铅钙比例调控的PbO2-BaO-CaO-B2O3-Gd2O3玻璃体系伽马辐射屏蔽性能的实验与理论研究

　　本推荐研究通过调控PbO2/CaO比例，系统评估了PbO2-BaO-CaO-B2O3-Gd2O3玻璃体系的伽马射线屏蔽性能。结合FTIR/XRD表征与Phy-X/PSD软件模拟，证实提高PbO2含量可显著增强质量衰减系数（GMAC）、降低半值层（GHVL），其中Pb15Ca16组分在356 keV能量下辐射防护效率（RPE）超50%。该材料为核医学防护装备开发提供了创新解决方案。

　　

Highlight

这项酷炫的研究揭示了PbO₂/CaO比例如何像调音师一样精准调节玻璃的伽马射线屏蔽性能！通过熔融淬火技术制备的PbO₂-BaO-CaO-B₂O₃-Gd₂O₃玻璃体系，在356-1332.5 keV能量范围内展现出令人惊艳的辐射衰减能力。

Glasses fabrication（玻璃制备）

研究人员采用高温熔融淬火工艺，将BaO、B₂O₃、CaO、Gd₂O₃和PbO₂等超高纯度原料（99%）在1100°C的氧化铝坩埚中熔炼55分钟，随后倒入不锈钢模具并在400°C进行4小时退火处理，最终获得光学级透明玻璃样品。

XRD analysis（X射线衍射分析）

XRD图谱显示所有样品均呈现典型的非晶态漫散射晕，在2θ≈25–33°范围内出现宽泛的馒头峰，这暴露出[BO₃]和[BO₄]结构单元的短程有序排列。特别有趣的是，即使增加PbO₂和CaO含量，玻璃依然保持完美的非晶态结构，说明重金属氧化物的加入不会引发结晶化。

Conclusions（结论）

研究证实PbO₂/CaO比例是调控辐射屏蔽性能的"魔法旋钮"：当PbO₂含量从9mol%提升至15mol%时，玻璃密度从4.583g/cm³跃升至5.189g/cm³，使得质量衰减系数（G_MAC）在356 keV能量下从0.141cm²/g增强至0.173cm²/g。明星组分Pb15Ca16展现出最低的半值层（G_HVL）和平均自由程（G_MFP），在1cm厚度下对356 keV伽马射线的辐射防护效率（RPE）突破50%大关，堪称核辐射防护领域的"透明盾牌"。