مادة حجب لأشعة غاما من زركونيا النيوديميوم
العنوان الرسمي للبراءة
مواد لحجب أشعة غاما تدمج جسيمات نانوية من الزركونيا المطعّمة بالنيوديميوم وطرق تحضيرها
العنوان الإنجليزي: Gamma radiation shielding materials incorporating neodymium-doped zirconia nanoparticles and methods for preparation thereof
الاختراع
الاختراع
المشكلة
قد تكون دروع غاما التقليدية المصنوعة من الرصاص وغيره ثقيلة أو سامة أو غير مناسبة للاستخدامات المحمولة والحساسة للوزن. كما تتطلب بعض البدائل المتقدمة معالجة معقدة أو تفقد ثباتها البنيوي في ظروف الإشعاع الشديدة.
أهميتها
يلزم الحجب الإشعاعي حول المصادر الطبية والنووية والصناعية والجوية الدفاعية. ويمكن لمادة خزفية متينة أن توسع خيارات التصميم عندما تكون السمية ومقاومة التآكل والحرارة والمتانة الميكانيكية عوامل مهمة.
النهج
يدمج النيوديميوم في جسيمات الزركونيا النانوية لتثبيت طور رباعي الزوايا غالب، وتشتت الجسيمات في مصفوفة يحملها إطار. ويضبط مسار السول-جل والمعالجة الحرارية المائية والتكليس مستوى التطعيم وحجم الجسيمات والطور ومحتوى أكسيد الغرافين الاختياري.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة مرافق التصوير الطبي والمختبرات النووية والإشعاعية ومشغلي التصوير الإشعاعي الصناعي ومطوري الطيران والدفاع ومصنعي مواد الحجب وفرق السلامة المهنية.
القيمة المحتملة
تجمع المادة زركونيا مطعمة بالنيوديميوم بحجم 25–35 نانومتر وطور رباعي الزوايا، وتحدد التوهين عبر 0.059–2.506 ميغا إلكترون فولت، بما في ذلك معامل توهين خطي مطالب به لا يقل عن 0.457 سم−1 عند 0.662 ميغا إلكترون فولت.
الخلفية
الخلفية
تخترق أشعة غاما بعمق أكبر من إشعاعات ألفا أو بيتا، ولذلك تتطلب حواجز كثيفة وفعالة. يوفر الرصاص توهينًا قويًا لكنه يثير مشكلات الوزن والسمية والبيئة. والزركونيا متينة ومقاومة للتآكل والحرارة ومنخفضة السمية نسبيًا، إلا أن طورها البلوري يحتاج إلى تثبيت وبعض الدروع الخزفية الحالية صعبة التصنيع. ويغير التطعيم بنية شبكة الزركونيا وكثافتها. وتستخدم البراءة إدخالًا مضبوطًا للنيوديميوم لتعزيز طور رباعي الزوايا يهدف إلى تحسين توهين غاما مع الحفاظ على متانة الخزف.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
تجمع محاليل أوكسي كلوريد الزركونيوم ونترات النيوديميوم، وتخلب بالأسيتيل أسيتون، وتخلط مع بولي فينيل بيروليدون في الإيثانول لتكوين سول-جل. يضبط pH إلى نحو 10.5، ويمكن تشتيت نحو 0.5% وزنيًا من أكسيد الغرافين قبل المعالجة الحرارية المائية عند 190 درجة مئوية مدة 24 ساعة. وينتج التكليس عند 600–950 درجة مئوية جسيمات 25–35 نانومتر تحتوي 1.5–3.0% مولية نيوديميوم. وتوضع الجسيمات في مصفوفة وإطار مصممين لتوهين غاما عبر 0.059–2.506 ميغا إلكترون فولت.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- حجب غاما في بيئات التصوير الطبي والمعالجة الإشعاعية.
- حواجز حماية للمختبرات النووية والإشعاعية.
- حجب التصوير الإشعاعي والفحص الصناعي.
- أبحاث الحجب للطيران والدفاع والاستخدامات الحساسة للوزن.
- ألواح حجب إشعاعي من مركبات خزفية مؤطرة.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يستخدم نظامًا خزفيًا مقصودًا كبديل لحواجز المعادن الثقيلة السامة.
- يضبط محتوى النيوديميوم لتعزيز تكوين طور الزركونيا رباعي الزوايا.
- يحدد حجم الجسيمات والكثافة ومعامل التوهين ونطاقات طاقة غاما.
- يجمع ضوابط السول-جل والمعالجة الحرارية المائية والتكليس في تحضير محدد.
- يمكن أن يتضمن أكسيد الغرافين قبل المعالجة الحرارية المائية.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
وُصف تحضير الجسيمات النانوية وتوصيف الطور والشكل وخصائص توهين غاما؛ ولم يثبت تصنيع الألواح أو المتانة الإشعاعية طويلة الأجل أو الاعتماد المستقل أو النشر الميداني. ولم تُتحقق مرحلة التطوير بصورة مستقلة.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
قد تدعم المادة التطوير المشترك مع موردي الحجب الإشعاعي والمعدات الطبية والخدمات النووية والطيران. ويتطلب الاستخدام التجاري اعتمادًا مستقلًا للتوهين، واختبارات ميكانيكية وتقادمًا إشعاعيًا، وتصنيعًا على مستوى الألواح، ودراسات الوصل والتأطير، وتقييم السلامة المهنية، ومقارنة التكلفة والوزن بأنظمة الرصاص، والتأهيل التنظيمي.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- G21F1/08الحماية من الأشعة السينية وأشعة غاما والإشعاع الجسيمي أو القذف بالجسيمات؛ معالجة المواد الملوثة إشعاعيًا وإزالة تلوثها
- C01G25/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- G21F3/00الحماية من الأشعة السينية وأشعة غاما والإشعاع الجسيمي أو القذف بالجسيمات؛ معالجة المواد الملوثة إشعاعيًا وإزالة تلوثها
- C01G25/02المركبات المحتوية على فلزات غير المشمولة بالفئتين الفرعيتين C01D أو C01F
- C08K3/22استخدام المواد غير العضوية أو المواد العضوية غير الجزيئية الضخمة بوصفها مكونات للخلط
- G21F1/08الحماية من الأشعة السينية وأشعة غاما والإشعاع الجسيمي أو القذف بالجسيمات؛ معالجة المواد الملوثة إشعاعيًا وإزالة تلوثها
- C08K2201/011استخدام المواد غير العضوية أو المواد العضوية غير الجزيئية الضخمة بوصفها مكونات للخلط
- C01P2002/77مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C08K2003/2244استخدام المواد غير العضوية أو المواد العضوية غير الجزيئية الضخمة بوصفها مكونات للخلط
- C01P2002/85مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/76مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/64مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/72مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/03مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2004/04مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
- C01P2002/54مخطط فهرسة للجوانب البنيوية والفيزيائية للمركبات غير العضوية الصلبة
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد واصف مراشدة
- مخترعإسلام جمال إبراهيم علي الهنداوي
- مخترعكريم عبد العظيم جابر محمود
- مخترعحنان فواز محمد أخضر
- مخترعنوال أحمد عبده مدخلي
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- حجب غاما
- زركونيا مطعمة بالنيوديميوم
- زركونيا رباعية الزوايا
- جسيمات نانوية
- سول-جل
- تحضير حراري مائي
- معامل التوهين
- الحماية من الإشعاع
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.