(57)【要約】本発明は放射線防護用の鉛代替材に関する。前記鉛代替材は、Ｓｎ、Ｂｉおよび任意にＷを含んでなるか、これら金属の化合物を含んでなり、前記鉛代替材の組成は名目鉛換算の関数である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管の６０ｋＶから１２５ｋＶの電圧のエネルギ範囲の放射線から保護するための鉛代替材であって、
前記鉛代替材はＳｎ、Ｂｉを含み、任意にＷを含むか、または、これらの金属の化合物を含むことと、
前記鉛代替材の組成は名目鉛換算値の関数であることを特徴とする鉛代替材。
【請求項２】
０．１５ｍｍ未満の名目鉛換算値については、
１０重量％から２０重量％のマトリックス材と、
５０重量％から７５重量％のＳｎまたはＳｎ化合物と、
２０重量％から３５重量％のＢｉまたはＢｉ化合物とを含み、
０．１５ｍｍから０．６０ｍｍまでの名目鉛換算値については、
４０重量％から６０重量％のＳｎまたはＳｎ化合物と、
１５重量％から３０重量％のＢｉまたはＢｉ化合物と、
０重量％から３０重量％のＷまたはＷ化合物とを含むことを特徴とする請求項１に記載の鉛代替材。
【請求項３】
０．１５ｍｍ未満の名目鉛換算値については、
１０重量％から２０重量％のマトリックス材と、
５２重量％から７０重量％のＳｎまたはＳｎ化合物と、
２１重量％から３２重量％のＢｉまたはＢｉ化合物とを含み、
０．１５ｍｍから０．６０ｍｍまでの名目鉛換算値については、
４２重量％から５７重量％のＳｎまたはＳｎ化合物と、
１５重量％から３０重量％のＢｉまたはＢｉ化合物と、
５重量％から２７重量％のＷまたはＷ化合物とを含むことを特徴とする請求項２に記載の鉛代替材。
【請求項４】
異なる組成の層で構成された構造を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鉛代替材。
【請求項５】
異なる組成の少なくとも２つの層であって、分離しているか接続している少なくとも２つの層で構成された構造を備え、
本体から遠い層は主にＳｎを含んでなり、本体に近い層（または複数の層）は主にＢｉおよび任意にＷを含んでなることを特徴とする請求項４に記載の鉛代替材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線管の６０ｋＶから１２５ｋＶの電圧のエネルギ範囲の放射線から保護することを目的とした鉛代替材に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断に使用する従来の放射線保護着は、通常、鉛または酸化鉛を保護材として含んでいる。
【０００３】
この保護材を他の材料に代えることは、特に、次の理由で望ましい。
【０００４】
まず、鉛および鉛の加工は、環境に重大な影響を与える。また、鉛は非常に重いため、必然的に保護着も非常に重くなり、ユーザの物理的な負担が大きくなる。
【０００５】
したがって、何年にもわたって、放射線保護のための鉛の代替材を見つける試みが行われてきた。この目的のために、主に原子番号５０から７６の化学元素またはこれらの化合物を使用することが提案されてきた。
【０００６】
特許文献１は、マトリックス材としてのポリマーと、原子番号の大きい金属の粉からなる放射線保護材を作成する方法を説明している。
【０００７】
特許文献２は、非常に弾力性があり軽量で柔軟なゴム状の放射線保護材を説明している。ここでは、原子番号が５０以上（５０を含む）の化学元素およびこれらの酸化物の添加剤が特殊なポリマーに混合されている。
【０００８】
従来の鉛シールドより重量を低減させるために、特許文献３も同様に、マトリックス材としてのポリマーに原子番号の大きな元素を追加して含む材料を提案している。この特許では多数の金属が言及されている。
【０００９】
使用する元素に依存して、問題の材料の減衰定数または鉛換算値（国際基準ＩＥＣ  ６１３３１−１、医療診断用Ｘ線放射に対する保護具）は、時々、Ｘ線管の電圧の関数である放射線エネルギに対して非常に顕著な依存性を示す。
【００１０】
