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钙钛矿/聚丙烯复合材料对伽马射线屏蔽性能研究

摘要

随着社会的发展，伽马射线在人类生产生活中的应用变得愈发广泛；但由于其极强

的电离能力，人体以及仪器设备在伽马射线的辐照下可能会遭受严重的伤害。因此，如

何降低乃至避免伽马射线的危害成为了一个迫切需要解决的问题。使用辐射防护材料是

降低伽马射线伤害的主要方法之一。钙钛矿材料在此领域显示出了广阔的应用潜力。本

文对含铅钙钛矿CsPbBr以及无铅钙钛矿CsAgBiBr和聚丙烯的复合材料对伽马射线

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防护性能进行了研究，并探讨了其辐射防护特性，为辐射防护材料的发展提供了新的选

择。

本文采用实验，蒙特卡罗仿真以及理论计算的方法来评估钙钛矿/聚丙烯复合材料

对伽马射线的屏蔽性能。实验部分涉及制备钙钛矿/聚丙烯复合材料，并通过实验测量其

屏蔽效果。此外，使用Geant4蒙特卡罗仿真工具包和Phy-X/PSD软件对材料在0.015

MeV到15MeV的能量范围的辐射屏蔽参数进行了详细的分析。研究的关键屏蔽参数包

括线性衰减系数、线性衰减系数、有效原子序数、半衰减厚度、十倍衰减厚度和平均自

由程，以及曝光积累因子和能量吸收积累因子，以全面评估材料在各种条件下的屏蔽性

能。这种结合实验和高级仿真工具的方法提供了一个全面的框架，用于理解和优化钙钛

矿基复合材料的屏蔽效果。

研究结果表明，CsPbBr/聚丙烯复合材料在伽马射线的屏蔽方面表现出色，这主要

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归功于铅的高原子序数和优异的能量吸收特性。同时，CsAgBiBr/聚丙烯复合材料也显

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示了优异的屏蔽性能，尤其在环境安全性方面具有明显优势。通过调整两种钙钛矿材料

的含量，研究发现钙钛矿的比例对屏蔽效能有显著影响：其含量的增加均能显著提高复

合材料伽马射线的屏蔽能力。这表明钙钛矿含量的优化是提升伽马射线屏蔽效果的关键。

此外，研究还探讨了钙钛矿中特定元素的吸收边对伽马射线屏蔽性能的影响。这种

吸收边的优化允许我们更精确地设计屏蔽材料，以针对特定能量的伽马射线提供更有效

的屏蔽，从而为制造高效且环境友好的辐射屏蔽材料开辟了新的途径。这些发现为设计

和制造更高效、更安全的辐射屏蔽材料提供了重要指导。

关键词：钙钛矿/聚丙烯复合材料；伽马射线屏蔽性能；蒙特卡罗模拟；辐射防护材

料；线性衰减系数

钙钛矿/聚丙烯复合材料对伽马射线屏蔽性能研究

ABSTRACT

Withthedevelopmentofsociety,theapplicationofgammarayindailylifeandproduction

hasbecomeincreasinglywidespread.However,duetoitsstrongionizingcapability,boththe

humanbodyandequipmentmaysufferseveredamageundergammarayexposure.Thus,

reducingorevenavoidingthehazardsposedbygammarayhasbecomeanurgentissue.Using

radiationprotectionmaterialsisoneofthemainmethodstoreducethedamagecausedby

gammaray.Perovskitematerialshaveshownbroadpotentialinthisfield.Thisarticle

investigatesthegammarayshieldingperformanceofcompositematerials