Brevet FR2019776A1 — publié le 19700710

La présente invention se rapporte à une peinture pour absorber des rayonnements pénétrants et diffusés en retour de rayons X et de rayons &gamma; à faible énergie. Suivant l'utilisation toujours croissante des rayons X et des rayons &gamma; dans des domaines importants de diverses techniques, telles que, par exemple, des applications cliniques et industrielles, la possibilité que les rayons X ou les rayons ?( s en étant irradiés sur un corps humain, puissent provoquer des effets nuisibles sur la santé et l'hérédité dun être humain s'est bien renforcée Jusqu'à présent, on avait fait diverses prévisions our empêcher les rayons X ou les rayons &gamma;; d'être irradiés vers l'extérieur, en protégeant l'espace ou les rayons X ou les rayons o sont manipulés, pour évi- ter des endommagements sur un tiers Cependant, par suite des planchers, des plafonds et des parois avec une prévision de protec- tion (ci-après désignée simplement sous le nom de "paroi de protec- tion et analogues"), les rayons X ou les rayons g rebondiraient en arrière vers l'espace où ils sont manipulés et entraîneraient ain- si un risque pour les opérateurs de manipulation d'être irradiés avec davantage de rayons X ou de rayons &gamma;; que cela ne serait le cas si l'on n'avait pas prévu la paroi de protection et analogues. La présente invention fournit une solution au problème auquel on s'est référé ci-dessus et elle se rapporte à une peinture pour absorber un rayonnement pénétrant et diffusé en retour de rayons X et de rayons &gamma; à faible énergie, caractérisée en ce que cette peinture comprend un mélange renfermant 70 à 90 % en poids de composé de plomb, 5 à 25 % en poids de fer ou de composé de fer et 5 à 10 % en poids de composé de calcium, additionné d'un véhicule comprenant 25à 50 % en poids, par rapport au mélange, d'agent de formation de film,- 10 à 20 % en poids, par rapport au mélange, d'agent épaississant et 2 à 10 % en poids, par rapport au mélange, d'agent de dispersion et de mouillage. Lorsque des rayons I ou des rayons &gamma; ayant une fréquence d'oscillation # frappent un atome de substance ayant une énergie de liaison #k dans la couche E, si hV , où h est la constante de Planck, est supérieur à #k, l'électron ou les électrons sur l'or- bite dans la couche K sont éjectés, et la quantité équivalente d'énergie est absorbée (absorption de bord K). Alors, les électrons orbitaux dans la couche X, la couche M, la couche N, etc ... tombent sur l'orbite vacante dans la couche K, entraînant l'émission d'énergie &alpha;1, &alpha;2, ss1, ss2, etc .. Les intensités de ces énergies émises &alpha;1, &alpha;2, ss1, ss2, etc.. dépendent du rapport entre les poids statistiques déterminés par les nombres quantiques internes. Ainsi, les rayons X ou les rayons &gamma; incidents sont absorbés par n'importe laquelle des couches K, L, M de l'atome de substance, selon l'intensité d'énergie des rayons li ou des rayons &gamma; incidents. rar exemple, dans le cas du plomb, les rayons X ou les rayons &gamma; ayant une énergie superieure à s7,95 KeV sont soumis à l'absor- tion de bord K, entrainant l'émission de rayons F caractéristiques de 74,95 KeV (poids statistique maximum) et, en outre, après avoir été soumis à l'absorption de bord L, des rayons K caractéristiqu@s de 14,76 KeV sont épis. Egalement, dans le cas du fer, il absorbe les rayons Z ou les rayons &gamma; ayant une énergie supérieure à 7,11 KeV et émet des rayons X caractéristiques ayant une énergie de 6,40 Ke\T. En outre, dans le cas du calcium, il absorbe les rayons X ou les rayons &gamma; ayant une énergie supérieure à 4,03 KeV et émet Ces rayons X caractéristiques de 3,69 KeV. En plus des effets photoélectriques dérrits ci-dessus, il produirait aussi de effets Compton, mais la quantité relative de ces derniers serait faible, car énergie des rayons X ou des rayons &gamma; principaux est abaissée. melon des caractéristiques de la présente invention, par suite du fait qu'un produit de charge comprenant 70 à 90 4 en poids de composé de plomb, 5 à 25 % en poids de fer ou de composé de fer et 5 à 10 % en poids de composé de calcium est ajouté au véhicule mentionné ci-dessus, les rayons X ou les rayons &gamma; sont soumis à l'ab- sorption de bord K et de