光子屏蔽依靠高密度、高原子序数材料：铅、钨、铋、锡、锑、钡和稀土元素，常以聚合物复合材料形式使用；建筑中使用混凝土和钢；需要观察时使用铅玻璃或铅亚克力。中子屏蔽需要富含氢和含硼的材料。选择取决于能量、所需衰减、重量、形态和使用环境。
内容核对：2026-09-24
常见材料对比
| 材料 | 优点 | 局限 | 典型用途 |
|---|---|---|---|
| 铅板、铅橡胶 | 密度高（11.34 g/cm³），性能数据完善，经济 | 重；有毒；需受控回收 | 防护服、机房屏蔽、容器 |
| 无铅聚合物复合材料 | 柔性好；可组合不同吸收边的元素 | 性能取决于配方与能量，需在相同条件下比较 | 防护服内芯、防护毯、防护帘 |
| 钨 | 密度很高（19.3 g/cm³） | 成本高、加工难 | 准直器、小型屏蔽件 |
| 混凝土、重晶石混凝土、钢 | 可兼作结构；大体量时经济 | 厚且重 | 影像机房、放疗机房 |
| 铅玻璃、铅亚克力 | 透明 | 含铅；单位厚度衰减低于铅板 | 观察窗、屏障、眼镜 |
| 聚乙烯、水、含硼材料 | 慢化并吸收中子 | 单独用于光子屏蔽效果有限 | 中子源、反应堆 |
密度为手册标准值。任何产品的性能都应以其在规定条件下的测试报告为准。
为什么要组合多种元素
每种元素在其吸收边之上吸收最强，在吸收边之下相对较弱。铅的 K 吸收边位于 88 keV，因此在约 40–88 keV 区间吸收相对较弱，而诊断散射线能谱的大部分正落在这一区间。锡、锑、钡、钆等元素的吸收边位于该区间，这正是多元素无铅配方围绕目标能谱设计的原因。
同样的原理也说明，无铅材料可能在某一管电压下与铅相当，在另一管电压下有所不同，因此铅当量必须连同测试条件一起说明。
铅当量是怎样得出的
- 两条路径使用相同的射线质量（管电压、过滤）和相同的测量几何。
- 被测材料样品。
- 参考铅片，调整其厚度 d。
- 在相同探测位置测量透射。
- 透射相同时，该材料的铅当量记为 d mmPb。它不是材料本身的厚度、重量或含铅量。
参考文献
- NIST XCOM: Photon Cross Sections Database
- X-Ray Data Booklet, Lawrence Berkeley National Laboratory (electron binding energies)
- NCRP Report No. 147 (2004): Structural Shielding Design for Medical X-Ray Imaging Facilities
- Bushberg et al., The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed., 2012
- IEC 61331-1:2014 / IEC 61331-3:2014 Protective devices against diagnostic medical X-radiation
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