したがって、鉛を含まない材料で作成され知られた放射線保護着は、７０ｋＶ未満と１１０ｋＶを超えた値では、鉛と比較すると吸収が多かれ少なかれ大きく低減する。これは、鉛を含む材料と同じスクリーニング効果を達成するためには、この範囲のＸ線電圧では保護着の単位面積あたりの重さを重くしなければならないことを意味する。
【００１１】
したがって、一般に、市販されている鉛を含まない保護着の応用範囲は限定されている。
【００１２】
放射線保護を目的として鉛の代替となるためには、より広いエネルギ範囲に亘って鉛にできる限り近い吸収性能が必要である。通常は、放射線保護材は鉛換算値にしたがって分類され、放射線保護計算はしばしば鉛換算値に基づいている。
【００１３】
【特許文献１】独国特許出願第１９９  ５５  １９２Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許出願第２０１  ００  ２６７  Ｕ１号明細書
【特許文献３】欧州特許出願第０  ３７１  ６９９  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、Ｘ線管の６０ｋＶから１２５ｋＶの電圧のエネルギ範囲に亘るスクリーニング性質に関して、鉛の代替となる放射線保護材を提供することである。すなわち、より広いエネルギ範囲に亘り、また、名目鉛換算値のより広い厚さの範囲に亘って、同時に、できる限り重量を低減することである。この場合、鉛より環境に優しい材料だけを使用することが目的である。
【課題を解決するための手段並びに発明の実施の形態】
【００１５】
本発明の目的は、Ｘ線管の６０ｋＶから１２５ｋＶのエネルギ範囲で、放射線保護を目的とした鉛代替材によって達成できる。これは、鉛代替材がＳｎ、Ｂｉを含み任意にＷを含むか、または、これらの金属の化合物を含み、鉛代替材の組成は、名目鉛換算値の関数であることを特徴とする。
【００１６】
したがって、この目的を達成するために、一方では、より広いエネルギ範囲に亘って最適なスクリーニング性質を示す材料を選択し、他方では、保護層の厚さのより大きな範囲の材料を選択することが必要である。
【００１７】
Ｓｎ、Ｂｉ、Ｗの好ましい化合物はこれらの元素の酸化物である。
【００１８】
最適な結果を得るための鉛代替材の組成は、保護材の厚さの関数として変わることは基本的に新しく驚くべき発見である。用途の範囲がより広い、鉛を含まないスクリーニング材は、ビスマスを含み、任意にタングステンを含むスズの組み合わせによって達成でき、これは、それぞれの名目鉛換算値に一致する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、鉛代替材は、０．１５ｍｍ未満の名目鉛換算値について、１０重量％から２０重量％のマトリックス材、５０重量％から７５重量％のＳｎまたはＳｎ化合物、２０重量％から３５重量％のＢｉまたはＢｉ化合物を有し、０．１５ｍｍから０．６０ｍｍの名目鉛換算値について、４０重量％から６０重量％のＳｎまたはＳｎ化合物、１５重量％から３０重量％のＢｉまたはＢｉ化合物、０重量％から３０重量％のＷまたはＷ化合物を有するという特徴がある。
【００２０】
本発明の特に好ましい実施形態では、鉛代替材は、０．１５ｍｍ未満の名目鉛換算値について、５２重量％から７０重量％のＳｎまたはＳｎ化合物、２１重量％から３２重量％のＢｉまたはＢｉ化合物を有し、０．１５ｍｍから０．６０ｍｍの名目鉛換算値について、４２重量％から５７重量％のＳｎまたはＳｎ化合物、１５重量％から３０重量％のＢｉまたはＢｉ化合物、５重量％から２７重量％のＷまたはＷ化合物を有するという特徴がある。
【００２１】
スズとビスマス、および任意にタングステン、または、これらの金属の化合物の一致した組み合わせにより、従来の鉛または酸化鉛材よりも実質的に軽量であり、Ｘ線管の６０ｋＶから１２５ｋＶの電圧のエネルギ範囲で鉛または酸化鉛材の代替となることのできる、環境に優しい鉛代替材を提供することが可能になった。このエネルギ範囲はＸ線診断の本質的な範囲である。
【００２２】
