подтверждения наличия защитных свойств образцы покрытия различной толщины на основе предлагаемой лакокрасочной композиции прошли рентгенографические испытания при различных режимах облучения на диагностическом рентгеновском цифровом аппарате «Пульмоскан-760 У» [3].

Большинство современных рентгеновских установок являются цифровыми, и в отличие от аналоговых аппаратов формируют результаты сканирования виде цифрового растрового изображения, на котором цветовой оттенок изменяется в зависимости от пропускной способности спроецированного участка исследуемого объекта. Для количественного анализа рентгенозащитных свойств объекта, необходимо сравнить численные значения цветового оттенка области изображения, на которую спроецирован объект и области прямого воздействия излучения на регистрирующие элементы дозиметра.

Цифровые растровые изображения представляют собой матрицу элементарных единиц – пикселей, каждый из которых обладает собственным цветом. Определяя значение глубины цвета каждого конкретного пикселя, и оценивая светлоту различных областей изображения можно определять относительное изменение интенсивности (кратность ослабления [4]) рентгеновских лучей при прохождении через объект.

Кратность ослабления, у.е., в таком случае будет определяться по формуле:

                                           ,                                             (1)

где  D – глубина канала изображения, бит;

       dф – значение глубины цвета фона, т.е. участка прямого воздействия;

       dоб – значение глубины цвета участка соответствующего объекту.

      

Необходимо отметить, что на пути преобразования энергии фотонов излучения в конкретные значения глубины цвета пикселя изображения происходит множество физических процессов, которые могут вызвать искажение результатов (ошибки аналого-цифрового преобразования, скрытые дефекты исследуемого объекта, дефекты матрицы дозиметра и т.д.), поэтому для уменьшения погрешности эксперимента в целом, необходимо измерять среднее арифметическое значение глубины цвета массива пикселей которые принадлежат к определенной области изображения.

Опыт проведения подобного анализа показывает, что различные снимки, выполненные в одинаковых условиях,  имеют отличие цветового оттенка одних и тех же участков в пределах 1-2%, поэтому нежелательно сравнивать результаты измерений, полученные с разных снимков. Это особенно важно при определении эквивалентов по ослаблению относительно других материалов (чаще всего определяют свинцовый эквивалент). В этом случае эталонные образцы должны присутствовать на каждом снимке.

К достоинствам данного вида оценки цифровых изображений относится более высокая скорость обработки, возможность автоматизации процесса программными средствами ЭВМ, а так же отсутствие необходимости использования специального оборудования для обработки пленочных снимков.

Используя данный метод оценки цифровых изображений были определены защитные свойства ЛКК на основе природного минерала в сравнении со свинцовой пластиной толщиной 1 мм. Зависимость кратности ослабления рентгеновского излучения от толщины покрытия при различных режимах мощности излучения представлена на рис.1.

 

 

 

Рисунок 1- Зависимость кратности ослабления рентгеновского излучения при различных режимах мощности излучения

 

Предварительные опыты показали, что ЛКК на основе природного минерала имеет высокие показатели защитных свойств при мощности излучения в диапазоне 50-100 кV. Применение лакокрасочной композиции на основе природного минерала позволит завершить комплексную отделку помещений специального назначения, а именно улучшить показатели ослабляющих свойств уже используемых в этих целях материалов [5] и эстетические свойства стеновых панелей, экранов, ширм, дверей и т.д.

 

 

 

Библиографический список

 

1. Аглинцев К.К. Дозиметрия ионизирующих излучений. — М.; Технико-техническая литература, 1957. — 503 с.

2. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность. Гигиенические требования к устройству и эксплуатации рентгеновских кабинетов, аппаратов и проведению рентгенологических исследований.

3. Технические условия эксплуатации аппарата рентгеновского цифровой диагностики «Пульмоскан-760 У».

4. Средства защиты от рентгеновского излучения в медицинской диагностике. Часть 1. Определение  ослабляющих свойств материалов. ГОСТ Р 51532-99 (МЭК 61331-1-94)

5. Ветошкин Ю.И., Яцун И.В., Чернышев О.Н. Конструкции и эксплуатационно-технологические особенности композиционных рентгенозащитных материалов на основе древесины — Екатеринбург, УГЛТУ, 2009.-148с.