电离辐射在医疗、工业和军事等多个领域得到广泛应用[1,2]。尽管电离辐射具有广泛的应用，但仍需注意其对人体的高穿透风险，因为它可能与人体的DNA相互作用并造成损伤，而DNA损伤被认为是癌症的诱因之一[3,4]。为保护工作人员和公众免受辐射危害，研究人员一直在探索合适的防护技术。辐射屏蔽是有效抵御电离辐射危害的方法之一[5]。铅和混凝土曾被用作辐射屏蔽材料，但它们各有缺点：铅具有毒性，而混凝土会随时间开裂[6,7]。研究人员提出了多种替代材料，包括玻璃、玻璃陶瓷、合金、陶瓷和聚合物[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19]。玻璃具有透明度高、化学稳定性好等优点，同时易于添加重金属，从而提升其屏蔽性能[20], [21], [22], [23], [24]。
在玻璃材料中，硼酸盐玻璃（如B2O3）在非晶状态下具有优异的热稳定性和化学稳定性。通过添加不同的改性剂和中间体，可以调整硼酸盐玻璃的性质，从而影响其屏蔽、光学和物理特性[25,26]。加入重金属氧化物（如PbO2和BaO）可以提高玻璃的密度，进而增强对电离辐射的吸收能力。
同时，过渡金属氧化物（如TiO2）的添加既能提高玻璃密度，又能改善玻璃网络结构。ZnO则可作为网络改性剂和中间体，增强机械性能并提升辐射屏蔽效果[28,29]。稀土氧化物能显著改善玻璃的多项性能，包括光学、磁性和辐射防护性能。在辐射屏蔽领域，Er2O3表现出较高的中子俘获截面，使其成为有效的中子吸收材料[30,31]。玻璃密度的提高有助于增强光子的吸收。
大量研究证实了基于硼酸盐的玻璃在辐射屏蔽应用中的有效性[32], [33], [34], [35]。Kaur等人[36]研究了含PbO的硼酸盐玻璃的屏蔽性能，发现PbO的添加提高了对伽马射线的衰减系数。Manjunatha等人研究了高PbO含量的玻璃系统在伽马射线屏蔽中的应用[37]。PbO的添加使玻璃密度增加，半值层（HVL）减小，衰减效率提高。类似地，含有TeO2和Bi2O3等重金属氧化物的玻璃系统也表现出更好的屏蔽性能[38,39]。还研究了不同Bi2O3和TeO2含量的玻璃的机械和屏蔽特性。
对于中子相互作用研究，含有B2O3的玻璃因其较高的热中子俘获截面而被证明是有效的中子减速剂。添加稀土氧化物（如Sm2O3、Er2O3和Gd2O3）也能显著提高热中子的吸收效果，因为这些氧化物的同位素具有较大的中子俘获截面。例如，掺杂Gd的硼酸盐玻璃在减少热中子扩散长度方面优于未掺杂的玻璃。预计掺杂Er的硼酸盐玻璃也会有类似的效果。因此，本研究旨在全面分析不同密度下的B2O3-BaO-TiO2-ZnO-PbO2-Er2O3玻璃的伽马射线和中子屏蔽性能。