鉛の代替の基準は、ＤＩＮ６８１３に明記されるように、鉛換算値の名目値からの１０％の偏差である。したがって、本発明による代替材で作成された放射線保護着は、すべてのＸ線診断用途において制限なしに着用できる。これは、すべての知られた鉛代替材に対して実質的な利点である。
【００２３】
本発明の別の特に好ましい実施形態では、鉛代替材は、異なる組成の層で構成された構造を含むという特徴を有する。
【００２４】
鉛代替材は、組成の異なる少なくとも２つの層で構成された構造を含んでいてもよい。これらの層は分離しているかまたは互いに接続しており、本体が遠い層は主にＳｎを含んでなり、本体に近い層（または複数の層）は主にＢｉおよび任意にＷを含んでなる。
【実施例】
【００２５】
本発明を次の実施例と比較例を参照して次に詳細に説明する。
【００２６】
重さとエネルギに関する放射線保護効果の測定は、ＩＥＣ６１３３１−１基準に基づいたものである。この点について特記すべき点は、測定の幾何形状と、Ｘ線放射のための上記の前フィルタリングである。
【００２７】
測定の結果を表１と図１に示す。
【００２８】
【表１】
2005534037.tif 000002
【００２９】
表１は、６０ｋＶから１２５ｋＶの範囲での等しい保護効果については、本発明による鉛代替材はすべての鉛を含まない材料の単位面積あたりの重さでもっとも有利な重さを有していることを示す。
【００３０】
したがって、本発明の新規な材料で作成された名目鉛換算値０．２５ｍｍの放射線保護シールドは、保護材として鉛を伴う従来のシールドよりも約２１％軽い。
【００３１】
図１は、５０ｋＶから１５０ｋＶのエネルギ範囲における純粋な鉛による吸収に換算して表わした、表１の種々の保護材の単位面積あたりの相対的な重さを示す。
【００３２】
図２は、８０ｋＶにおける鉛換算値の１０％偏差に基づいた、表１の本発明による鉛代替材の用途の範囲の決定を示す。この決定はＤＩＮ６８１３に従って行われ、指定された材料について少なくとも６０ｋＶから１２５ｋＶの範囲の応用を提供する。
【００３３】
さらに行われた測定により、鉛代替材の放射線物理特性は、入射する放射線のエネルギと層の厚さの両方に依存することが示された。すなわち、鉛代替材の組成は、鉛の吸収性能に一致させるために各層の厚さについて修正する必要がある。
【００３４】
この結果を表２に示す。ここでは組成はＩＥＣ６１３３１−１にしたがって測定した対応する値で、従来の鉛換算値について示されている。
【００３５】
【表２】
2005534037.tif 000003
【００３６】
表２から分かるように、たとえば０．２５ｍｍの鉛と匹敵する代替材は、１５重量％のマトリックス材、５４重量％のＳｎ、１２重量％のＷ、１９重量％のＢｉを含み、単位面積あたりの質量は合計で２．８ｋｇ／ｍ２である。マトリックス材は基材であり、たとえば、ゴムまたはラテックスを含んでいてもよい。本発明による組成からの大幅な逸脱は、許容可能な応用範囲および／または重さのいずれかに悪影響を与える。
【００３７】
しかし、０．５ｍｍの鉛換算値を伴う保護層を必要とする場合、６０ｋＶから１２５ｋＶのエネルギ範囲に亘って鉛に対応する性能を達成するために、表２にしたがって組成を修正する必要がある。
【００３８】
放射線物理の点では、請求項５が関連する本発明の実施形態により、ユーザの放射線への曝露をさらに低減させることが可能である。たとえば、１００ｋＶのＸ線電圧における放射線曝露は、外層がスズだけでできており、内層がビスマスを含み、任意にタングステンを含む場合に約１５％低減できる。保護着の重さはこの関係を考慮することによってさらに有利に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】５０ｋＶから１５０ｋＶのエネルギ範囲における純粋な鉛による吸収に換算して表わした、表１の種々の保護材の単位面積あたりの相対的な重さを示す図である。
【図２】８０ｋＶにおける鉛換算値の１０％偏差に基づいた、表１の本発明による鉛代替材の用途の範囲の決定を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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