bord L par le plomb et transformés en rayons I caractéristiques de 14,76 KeV, qui sont transformés en rayons X caractéristiques de 6,40 KeV par l'absorption de bord K par le fer, et, en outre, les rayons X caractéristiques mentionnés précédemment sont transformés en rayons X caractéristiques ae 3,69 KeV au moyen de l'absorption de bord K par le calcium.En outre, les rayons I ou les rayons &gamma; caractéristiques, égaux ou inférieurs à 3,69 KeV, sont absorbés par l'absorption de bord M du véhicule pour solidifier les composés de plomb, de fer et de calcium, et le plomb, le fer et le calcium eux-mêmes. En outre, les rayons Compton diffusés, produits par choc sur la peinture d'absorption selon des caractéristiques de la présente invention, sont également absorbés par le plomb. De plus, selon des caractéristiques de la présente invention, par suite du fait que la substance de charge indiquée ci-dessus, se composant de composé de plomb, de fer ou de composé de fer et de composé de calcium, est additionnée d'un véhicule comprenant 25 à 50 ffi en poids, par rapport au produit de charge, d'un agent de formation de film, 10 à 20 ss en poids, par rapport au produit de charge, d'agent épaississant et 2 à 10 ss en poids, par rapport au produit de charge, d'agent de dispersion et d'humidification ou de mouillage, même après qu'une longue période de temps se soit écoulée, la peinture peut être facilement réalisée par agitation et mélange de la peinture, et le film peint peut hêtre formé uniformément. En conséquence, l'application de la peinture, indiquée selon des caractéristiques de la présente invention, à la surface de la paroi de protection, telle qu'un mortier et analogues, suivant une épaisseur prédéterminée, entrain des avantages tels que les rayons X diffusés ou les rayons & diffusés à partir du mortier et analogues peuvent être absorbés par la couche de peinture absorbante selon des caractéristiques de la présente invention, si bien que les rayons X diffusés en retour à partir de la paroi de protect,ion sont réduits et, ainsi, on élimine le risque que les opérateurs, travaillant dans l'espace entouré par la paroi de protection, puissent être soumis à des endommagements par rayonnement et, également, la couche de peinture absorbante peut être fermement fixée à la base du mortier et analogues sans fissure ou sans pelage, pendant une longue période de temps. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront d'après la description suivante de ses exemples de réalisation préférés, en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels : La figure 1 est un diagramme pour comparer le spectre d'énergie de rayons diffusés en retour, provenant de l'aluminium, avec le spectre d'énergie de rayons diffusés en retour dans le cas où l'on a appliqué sur l'aluminium un exemple de réalisation de la peinture selon des caractéristiques de la présente invention. la figure 2 représente la relation entre la masse par surface unitaire de produit de charge selon le meme exemple de réalisation et le taux de diffusion, et La figure 3 représente la ralation entre la masse par surface unitaire du produit de charge selon le même exemple de réalisation et l'épaisseur équivalente de plomb. La présente' invention sera maintenant décrite en se référant à des exemples de réalisation préférés. EXEMPIE I On a utilisé les produits suivants PbO 2,45 kg Proportion en poids 80 % Fe203 '45 kg Proportion en poids 15 % Ca C03 0,15 kg Proportion en poids 5 ss Un mélange de produits de charge, comprenant les composés de plomb, de fer et de calcium indiqués ci-dessus, est mélangé uniformément avec un véhicule comprenant la composition suivante Acétate de vinyle (agent de formation de film) 0s90 kg 30 s Solution aqueuse de. méthylcellulose (agent épaississant) 0,) kg Eau 0,29 kg Méthylcellu- ) 10 % ose 0,01 kg Solution aqueuse de sel d'ammonium de copolymères 0,09 kg d'acétate de vinyle (agent de dispersion et de mouillage ) Eau 0,0675 kg Sel d'ammonium) 3 % 0,0225 kg Dans ce cas, comme l'oxyde de plomb dans le produit de charge. et la méthylcellulose provoquent la gélification, l'émulsion du produit de charge et l'acétate de vinyle sont mélangés et pétris et, à ce mélange, on ajoute de la méthylcellulose et le sel d'ammonium du copolymère d'acétate