用于评估光子屏蔽性能的新型MgO@WO3纳米复合材料的合成：实验与蒙特卡罗方法

《Scientific Reports》：Synthesis of novel MgO@WO3 nanocomposite material for assessing their photon shielding features: an experimental and Monte Carlo method

　　

摘要

近年来，由于核辐射的严重危害，如何保护环境和人类免受其侵害已成为研究人员亟需解决的课题。本文采用自燃溶胶-凝胶法制备了W0、W5、W10和W15四种MgO@WO₃复合材料样品，并通过XRD和SEM技术对其结构进行了分析。为了评估这些样品对能量为662 keV的光子（源自¹³⁷Cs）的屏蔽性能，研究采用了实验方法、蒙特卡洛模拟（利用GEANT4和MCNP程序）以及理论计算（通过XCOM在线程序），通过计算MAC、LAC、HVL、TVL、MFP、Z_eff、N_eff和LET等参数来进行分析。W0、W5、W10和W15样品的实验值、GEANT4模拟值、MCNP模拟值以及XCOM计算的LAC值分别为（0.0794?±?0.0122、0.0773、0.0782和0.0773 cm^??1）、（0.0937?±?0.0009、0.0923、0.0900和0.0924 cm^??1）、（0.1009?±?0.0002、0.0988、0.0965和0.0990 cm^??1）以及（0.1047?±?0.0014、0.1045、0.1018和0.1047 cm^??1），各组数据之间的最大差异为5%。实验结果表明，样品的密度越大，其LAC值越高。因此，在这几种样品中，W15是最佳的光子屏蔽材料。鉴于MgO颗粒及其纳米复合材料具有无毒、生物相容性强且化学性质稳定的优点，它们可有望被用作医学和核研究领域中的光子屏蔽材料。