含钆磷酸盐玻璃辐射屏蔽材料的结构研究

发布时间：2018-01-07 16:21

  本文关键词：含钆磷酸盐玻璃辐射屏蔽材料的结构研究　出处：《西南科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：为研制含钆磷酸盐玻璃辐射屏蔽材料,本文采用熔融-淬火法制备了xGd_2O_3 (40-x)BaO 60P_2O_5和xGd_2O_3 (50-x)BaO 50P_2O_5体系玻璃,运用WinXCOM和Auto-Zeff软件模拟计算了玻璃的辐射屏蔽性能,利用XRD、Uv-vis-nir、FTIR、Raman光谱和DSC等技术研究了玻璃体系的结构及其经60Co伽马射线辐照后的变化,探讨了成分及伽马辐照对玻璃结构影响的规律,结果表明:1.xGd_2O_3 (40-x)BaO 60P_2O_5体系的玻璃形成范围为0≤x≤14mol%,xGd_2O_3 (50-x)BaO 50P_2O_5体系的玻璃形成范围为0≤x≤7mol%。2.模拟计算玻璃样品的质量衰减系数(μm)、有效原子序数(Zeff)、半值层(HVL)和平均自由程(MFP)等理论值,表明随着Gd_2O_3含量增加,玻璃体系的屏蔽性能均提高,xGd_2O_3 (50-x)BaO 50P_2O_5玻璃体系的屏蔽性能均高于混凝土,而xGd_2O_3 (40-x)BaO 60P_2O_5玻璃体系的屏蔽性能高于钛铁矿以外的混凝土,实验条件下,当x≥12mol%时,即Gd12和Gd14样品的屏蔽性能比钛铁矿的高。3.玻璃体系对可见光透过率超过80%,微观结构主要为偏磷酸盐结构(Q2),含少量的焦磷酸盐(Q1)和正磷酸盐结构(Q0);随着Gd_2O_3含量增加,玻璃化转变温度(Tg)均增加,抗析晶能力增强,热稳定性增强。4.玻璃样品经2Mrad和8Mrad的伽马射线辐照后,内部产生色心,变为红棕色,对可见光透过率降低,降低程度与伽马射线剂量成正变关系。相同辐照条件下,玻璃样品对可见光的透过率随Gd_2O_3含量增加而提高,表明Gd_2O_3能够增强钡磷酸盐玻璃的抗辐照特性。辐照使玻璃禁带宽度(Eg)降低,且辐照剂量越高,Eg越小,说明辐照使得玻璃结构中非桥氧增加。辐照后玻璃振动光谱特征峰位置不变,但振动峰强度降低,说明辐照引起玻璃微观结构化学键长和键角发生一定变化,但未形成新的微观结构单元。伽马射线辐照引起玻璃微观结构混乱度增加,Tg提高。
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本文编号：1393338