de vinyle, et puis ils sont tous uniformément mélangés pour préparer une peinture. La figure 1 (dans laquelle on représente en abscisses l'énergie des rayons X diffusés en retour en KeV et en ordonnées le taux de comptage des rayons X diffusés en retour en c.p.m. ou comptages par minute illustre un spectre d'énergie de rayons x diffusés en retour (courbe A) obtenu par irradiation de la surface d'une plaque d'aluminium standard (350 mm x 350 mm x 15 mm : pureté 99,99 %), dans un champ- d'irradiation de 5 cm x 5 cm, sous un angle droit, avec des rayons X de 70 KVP, 0,1mA, et puis en mesurant sous un angle de diffusion en retourde 4 au moyen d'un compteur. à scintillation formé de cristaux de NaI(Tl) et d'un analyseur de crêtes d'onde à 100 voies (dit TMC, Gammascope Il, Modèle-102), et un autre spectre d'énergie de rayons X diffusés en retour (courbe B) obtenu en appliquant la peinture, préparée à la manière décrite ci dessus, à la surface de la plaque d'aluminium standard au taux de 3 Kg par m2, après avoir été séchée et durcie, en irradiant le produit avec des rayons g et en mesurant dans les mêmes conditions que celles indiquées ci-dessus. Comne on le verra d'après cette figure, sauf au voisinage de 15 EeV (rayons X caractéristiques du plomb), les rayons X diffusés en retour sont grandement absorbés. En outre, dans le cas de l'application de la peinture, selon l'exemple mentionné ci-dessus, sur une surface de paroi en mortier, les résultats mesurés pour la relation du taux de diffusion en fonction de la masse par surface unitaire sont représentés sur la figure 2, en portant. la masse par surface unitaire (mg/cm2) du produit de charge dans la couche peinte en abscisses et le taux de dispersion (%) en ordonnées. Lorsque la masse par surface unitaire du produit de charge dans la couche peinte est supérieure à 300 mg/cm2, la dose de rayons diffusés en retour est sensiblement constante. le "taux de diffusion" qu'on a indiqué ci-dessus est défini par l'expression suivante taux de comptage de rayons X diffusé-s à Partir d'une plaque taux de comptage de rayons I diffusés à partir d'une plaque expérimentale (après correction B.G.) X 100 % d'aluminium standard (après correction B.G.) En outre, par suite du fait que la peinture mentionnée ci-dessus continent du plomb ayant une excellente propriété de protection contre les rayonnements, dans le cas de l'irradiation de la couche peinte avec des rayons X ou des rayons bu les rayons x ou les rayons & pénétrant respectivement dans la couche peinte sont soumis à une grande diminution de leur activité.En conséquence, des rayons X de 140 KVP, 0,18 mA sont irradiés sur une surface d'une plaque de plomb standard (0,1 - 0,3 mm d'épaisseur : pureté 99,99 ) à angle droit dans un champ d'irradiation de 5 cm x 5 cm ; le facteur de décroissance des rayons X a été mesuré au moyen d'un dosimètre de rayonnement du type à chambre d'ionisation, pour former une courbe décroissante des rayons X, et puis en utilisant le facteur de décroissance- ou d'amortissement-obtenu en irradiant le film peint par cette peinture avec les rayons I, une épaisseur équivalente de plomb a été obtenue à partir de la courbe de décroissance de la plaque de plomb standard par un procédé d'interpolation. la figute 3, sur laquelle on porte en ordonnées l'épaisseur équivalente de plomb en mm Pb et en abscisses la masse par surface unitaire en mg/cm2 du produit de charge, représente les résultats, et on peut voir, d'après ce diagramme, qu'il existe une relation de proportion entre l'épaisseur équivalente de plomb et la masse par surface unitaire du produit de charge. Dans le cas de l'exemple de réalisation mentionné ci-dessus, puisque la composition du véhicule est appropriée, la peinture est satisfaisante au point de vue économique et au point de vue de ses propriétés en tant que peinture, si.bien que cette peinture peut être uniformément dispersée et facilement soumise à un travail de peinture au moyen d'un rouleau, d'une brosse ou d'un canon de pulvérisation, ayant un grand diamètre d'orifice. La couche peinte, après avoir été peinte et séchée, a une propriété élevée de rdsis- tance à l'eau, présente des propriétés mécaniques excellentes et est difficile à fissurer ou à -peler. En outre, même si la teneur en produit