Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

Impact of Nb2O5 on radiation shielding properties of the bismuth-titanium…

- - - - ผลการคำนวณความสามารถในการกำบังรังสีของแก้วฟอสเฟตลดลงอย่างชัดเจนเมื่อพลังงานของรังสีเพิ่มขึ้นจาก 0.284 MeV เป็น 1.33 MeV แสดงให้เห็นว่าตัวอย่างแก้วที่เตรียมได้สามารถกำบังรังสีที่พลังงานต่ำได้ดีกว่ารังสีที่พลังงานสูง เนื่องจากเมื่อพลังงานของรังสีแกมมาเพิ่มขึ้น ความสามารถในการทะลุผ่านวัสดุก็เพิ่มขึ้นตาม โดยในช่วงพลังงานปานกลาง กลไกการกระเจิงแบบคอมป์ตัน (Compton scattering) เป็นกระบวนการที่เกิดเด่นที่สุด ส่งผลให้ค่า LAC ลดลงยังพบว่า การเติม Nb₂O₅ ทำให้ค่า LAC เพิ่มขึ้นในทุกระดับพลังงานที่ศึกษา เนื่องจากในการทดลองนี้มีการแทนที่ TiO₂ ด้วย Nb₂O₅ ซึ่งไนโอเบียม (Nb) มีเลขอะตอมสูงกว่าไทเทเนียม (Ti) และ Nb₂O₅ มีความหนาแน่นสูงกว่า TiO₂ จึงทำให้แก้วที่มี Nb₂O₅ มีความสามารถในการลดทอนรังสีสูงขึ้น ผลของการเติม Nb₂O₅ เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในช่วงพลังงานต่ำ โดยที่พลังงาน 0.284 MeV ค่า LAC ของแก้วที่ไม่มี Nb₂O₅ และที่มี Nb₂O₅ 5 mol% เท่ากับ 0.711 และ 0.764 cm⁻¹ ตามลำดับ (แตกต่างกัน 0.054 cm⁻¹) แต่เมื่อพลังงานเพิ่มเป็น 1.33 MeV ความแตกต่างของค่า LAC ลดลงเหลือเพียง 0.016 cm⁻¹ แสดงว่าเมื่อพลังงานสูงขึ้น ความแตกต่างของสมบัติการกำบังรังสีระหว่างแก้วแต่ละองค์ประกอบมีน้อยลง
      - กราฟที่3
        
        พบว่า ตัวอย่างที่มี Nb₂O₅ 5 mol% มีค่า Zeff สูงที่สุด โดยมีค่าอยู่ในช่วง 14.16–23.87 ซึ่งบ่งชี้ว่าการเติม Nb₂O₅ ในปริมาณมากช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกำบังรังสีของแก้ว นอกจากนี้ ค่า Zeff มีแนวโน้มลดลงเมื่อพลังงานของรังสีเพิ่มขึ้น เนื่องจากวัสดุสามารถดูดกลืนโฟตอนพลังงานต่ำได้ดีกว่าโฟตอนพลังงานสูง ส่วนแก้วที่ไม่มี Nb₂O₅ มีค่า Zeff เท่ากับ 23.82, 16.68, 14.64 และ 13.86 ที่พลังงาน 0.284, 0.511, 0.826 และ 1.33 MeV ตามลำดับ
        
        กราฟที่4
        
        Half Value Layer (HVL) คือความหนาของวัสดุที่สามารถลดความเข้มของรังสีให้เหลือครึ่งหนึ่งของค่าเริ่มต้น
        ผลการศึกษาพบว่า ค่า HVL เพิ่มขึ้นตามพลังงานของรังสี แสดงว่าการกำบังรังสีพลังงานต่ำใช้วัสดุที่บางกว่า โดยที่พลังงาน 0.284 MeV ค่า HVL อยู่ที่ประมาณ 0.9 cm และที่ 0.347 MeV อยู่ที่ประมาณ 1.2 cm ดังนั้น ความหนาของตัวอย่างควรน้อยกว่า 1.5 cm หากต้องการกำบังรังสีที่มีพลังงานต่ำกว่า 0.511 MeV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่หากพลังงานสูงกว่า 0.5 MeV จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความหนามากกว่า 2 cm โดยที่พลังงาน 0.511, 0.826 และ 1.33 MeV ต้องใช้ความหนาประมาณ 2.0, 2.7 และ 3.8 cm ตามลำดับ
        
        กราฟที่5
        
        เมื่อศึกษาผลของการเติม Nb₂O₅ ต่อค่า HVL พบว่า ค่า HVL ลดลงเมื่อปริมาณ Nb₂O₅ เพิ่มขึ้น กล่าวคือ แก้วที่มี Nb₂O₅ มากจะมีค่า HVL ต่ำกว่า เนื่องจากมีความหนาแน่นสูงกว่า จึงสามารถลดทอนรังสีได้ดีกว่า ผลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มปริมาณ Nb₂O₅ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการกำบังรังสีของแก้วที่เตรียมได้
        สำหรับ Mean Free Path (MFP) ซึ่งเป็นระยะทางเฉลี่ยที่รังสีเดินทางผ่านวัสดุก่อนเกิดปฏิสัมพันธ์ พบว่าค่า MFP มีความสัมพันธ์แบบผกผันกับความหนาแน่นของแก้ว เมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ค่า MFP จะลดลง แก้วที่มีความหนาแน่นสูงที่สุดจึงมีค่า MFP ต่ำที่สุด และสามารถดูดกลืนโฟตอนได้ดีกว่าตัวอย่างอื่น ค่า MFP ของแก้วที่ไม่มี Nb₂O₅ อยู่ในช่วง 1.407–5.624 cm ส่วนแก้วที่มี Nb₂O₅ 5 mol% อยู่ในช่วง 1.308–5.137 cm
        
        กราฟที่6
        
        ศึกษาค่า Tenth Value Layer (TVL) โดยนำเสนอผลของแก้วที่ไม่มี Nb₂O₅ พบว่า ค่า TVL มีค่าต่ำที่พลังงานต่ำ และเพิ่มขึ้นเมื่อพลังงานของรังสีสูงขึ้น แสดงให้เห็นว่าแก้วที่มีความหนาไม่มากก็สามารถกำบังรังสีพลังงานต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เมื่อพลังงานของรังสีสูงขึ้น จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความหนามากขึ้นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการกำบังรังสีในระดับเดียวกัน