소식

May 05, 2023

코발트로 감마선 차폐 최적화

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8936(2023) 이 기사 인용

217 액세스

2 알트메트릭

측정항목 세부정보

코발트가 도핑된 티타니아 나노복합체는 방사선 차폐 목적으로 활용되도록 제작되었습니다. 복합재료의 화학적 조성은 에너지 분산형 X-선 분광계를 사용하여 측정되었습니다. 또한, X선 회절분석기를 이용하여 복합재료의 구조를 평가하였고, 주사전자현미경을 이용하여 제조된 복합재료의 형태를 나타내었다. 또한, 0.059에서 2.506 MeV 사이의 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 γ선 차폐 특성을 추정했습니다. 제작된 복합재의 선형 감쇠 계수는 입사 γ-에너지를 0.059에서 2.506 MeV 사이로 높임으로써 모든 샘플에 대해 93%만큼 감소했습니다. 또한 Co3+가 0에서 3.7wt%로 증가할 때 Ti4+를 Co3+로 부분적으로 대체하면 선형 감쇠 계수가 0.607에서 0.630cm−1로 약간 향상되었습니다. 선형 감쇠 계수의 향상은 다른 방사선 차폐 특성의 향상을 가져옵니다.

X선과 같은 고에너지 이온화 방사선은 암세포를 제거하고 신체 영상을 촬영하기 위한 방사선 치료와 같은 응용 분야에 사용됩니다. 이러한 형태의 전자기 방사선은 에너지 생산, 농업 및 기타 여러 분야에서도 사용되며 매년 이 기술의 새로운 용도가 창출됩니다1,2,3. 전리 방사선은 에너지가 매우 높기 때문에 이러한 광자는 인체에 ​​급성 방사선 중독, 암, 사망 등 부정적인 부작용을 유발할 수도 있습니다. 이러한 효과를 줄이는 일반적인 기술은 들어오는 광자를 흡수하고 방사선량을 안전한 수준4,5,6으로 낮추는 방사선 차폐를 사용하는 것입니다. 나노물질은 작은 입자 크기로 인해 기존의 방사선 차폐물보다 성능이 뛰어납니다. 이로 인해 차폐물에 유입되는 필러 중금속 산화물(HMO)이 더욱 균일하게 분산됩니다. 분산이 크다는 것은 들어오는 방사선이 재료 내의 원자에 의해 흡수되거나 편향될 확률이 높아져 감쇠가 커진다는 것을 의미합니다. 나노입자는 시멘트 페이스트, 모르타르 및 콘크리트와 같은 시멘트 건축 자재의 건설에 널리 사용되고 있으며, 이는 나노 HMO를 도입할 때 재료의 특성을 향상시킵니다7,8,9,10,11,12.

산화티타늄 나노구조는 가공이 간단하고 비용이 저렴하며 이러한 반응을 유도하는 능력을 희생하지 않고 쉽게 조정할 수 있기 때문에 식품 포장 산업의 항균제 또는 유기 화합물 분해를 위한 광촉매로 자주 사용됩니다. 재료의 열적 또는 화학적 안정성. Nano-TiO2는 화학적으로 안정하여 시멘트 재료의 화학적 특성을 개선하는 충전재로 사용할 수 있습니다. Ti는 또한 기존 시멘트를 만드는 데 사용되는 대부분의 에너지 영역에서 Ca 및 Si보다 총 중성자 반응 단면적이 더 큽니다. 이러한 특성으로 인해 나노-TiO2를 함유한 시멘트 페이스트는 일반 시멘트 페이스트보다 중성자 차폐 능력이 더 우수합니다13,14,15,16,17.

또한 TiO2 자체는 가격이 저렴하고 많이 발견될 수 있으며 독성이 없으며 화학적으로 불활성입니다. 이는 코팅 산업, 폐수 정화 및 에너지 저장 장치에 광범위하게 사용되었습니다. 전형적인 n형 반도체인 TiO2는 캐리어 농도가 1017~1018cm−3에 불과하고 가시광선 파장에서 높은 굴절률을 가지고 있습니다. 순수 TiO2는 각각 밴드갭 에너지를 갖는 세 가지 다른 다형체를 가지고 있습니다. 보다 구체적으로는 금홍석(3.0eV용), 아나타제(3.2eV용) 및 브루카이트(~3.2eV용)입니다. TiO2의 밴드갭은 다양한 이온이나 결함을 도핑하여 조정할 수 있으며, 이는 가시광선 스펙트럼에서 TiO2 화합물을 활성화합니다. 순수한 TiO2는 자외선 영역에서 활성을 갖습니다. TiO2에 전이금속 산화물과 귀금속 화합물을 첨가하면 가시광선 TiO2 광촉매가 생성되어 수질 오염 물질을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 코발트 산화물은 가시광선 및 자외선에서 이산화탄소(CO2)의 광촉매 환원과 에너지 생산을 위한 염료 감응형 태양 전지에서 신의 속도로 인해 주목을 받고 있는 도펀트 중 하나입니다18,19.