de charge mélangé est modifiée dans les limites spécifiées, ultérieurement, la propriété d'absorption par les rayons X ou les rayons t diffusés en retour est sensiblement la même que dans l'exemple mentionné ci-dessus. EXEMPLE II On utilise les produits suivants : Acétate de vinyle (agent de formation de film) 0,75 kg 25 ffi Solution aqueuse de méthylcellulose 0,6 kg (agent épaississant) Eau 0,576 kg 20 % Méthylcellu lose 0,024 kg Solution aqueuse de sel d'ammonium de copolymères 0,3 kg d'acétate de vinyle (agent de dispersion et de mouillage) Eau 0,225 kg Sel d'ammoni 0,075 kg Dans un second exemple, dans lequel la composition de véhicule indiquée ci-dessus est substituée à celle du premier exemple mentionné, la quantité dtacétate de vinyle comme agent de formation de film est ralativement faible par rapport au produit de charge, tandis que les quantités de méthylcellulose en tant qu'agent épaississant et de sel d'ammonium de copolymère d'acétate de vinyle, en tant qu'agent de dispersion et de mouillage* sont relativement grandes et, en conséquence, il y a une possibilité de séparation par précipitation. Cependant, par mélange et agitation, on peut facilement le soumettre à un travail de peinture. EXEMPIE III On utilise les produits suivants Acétate de vinyle 1,5 kg 50 % (agent de formation de film ) Solution aqueuse de méthylcellulose 0,3 kg (agent épaississant) E au 0,29 kg méthylcellu- 10 % lose 0,01kg Solution aqueuse de sel d'ammonium de copolymères 0,06 kg d'acétate de vinyle (agent de dispersion et de mouillage) Eau 0,048 kg 2 % #Sel d'ammonium# 0,012 kg Dans un troisième exemple, dans lequel la composition du véhicule indiquée ci-dessus est substituée à celle du premier exemple, bien que la propriété en tant que peinture soit suffisamment satisfaisante, elle a un inconvénient car les temps de peinture exigés pour imposer une propriété prédéterminée d'absorption sont augmentés et, en conséquence, le coût est élevé par suite du fait que la quantité de produit de charge par surface unitaire de la couche peinte est augmentée. la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Peinture pour absorber des rayonnements pénétrants et diffusés en retour formés par des rayons X et des rayons g de faible énergie, caractérisée en ce que la peinture comprend un mélange renfermant 70 à 90 % en poids de composé de plomb, 5 à 25 % en poids de fer ou de composé de fer et 5 à 10 s en poids de composé de calcium, additionné d'un véhicule renfermant 25 à 50 s en poids, par rapport au mélange, d'agent de formation de film, 10 à 20 s en poids, par rapport au mélange, d'agent épaississant et 2 à 10 % en poids, par rapport au mélange, d'agent de dispersion et de mouillage. 2 - Peinture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mélange comprend 80 % en poids d'oxyde de plomb, 15 ss en poids d'oxyde ferrique et 5 % en poids de carbonate de calcium. 3 - Peinture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le véhicule "comprend 30 % en poids, par rapport au mélange, d'acétate de vinyle comme agent de formation de film, 10 ss en poids, par rapport au mélange, d'une solution aqueuse à 3,3 fi de méthylcellulose comme agent épaississant et 3 s en poids, par rapport au mélange, d'une solution aqueuse à 25 ss de sel d'ammonium de copolymèresd'acétate de vinyle, comme agent de dispersion et de mouillage. 4 - Peinture. selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le véhicule comprend 25 ss en poids, par rapport au mélange, d'acétate de vinyle comme agent de formation de film, 20 s en poids, par rapport au mélange, d'une solution aqueuse à 4 X de méthylcellulose comme agent épaississant et 10 fi en poids, par rapport au mélange, d'une solution aqueuse à 25 % de sel d'ammonium de copolymèresd'acétate de vinyle comme agent de dispersion et de mouillage. 5 - Peinture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le véhicule comprend 50 % en poids, par rapport au mélange, d'acétate de vinyle comme agent de formation de film, 10 s en poids, par rapport au mélange, d'une solution aqueuse à 3,3 % % de méthylcellulose comme agent épaississant et 2 % en poids, par rapport au mélange, d'une solution aqueuse à 20 s de sel d'ammonium de copolymères d'acétate de vinyle comme agent de dispersion et de mouillage.